内容正文:
第二节第二课时 盐类的水解
选择性必修1
第三章 物质在水溶液中的行为
1
盐类的水解
【思考】像NH4Cl、NaCl、CH3COONa这样的盐,既不能电离出H+ ,也不能电离出OH-的盐,它们的水溶液是否都呈中性呢?
【活动·探究】用pH试纸测定下列盐溶液的pH(浓度均约为0.1 mol·L﹣1)
NaCl、Na2CO3、 AlCl3、NH4Cl、Na2SO4、CH3COONa
【实验结果】
盐溶液 NaCl Na2CO3 AlCl3 NH4Cl Na2SO4 CH3COONa
pH(常温) 7 11 3 5 7 9
酸碱性 中性 碱性 酸性 酸性 中性 碱性
盐的水溶液并非都呈中性,是什么原因造成溶液中c(H+)与c(OH-)不相等呢?
盐类的水解
NH4Cl
===
【思考与交流】NH4Cl溶液为什么显酸性?CH3COONa溶液显碱性的原因是什么?
H2O OH- + H+
+
NH3·H2O
平衡正向移动
c(H+)>c(OH-) ,溶液显酸性
H2O NH3·H2O + H+
CH3COONa
=== Na+ + CH3COO-
H2O OH- + H+
+
CH3COOH
平衡正向移动
c(H+) < c(OH-) ,溶液显碱性
CH3COO- + H2O CH3COOH + OH-
盐类的水解
【总结】哪些盐溶液会表现出酸性或碱性呢?
H2O OH- + H+
M+
+
MOH
c(OH-)减小,平衡正移, c(H+)增大
c(H+)减小,平衡正移,c(OH-)增大
A-
+
HA
含有能够与OH-结合生成弱碱的阳离子或能够与H+结合生成弱酸的酸根离子的盐。
盐类的水解
1.定义:在溶液中由盐电离产生的弱酸酸根离子或弱碱阳离子与水中的H+或OH-结合生成弱电解质的过程,叫作盐类的水解。
2.实质:某些盐破坏了水的电离平衡,促进了水的电离。使溶液中c(H+) ≠c(OH-),溶液呈酸性或碱性。
3.特点
可逆→水解反应是可逆反应
|
吸热→水解反应是中和反应的逆反应,是吸热反应
|
微弱→水解的程度很小,不产生沉淀或气体
盐水解的类型和规律
中性
酸性
碱性
规律①:谁弱谁水解,无弱不水解
弱碱阳离子水解使溶液呈酸性例如:、Mg2+、Al3+、Fe3+等。
弱酸酸根离子水解使溶液呈碱性弱酸酸根离子:、、、、S2-、HS-、ClO-、、[Al(OH)4]-、CH3COO-、F-等。
M+ + H2O MOH + H+
A- + H2O HA + OH-
盐水解的类型和规律
酸
强酸
弱酸
弱碱
强碱
碱
酸+碱 = 盐+水(中和反应)
盐溶液 盐的类型 酸碱性
NaCl 中性
Na2SO4 中性
AlCl3 酸性
NH4Cl 酸性
Na2CO3 碱性
CH3COONa 碱性
强酸强碱盐
强酸强碱盐
强酸弱碱盐
强酸弱碱盐
弱酸强碱盐
弱酸强碱盐
规律②:谁强显谁性,都强显中性
弱酸弱碱盐,例如:CH3COO-、NH4+水解能力一样强,故显中性;HCO3-水解能力大于CH3COO-, 即HCO3-水解能力大于NH4+,显碱性。
水解平衡常数
水解反应的平衡常数叫作水解平衡常数或水解常数,用Kh表示。只与温度有关。
Kh表示水解反应趋势的大小∶Kh数值越大,水解趋势越大。
水解常数Kh可由与水解平衡相关的平衡常数导出或
【思考】若HA为一元弱酸,MOH为一元弱碱,则MA水解常数Kh与HA的电离常数Ka、MOH的电离常数Kb及水的离子积KW之间的关系表达式如何?
盐水解的类型和规律
盐溶液
(0.1 mol·L﹣1) 常温时
pH
Na2CO3 11
CH3COONa 9
酸 Ka
H2CO3 Ka1=4.3×10-7 mol·L﹣1
Ka2=5.6×10-11 mol·L﹣1
CH3COOH Ka=1.7×10-5 mol·L﹣1
规律③:越弱越水解
多元弱酸酸根离子的水解反应是分步进行的,第一步水解要比第二步水解大得多。
+H2O H2CO3+OH-
+H2O +OH-
盐水解的类型和规律
有弱才水解
谁强显谁性
越弱越水解
同强显中性
——盐中有弱酸阴离子或弱碱阳离子。
——弱酸阴离子对应的酸越弱,水解程度越大;
弱碱阳离子对应的碱越弱,水解程度越大。
——强酸弱碱盐显酸性,强碱弱酸盐显碱性。
——强酸强碱盐不水解,溶液呈中性。
醋酸铵水解产生醋酸和一水合氨一样强,呈中性。
盐水解的类型和规律
【思考】已知酸性:HF>CH3COOH,则0.1 mol·L-1NaF溶液与0.1 mol·L-1CH3COONa溶液的pH大小关系如何?
