内容正文:
第三节 盐类的水解
第1课时 盐类的水解 影响盐类水解的主要因素
课程标准
核心素养目标
1.认识盐类水解的原理。
2.能从离子反应、水解平衡的角度分析溶液的性质,如酸碱性、导电性等。
3.认识影响盐类水解程度的主要因素。
1.变化观念与平衡思想:通过实验分析、推理等方法认识盐类水解的原理及盐溶液呈现酸碱性的规律。基于勒夏特列原理,分析外界条件对盐类水解平衡的影响及结果。
2.证据推理与模型认知:通过实验探究盐溶液的酸碱性,认识盐的类型与其溶液酸碱性之间的关系,基于证据,从宏观和微观相结合角度,认识盐在水溶液中的变化。
[对应学生用书P81]
一、盐类的水解
1.盐溶液的酸碱性(实验探究)
常温下,用pH计分别测量下表中相同物质的量浓度的各种盐溶液的pH,并判断盐溶液的酸碱性及盐的类型。
盐
NaCl
Na2CO3
NH4Cl
KNO3
CH3COONa
(NH4)2SO4
盐溶液的
pH
pH=7
pH>7
pH<7
pH=7
pH>7
pH<7
盐溶液的
酸碱性
中性
碱性
酸性
中性
碱性
酸性
盐的类型
强酸强碱盐
强碱弱酸盐
强酸弱碱盐
强酸强碱盐
强碱弱酸盐
强酸弱碱盐
结论
有些盐溶液呈酸性,有些盐溶液呈中性,有些盐溶液呈碱性
2.盐溶液呈现不同酸碱性的原因(理论分析)
(1)强酸强碱盐(以NaCl为例)
溶液中存在的离子及行为
H2OH++OH-、NaCl===Na++Cl-
离子间能否相互作用生成弱电解质
无弱电解质生成
c(H+)和c(OH-)的相对大小
c(H+)=c(OH-),溶液呈中性
理论解释
水的电离平衡不发生移动,溶液中c(H+)=c(OH-)
(2)强酸弱碱盐(以NH4Cl为例)
溶液中存在的离子
及行为
离子间能否相互作用生成弱电解质
NH与OH-结合生成弱电解质NH3·H2O
c(H+)和c(OH-)的相对大小
c(H+)>c(OH-),溶液呈酸性
理论解释
NH与水电离出来的OH-结合,生成弱电解质NH3·H2O,使水的电离平衡向电离的方向移动,最终导致溶液中c(H+)>c(OH-)
反应的离子方程式
NH+H2ONH3·H2O+H+
(3)强碱弱酸盐(以CH3COONa为例)
溶液中存在的离子
及行为
离子间能否相互作用生成弱电解质
CH3COO-和H+结合生成弱电解质CH3COOH
c(H+)和c(OH-)的相对大小
c(H+)<c(OH-),溶液呈碱性
理论解释
CH3COO-与水电离产生的H+结合生成弱电解质CH3COOH,使水的电离平衡向电离的方向移动,最终导致溶液中c(OH-)>c(H+)
反应的离子方程式
CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
3.盐类的水解
(1)概念
在水溶液中,盐电离出来的离子与水电离出来的H+或OH-结合生成弱电解质的反应,叫做盐类的水解。
(2)实质
生成弱电解质(弱酸或弱碱),破坏水的电离平衡,促进了水的电离而建立起新的平衡。
(3)特征
(4)规律
盐类水解的规律可简单概括为“有弱才水解,无弱不水解”“谁弱谁水解,都弱都水解”“越弱越水解,谁强显谁性”。
二、影响盐类水解的主要因素
1.盐的性质对水解的影响
(1)研究盐类水解时,一般从两个方面考虑:一是反应物的性质;二是反应条件。
(2)盐类水解程度的大小,主要是由盐的性质所决定的。例如,对于强碱弱酸盐(MA)的水解:
生成盐的弱酸酸性越弱,即越难电离(电离常数越小),该盐的水解程度越大。同理,对于强酸弱碱盐来说,生成盐的弱碱碱性越弱,该盐的水解程度越大。
