内容正文:
第 三 章
水溶液中的离子反应与平衡
化学·选择性必修1
1
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第三节 盐类的水解
第2课时 盐类水解的影响因素 盐类水解的应用
3
「任务一」 探究盐类水解的影响因素
4
×
√
×
×
×
×
「任务二」 知道盐类水解应用的实例
27
×
√
×
×
[课后分层练(十九)] 盐类水解的影响因素 盐类水解的应用
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eq \a\vs4\al([学习目标])
1.能通过实验探究温度、浓度对盐类水解平衡的影响,认识影响盐类水解平衡的主要因素,并能解释反应条件影响盐类水解平衡的原因。
2.能列举盐类水解在实际生产、生活和科学研究中的应用实例,并依据盐类水解的原理进行解释,体会化学原理的应用价值
纯碱可以除油污,因为其水溶液呈碱性,能使油污在碱性条件下发生皂化反应,生成可溶于水的物质,从而达到去除油污的效果。
问题1.为什么用热的纯碱除油污效果更好?
提示:加热促进了CO eq \o\al(2-,3)的水解,增强了纯碱溶液的碱性,所以去污效果更好。
问题2.写出Na2CO3发生水解的离子方程式。
提示:CO eq \o\al(2-,3)+H2O