根据越弱越水解可知,同浓度时,CH3COO-的水解程度大于F-的水解程度,则NaF溶液与CH3COONa溶液的pH大小关系为:NaF<CH3COONa。
【思考】已知NaHSO3、NaH2PO4水溶液呈酸性,试分析在NaHSO3、NaH2PO4的水溶液中,电离与水解程度的大小关系。
多元弱酸的酸式酸根离子既有水解倾向,又有电离倾向。溶液的酸碱性由电离和水解的相对强弱来决定,即当电离程度大于水解程度时,溶液呈酸性,当电离程度小于水解程度时,溶液呈碱性。
盐类水解离子方程式的书写
1.大多数盐的水解反应进行的程度很小,无明显沉淀或气体生成,不标“↑”“↓”,也不把生成物(如NH3·H2O、H2CO3)写成其分解产物的形式。。书写水解的离子方程式时,一般用“⇌”连接。如:
2.多元弱酸酸根离子的水解分步进行,水解以第一步为主。如:
3.多元弱碱阳离子水解反应过程复杂,通常以总反应表示。如:
+H2O H2CO3+OH-
+H2O +OH-
Na2CO3:
AlCl3:
Al3++3H2O Al(OH)3+3H+
NaClO:
ClO-+H2O HClO+OH-
盐类水解离子方程式的书写
4.相互促进水解:有的仍然很微弱,用可逆号连接;有的水解比较彻底(双水解),要用等号,可能有气体、沉淀生成,标“↓” “↑”符号。
常见能发生相互促进水解且水解较彻底的离子(双水解)
①Al3+与HCO3-、CO32-、HS-、S2- 、[Al(OH)4]-
②Fe3+与HCO3-、CO32- 、[Al(OH)4]-
③NH4+ 与 [Al(OH)4]- 、 SiO32-
2Al3+ +3CO32- +3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑
NH4+ + CH3COO- +H2O ⇌ CH3COOH+ NH3· H2O
课堂练习
1. 时,下列说法正确的是( ) 。
A.溶液呈酸性,可以推测 为强酸
B.可溶性正盐溶液呈中性,可以推测 为强酸强碱盐
C.、的醋酸溶液的电离度分别为、,则
D.的溶液中水电离出的物质的量为
D
课堂练习
2. 物质的量浓度相同的下列溶液:,,, ,
。 由小到大的顺序正确的是( ) 。
A. B.
C. D.
B
影响盐类水解平衡的因素
盐类水解程度的大小主要由盐的性质决定,生成盐的弱酸酸性越弱(或弱碱碱性越弱),即越难电离(电离常数越小),该盐的水解程度越大,即越弱越水解。
内因
①不同弱酸或弱碱对应的盐:比较Ka或Kb的大小,越弱越水解
②同一弱酸对应酸式盐:正盐水解程度 > 酸式盐水解程度
③弱酸弱碱盐:双水解,程度较大。
影响盐类水解平衡的因素
外因
1.温度:盐类水解反应是吸热反应,升高温度水解平衡正向移动,水解程度增大。
2.浓度:加水稀释盐的溶液,水解平衡正向移动,水解程度增大。
3.外加酸、碱:加酸可抑制弱碱阳离子的水解,促进弱酸酸根离子的水解;加碱可抑制弱酸酸根离子的水解,促进弱碱阳离子的水解。
4.外加盐:加能水解的盐,水解形式相同互相抑制(NH4Cl、FeCl3),水解形式不同互相促进[Al2(SO4)3、NaHCO3];同离子效应抑制水解,消耗产物促进水解。
越热越水解
越稀越水解
盐类的水解平衡移动,符合勒·夏特列原理。
影响盐类水解平衡的因素
改变条件 平衡移动 水解程度 c平(CH3COO-) c平(CH3COOH) c平(OH-) c平(H+)
加入固体CH3COONa
通入HCl(少量)
升温
加水
加NaOH
加CH3COOH
加NH4Cl
向右
向右
向右
向右
向右
向左
向左
CH3COO-+H2O ⇌ OH-+CH3COOH △H>0
CH3COONa溶液
影响盐类水解平衡的因素
例1. 在一定条件下,溶液中存在平衡 。下列说法不
正确的是( ) 。
A.稀释溶液,增大 B.通入,溶液 减小
C.升高温度,水解平衡常数增大 D.加入固体, 减小
A
影响盐类水解平衡的因素
例2.盐溶液改变条件,某些离子浓度比值的变化(填“变大”“变小”或“不变”)。
(1)常温下,向0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液加水稀释。
① _____。 ② _____。 ③ _____。
不变
变小
变小
变大
变小
变大
盐类水解的应用
在工农业生产和日常生活中的应用
CO32-+H2O ⇌ HCO3- + OH-(吸热)
HCO3-+H2O ⇌ H2CO3 + OH-(吸热)
加热:能促进CO32-水解,产生更多OH-。
+ 3C17H35COO-
C17H35COOCH2
C17H35COOCH2
C17H35COOCH
+3OH- →
CH2OH
CH2OH
CHOH
硬脂酸甘油酯
甘油
硬脂酸
1. 热纯碱溶液去油污
盐类水解的应用
2. 净水剂
【问题】为什么明矾[KAl(SO4)2·12H2O] 、 FeCl3 等盐可用做净水剂?