2.反应条件对盐类水解的影响
FeCl3发生水解反应的离子方程式为Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+。
反应条件
移动方向
pH变化
水解程度
实验现象
升高温度
正向移动
减小
增大
溶液的颜色变深
加FeCl3晶体
正向移动
减小
减小
溶液的颜色变深
加浓盐酸
逆向移动
减小
减小
溶液的颜色变浅
加浓氢氧
化钠溶液
正向移动
增大
增大
产生红褐色沉淀
◆名师点拨
(1)判断盐的类型时,要依据形成该盐的酸和碱的强弱。例如,CH3COONa是由NaOH(强碱)和CH3COOH(弱酸)反应形成的,故属于强碱弱酸盐。
(2)盐溶液的酸碱性与盐的类型的关系如下表:
盐的类型
盐溶液的酸碱性
强酸强碱盐
中性
强酸弱碱盐
酸性
强碱弱酸盐
碱性
◆拓展延伸
(1)当强酸弱碱盐溶于水时,盐电离产生的阳离子与水电离产生的OH-结合生成弱碱,使溶液中c(H+)>c(OH-),溶液呈酸性,常温下pH<7。
(2)常见强酸弱碱盐有强酸形成的铵盐[NH4Cl、(NH4)2SO4等]及可溶性铜盐[CuCl2、Cu(NO3)2等]、铁盐[FeCl3、Fe2(SO4)3等]、亚铁盐[FeCl2、FeSO4等]、铝盐[Al2(SO4)3、AlCl3等]、镁盐[MgCl2、MgSO4等]。
◆拓展延伸
(1)当强碱弱酸盐溶于水时,盐电离产生的阴离子与水电离产生的H+结合生成弱酸,使溶液中c(OH-)>c(H+),溶液呈碱性,常温下pH>7。
(2)常见强碱弱酸盐有弱酸形成的钠盐[如Na2CO3、CH3COONa]、钾盐[如K2CO3、K2SO3]等。
◆要点图解
盐类水解规律示意图
◆拓展延伸
弱酸弱碱盐的水解反应
(1)由弱酸、弱碱生成的可溶性盐溶于水后,弱酸酸根离子和弱碱阳离子都发生水解。
(2)阴、阳离子水解程度的相对大小决定其酸碱性,情况较复杂。
例如,醋酸铵(CH3COONH4)的水溶液呈中性,存在两个水解平衡,且CH3COO-、NH水解程度相同:
两个水解反应生成的H+和OH-结合成水,促使两个水解平衡都正向移动。此时,发生的总反应为CH3COO-+NH+H2OCH3COOH+NH3·H2O。
◆拓展延伸
弱酸的酸式酸根离子在水溶液中存在电离平衡和水解平衡,弱酸酸式盐溶液的酸碱性取决于其电离程度和水解程度的相对大小。
(1)水解程度大于电离程度:如呈碱性的NaHCO3、NaHS、Na2HPO4溶液等。
(2)电离程度大于水解程度:如呈酸性的NaHSO3、KHC2O4、NaH2PO4溶液等。
备课札记
[对应学生用书P84]
探究一__盐类水解反应的离子方程式书写
盐类的水解在日常生产、生活中有着广泛的应用,例如,人们常用可溶性的铝盐(或铁盐)作净水剂,水解生成相应的胶体,除去水中的悬浮物。又如,Na2SO3常用作漂白剂、脱氯剂等,其水溶液呈碱性。
[问题设计]
(1)明矾和氯化铁是常用的净水剂,分别写出二者溶于水形成相应胶体的离子方程式。
提示:Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+ Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+
(2)Na2SO3的水溶液呈碱性,试写出Na2SO3发生水解反应的离子方程式。
提示:SO+H2OHSO+OH-、HSO+H2OH2SO3+OH-
(3)NaHSO3是Na2SO3的酸式盐,NaHSO3水解的离子方程式写为HSO+H2OH3O++SO,正确吗?为什么?
提示:不正确,HSO+H2OH3O++SO是HSO的电离方程式,水解的离子方程式应为HSO+H2OH2SO3+OH-。
1.盐类水解的离子方程式书写模型
(1)阴离子:盐电离产生的弱酸酸根离子+H2O弱酸(或酸式酸根离子)+OH-。
(2)阳离子:盐电离产生的弱碱阳离子+H2O弱碱+H+。
2.盐类水解的离子方程式的书写
(1)盐类水解程度一般很小,水解时通常不生成沉淀和气体,书写水解的离子方程式时,一般用“”连接,产物不标“↑”或“↓”。例如,
CH3COONa:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-;
NH4Cl:NH+H2ONH3·H2O+H+。
(2)多元弱酸盐的水解是分步进行的,要分步书写水解的离子方程式,其水解程度主要取决于第一步。例如,Na2CO3:CO+H2OHCO+OH-,HCO+H2OH2CO3+OH-。
(3)多元弱碱的盐是分步水解的,由于中间过程复杂,中学阶段仍写成一步水解。例如,
CuSO4:Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+等。
(4)弱酸弱碱盐中阴、阳离子水解相互促进。
①NH与S2-、HCO、CO、CH3COO-等组成的盐虽然水解相互促进,但水解程度较小,书写时仍用“”表示。例如,CH3COONH4:NH+CH3COO-+H2OCH3COOH+NH3·H2O。
②Al3+与CO、HCO、S2-、HS-、[Al(OH)4]-,Fe3+与CO、HCO等组成的盐水解相互促进非常彻底,生成气体和沉淀,书写时用“===”表示。例如:Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑(泡沫灭火器原理)。
[例1] 下列反应中,属于水解反应且使溶液显酸性的是( )
A.NH3·H2ONH+OH-
B.HCO+H2OCO+H3O+
C.S2-+H2OHS-+OH-
D.NH+H2ONH3·H2O+H+
D 解析:NH3·H2ONH+OH-是NH3·H2O电离的离子方程式,溶液呈碱性,A错误;HCO+H2OCO+H3O+是HCO电离的离子方程式,B错误;S2-+H2OHS-+OH-是S2-水解的离子方程式,溶液呈碱性,C错误;NH+H2ONH3·H2O+H+是NH水解的离子方程式,溶液呈酸性,D正确。
解答本题的思路如下:
(1)酸式酸根离子(HX-)的电离过程和水解过程均有H2O参与。
(2)根据HX-的变化判断发生电离还是水解:HX-→H2X(水解过程)、HX-→X2-(电离过程)。,\s\do4( ,))
1.下列式子能正确表示盐类的水解过程的是( )
A.S2-+2H2OH2S+2OH-
B.Al3++3H2OAl(OH)3+H+
C.HSOSO+H+
D.HCO+H2OH2CO3+OH-
D 解析:S2-的水解方程式为分步水解,第一步为S2-+H2OHS-+OH-,第二步为HS-+H2OH2S+OH-,A错误;Al3+的水解方程式为Al3++3H2OAl(OH)3+3H+,B错误;亚硫酸的第二步电离方程式为HSOSO+H+,C错误;碳酸氢根离子的水解方程式为HCO+H2OH2CO3+OH-,D正确。
探究二__反应条件对盐类水解平衡的影响
纯碱(Na2CO3)是一种重要的无机化工原料,主要用于平板玻璃、玻璃制品和陶瓷釉的生产,还广泛用于生活洗涤、酸类中和以及食品加工等。
[问题设计]
(1)热的纯碱溶液去除油污的效果更好,请结合离子方程式分析其原因。
提示:Na2CO3溶液存在水解平衡CO+H2OHCO+OH-,升高温度,平衡正向移动,溶液的碱性增强,而油污在热的纯碱溶液中更易水解生成易溶于水的物质,从而除去油污。
(2)增大纯碱溶液的浓度,去除油污的效果增强,请结合离子方程式分析其原因。
提示:增大纯碱溶液的浓度,平衡CO+H2OHCO+OH-正向移动,溶液碱性增强,去油污效果增强。
1.盐类水解的规律
2.反应条件对盐类水解平衡的影响(依据勒夏特列原理分析)
[例2] 下列实验中,均产生白色沉淀。
下列分析不正确的是( )
A.Na2CO3与NaHCO3溶液中所含粒子种类相同
B.CaCl2能促进Na2CO3、NaHCO3水解
C.Al2(SO4)3能促进Na2CO3、NaHCO3水解
D.4个实验中,溶液滴入后,试管中溶液pH均降低