Al 3+ + 3H2O ⇋ Al(OH)3 (胶体) + 3H +
Fe 3+ + 3H2O ⇋ Fe(OH)3 (胶体) + 3H +
(1)明矾[KAl(SO4) 2·12H2O]
(2)铁盐( FeCl3)
【总结】可溶性的铝盐、铁盐本身无毒,水解生成胶体,胶体表面积大,有较强的吸附性,可以使水中细小的悬浮颗粒聚集成较大的颗粒而沉淀,常用作净水剂。
【拓展】高铁酸钾(K2FeO4)已成为新型的绿色环保水处理材料
高铁酸盐(钠、钾)是六价铁盐,可用于水的消毒和净化。
盐类水解的应用
3. 化肥施用防水解
【问题】为什么草木灰不宜与铵态氮肥混合施用?
草木灰的成分—— K2CO3
铵态氮肥——铵盐
CO32-+H2O ⇌ HCO3- +OH-
HCO3-+H2O ⇌ H2CO3 +OH-
NH4++H2O ⇌ NH3·H2O+ H+
混施后,OH-与H+中和成水,使两种盐的水解平衡向右移动(发生双水解),以至生成较多的NH3·H2O,光照下NH3·H2O分解成NH3逸出了,从而降低了肥效。
水解呈碱性
水解呈酸性
注意:溶液中NH4+与CO32—虽然水解相互促进,但程度仍很小,可以大量共存。
盐类水解的应用
4. 泡沫灭火器原理
Al 3+ + 3H2O ⇌ Al(OH)3 + 3H +
HCO3– + H2O ⇌ H2CO3 + OH –
主要成分:Al2 (SO4)3溶液、NaHCO3溶液
Al3+ + 3HCO3- = Al(OH)3↓+ 3CO2↑
混合前:
混合后:
内筒(玻璃或塑料)装有Al2(SO4)3溶液
外筒(钢质)装有NaHCO3溶液
速度快
耗盐少
混合后,由于双水解生成大量的CO2,CO2将胶状Al(OH)3吹出可形成泡沫。
盐类水解的应用
5. 焊接金属作除锈剂
【问题】工业上常用NH4Cl、ZnCl2等溶液做焊接时的除锈剂,原理是什么?
NH4++H2O ⇌ NH3•H2O + H+
Zn2++2H2O ⇌ Zn(OH) 2 + 2H+
Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O
【原因】NH4+ 、 Zn2+水解使溶液显酸性,与金属表面的氧化膜反应。
【思考】工业上利用水解制备纳米材料等:如何用TiCl4制取TiO2?
【原理】制备时,加入大量的水,同时加热,促使水解趋于完全,所得TiO2·xH2O经焙烧得TiO2 。
6. 制备无机化合物
TiCl4+(x+2)H2O = TiO2·xH2O↓+4HCl
TiO2·xH2O TiO2+xH2O
盐类水解的应用
2.配制可水解的盐溶液
某些强酸弱碱盐在配制溶液时因水解而浑浊,需加相应的酸来抑制水解,如在配制 FeCl3 、AlCl3 、SnCl2 溶液时常加入少量盐酸来抑制 Fe3+、Al3+ 、Sn2+ 的水解。
在化学实验中的应用
1.判断溶液的酸碱性
【例题】已知酸性:HCO3- <HClO<CH3COOH,相同物质的量浓度的下列八种溶液:pH值由大到小的顺序为:
①Na2CO3 ②NaClO ③CH3COONa ④Na2SO4
⑤NaOH ⑥(NH4)2SO4 ⑦NaHSO4 ⑧H2SO4
⑤>①>②>③>④>⑥>⑦>⑧
注意酸的选择!
配制FeCl3溶液:先将FeCl3固体溶于浓盐酸中,再加蒸馏水稀释到所需浓度
盐类水解的应用
3.可水解盐溶液的储存
某些弱酸强碱盐水解呈碱性,用玻璃试剂瓶贮存时,不能用玻璃塞,应使用橡胶塞,如Na2CO3、NaF、CH3COONa、Na2S溶液等不能贮存于磨口玻璃瓶中。
4.制备 Fe(OH)3 胶体
将饱和 FeCl3 溶液滴入沸水中因水解而得到红褐色 Fe(OH)3 胶体。
FeCl3+3H2O = Fe(OH)3(胶体)+3HCl
F- + H2O ⇌ HF + OH-
SiO2+4HF=SiF4+2H2O
7. 判断盐所对应酸的相对强弱
如相同浓度的 NaA 和 NaB 两种盐溶液,其pH前者大于后者,则酸性 HA HB。
8. 判断酸碱中和反应至中性时酸或碱的相对用量
如用氨水与盐酸反应至中性时,氨水过量;醋酸与氢氧化钠反应至中性时,醋酸过量。
<
△
盐类水解的应用
6. 物质的提纯
例如除去氯化镁酸性溶液中的氯化铁,可加入MgO或Mg(OH)2或MgCO3反应掉部分H+,促进铁离子的水解,使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀而除去。(Fe3+ 水解能力比Mg2+强,优先沉淀)
金属离子 Mg2+ Fe2+ Fe3+
开始沉淀pH 9.5 7.5 2.2
沉淀完全时pH 11.1 9.0 3.2
【思考】Mg2+中混有Fe2+,如何除去Fe2+?
先加氧化剂(如H2O2),再加入MgO或Mg(OH)2或MgCO3
除杂试剂:不溶于水,与H+反应,不引入新杂质。
盐类水解的应用
9.盐溶液蒸干灼烧的产物判断
FeCl3+3H2O ⇋ Fe(OH)3+3HCl
(1)加热促进水解 (2) HCl挥发
蒸干:Fe(OH)3
溶液中的反应:FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3↓+3HCl↑
灼烧:2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
【问题2】FeCl3溶液如何得到FeCl3晶体?
【问题1】把FeCl3溶液蒸干灼烧,最后得到的固体产物是什么,为什么?
溶液在干燥的HCl气流中加热,才能得到无水FeCl3
盐类水解的应用
9.盐溶液蒸干灼烧的产物判断
【思考3】Al2(SO4)3溶液加热蒸干后得到固体是什么?
尽管Al3+水解生成Al(OH)3和H2SO4,但由于H2SO4是高沸点酸,不易挥发,加热最终只是把水蒸去,因此仍得Al2(SO4)3固体。
Al2(SO4)3+6H2O ⇌ 2Al(OH)3+3H2SO4
【思考4】:怎样由MgCl2· 6H2O得到无水MgCl2晶体?
工业生产时,在干燥的HCl气流中加热MgCl2· 6H2O,得到无水MgCl2
盐类水解的应用
1、强酸弱碱盐
2、强碱弱酸盐[ Na2CO3] 、不水解、不分解的盐[NaCl]
3、还原性盐[ Na2SO3 ]蒸干易被O2氧化
5、受热易分解的盐[Ca(HCO3)2 、 NaHCO3、KMnO4等]
水解生成易挥发酸
[AlCl3、Fe(NO3)3]
水解生成难挥发酸[Fe2(SO4)3]
蒸干
氢氧化物
灼烧
氧化物
蒸干
原物质
蒸干
原物质
蒸干
蒸干灼烧
[Fe(2+) S(+4)]
氧化产物[ Na2SO4 ]
4、双水解且均易挥发的物质[(NH4)2S、(NH4)2CO3]等
蒸干
无固体
CaO
Na2CO3
MnO2
K2MnO4
盐类水解的应用
10. 判断离子共存问题
常见:因发生彻底双水解而不能在溶液中大量共存的阴、阳离子
①Al3+与Al[OH]4-、CO32-、HCO3-、 SiO32-、HS-、S2-
② Fe3+与Al[OH]4-、CO32-、HCO3- 、SiO32-
③ NH4+与SiO32-、Al[OH]4-
Al[OH]4- + HCO3- === Al(OH)3↓ + CO32-+H2O。
特别提醒:①发生微弱双水解的离子能共存,例如NH4+与CO32-、HCO3-、 CH3COO-。
② Fe3+与 S2-、HS-主要发生氧化还原反应。
③Al[OH]4- 与HCO3- 不能大量共存不是双水解,属于较强制较弱原理!
(2)加热0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液, _____。
(3)常温下,通入适量的HCl气体使FeCl3溶液中_____。
(4)常温下,向NaHSO3溶液中加入少量I2, _____。
$