B 解析:Na2CO3溶液中存在CO的水解平衡及H2O的电离平衡,NaHCO3溶液中存在HCO的水解平衡及HCO、H2O的电离平衡,两种溶液中粒子种类相同,均含有Na+、CO、HCO、H2CO3、H+、OH-、H2O,A正确;NaHCO3溶液中存在:HCOCO+H+,加入Ca2+后,Ca2+和CO反应生成CaCO3沉淀,促进HCO的电离,而不是促进水解,B错误;Al3+与CO、HCO都能发生互相促进的水解反应,生成Al(OH)3沉淀和CO2气体,C正确;由题干信息可知,形成沉淀时会消耗CO、HCO,则它们浓度减小,水解产生的OH-的浓度会减小,pH减小,D正确。
2.常温下,将0.1 mol/L的(NH4)2SO4溶液加水稀释至0.01 mol/L的过程中,下列说法错误的是( )
A.c(NH)>c(SO)
B.c(H+)>c(OH-)
C.n(SO)保持不变
D.溶液中一直存在2c(NH3·H2O)=c(H+)-c(OH-)
D 解析:(NH4)2SO4===2NH+SO,NH水解过程微弱,所以稀释过程中一直存在c(NH)>c(SO),A正确;NH水解生成氢离子,故溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-),B正确;SO不水解,物质的量与水的量无关,故n(SO)保持不变,C正确;根据质子守恒:c(NH3·H2O)+c(OH-)=c(H+),D错误。
[对应学生用书P86]
1.下列物质溶解于水时,电离出的阴离子能使水的电离平衡向右移动的是( )
A.Na2SO4 B.CH3COONa
C.NH4Cl D.H2SO4
B 解析:Na2SO4电离出的阴离子是硫酸根离子,硫酸是强酸,硫酸根离子不水解,对水电离无影响,A不符合题意;CH3COONa电离出的阴离子是CH3COO-,CH3COOH是弱酸,CH3COO-水解促进水电离,B符合题意;NH4Cl电离出的阴离子是氯离子,HCl是强酸,氯离子不水解,对水电离无影响,C不符合题意;H2SO4是强酸,电离出的阴离子是硫酸根离子,硫酸根离子对水电离无影响,D不符合题意。
2.下列离子方程式书写正确的是( )
A.氯水呈酸性:Cl2+H2O2H++Cl-+ClO-
B.NaCN溶液呈碱性:CN-+H2O===HCN+OH-
C.NaHS溶液水解:HS-+H2OS2-+H3O+
D.能用NH4Cl溶液除铁锈的原因:NH+H2ONH3·H2O+H+
D 解析:氯水呈酸性是因为氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,离子方程式为Cl2+H2OH++Cl-+HClO,A错误; NaCN是强碱弱酸盐,CN-水解使溶液呈碱性CN-+H2OHCN+OH-,B错误;NaHS溶液水解的离子方程式为HS-+H2OH2S+OH-,C错误。
3.常温下,有关0.1 mol/L NH4Cl溶液(pH<7),下列说法不正确的是( )
A.根据以上信息,可推断NH3·H2O为弱电解质
B.加水稀释过程中,c(H+)·c(OH-)的值增大
C.加入K2CO3固体可促进NH的水解
D.相同pH的NH4Cl溶液和醋酸,由水电离出的c(H+)前者大
B 解析:常温下,0.1 mol/L NH4Cl溶液的pH<7,说明NH4Cl为强酸弱碱盐,可推断NH3·H2O为弱电解质,A正确;Kw=c(H+)·c(OH-),Kw只与温度有关,温度不变,Kw不变,加水稀释过程中Kw不变,B错误;K2CO3水解呈碱性,NH4Cl溶液的pH<7,所以加入K2CO3固体可促进NH的水解,C正确;NH4Cl水解促进水的电离,CH3COOH抑制水的电离,所以由水电离出的c(H+)前者大,D正确。
4.(2024·六盘水高二期中)下列说法错误的是( )
A.常温下,NaCN溶液呈碱性,说明HCN是弱酸
B.常温下,0.1 mol/L的醋酸钠溶液中加入少量醋酸钠固体,溶液的pH增大
C.0.1 mol/L NaHCO3溶液中c(H2CO3)+c(HCO)=0.1 mol/L
D.若氨水和盐酸混合后的溶液呈中性,则混合后的溶液中c(NH)=c(Cl-)
C 解析:常温下,NaCN溶液呈碱性,说明NaCN为强碱弱酸盐,CN-水解溶液显碱性,故HCN是弱酸,A正确;常温下,0.1 mol/L的醋酸钠溶液中加入少量醋酸钠固体,醋酸根离子浓度增大,水解平衡正向移动,氢氧根离子浓度增大,溶液的pH增大,B正确;0.1 mol/L NaHCO3溶液中根据元素守恒可知,c(H2CO3)+c(HCO)+c(CO)=0.1 mol/L,C错误;若氨水和盐酸混合后的溶液呈中性,则c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒可知,混合后的溶液中c(NH)=c(Cl-),D正确。
5.电离常数是研究电解质在水溶液中行为的重要工具。现有HX、H2Y和H2Z三种酸,各酸及其盐之间不发生氧化还原反应,它们的电离常数如表所示。
酸
电离常数(25 ℃)
HX
Ka=10-9.2
H2Y
Ka1=10-6.4,Ka2=10-10.3
H2Z
Ka1=10-1.9,Ka2=10-7.2
下列说法正确的是( )
A.0.1 mol/L NaX溶液中离子浓度的关系:c(Na+)<c(X-)
B.Na2Y溶液与过量HX反应的离子方程式:HX+Y2-===HY-+X-
C.相同物质的量浓度的Na2Y、Na2Z,溶液pH的关系:Na2Y<Na2Z
D.25 ℃时,浓度均为0.1 mol/L的H2Y和H2Z溶液的pH:H2Y<H2Z
B 解析:根据已知电离常数判断,HX是弱酸,故NaX在水溶液中X-发生水解,则c(Na+)>c(X-),A错误;根据电离常数越大,酸性越强,从表格中电离平衡常数的大小判断酸性强弱为H2Y>HX>HY-,则根据相对强的酸制相对弱的酸,B正确;相同物质的量浓度的Na2Y、Na2Z,从表格中电离平衡常数的大小判断酸性强弱为HZ->HY-,则Na2Y水解程度更大,pH更大,C错误;根据电离平衡常数越大酸性越强,判断溶液的pH为H2Y>H2Z,D错误。
6.为使Na2S溶液中的值减小,可加入的物质是( )
A.适量的NaOH固体
B.适量的KOH固体
C.通入适量的HCl气体
D.适量的NH4Cl固体
B 解析:在Na2S溶液中存在硫离子的水解平衡:S2-+H2OHS-+OH-。加入适量的NaOH固体时,c(OH-)增大,使平衡左移,c(S2-)增大,而c(Na+)增大更多,的比值增大,A不符合题意;加入适量的氢氧化钾固体,c(OH-)增大,平衡左移,c(S2-)增大,而c(Na+)不变,比值减小,B符合题意;通入适量HCl气体,H+与OH-反应,平衡右移,c(S2-)减小,c(Na+)不变,增大,C不符合题意;加入适量NH4Cl固体,NH与OH-反应生成NH3·H2O,c(OH-)减少,平衡右移,c(S2-)减小,增大,D不符合题意。
7.(教材改编题)纯碱是一种重要的无机化工原料,主要用于平板玻璃、玻璃制品和陶瓷釉的生产。
(1)纯碱溶液中滴加酚酞呈红色,其原因是______________________________(用离子方程式表示);加热后溶液颜色加深,其原因是____________________________________ _______________________________________________________________。
(2)向上述溶液中滴加过量BaCl2溶液,观察到的现象是________________________________________________________________________,
试从平衡移动角度分析其原因______________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)向上述溶液中滴加过量稀盐酸,观察到的现象是
________________________________________________________________________,
试从平衡移动角度分析其原因_______________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:(1)CO+H2OHCO+OH- 加热,平衡正向移动,c(OH-)增大,溶液碱性增强
(2)产生白色沉淀,溶液褪色 Ba2+与CO结合生成BaCO3沉淀,CO的水解平衡逆向移动,c(OH-)减小,溶液碱性减弱
(3)产生大量气泡,溶液褪色 滴加盐酸,促进了阴离子(CO、HCO)和H+的结合,c(H2CO3)增大,H2CO3分解生成CO2,溶液的碱性减弱,溶液褪色
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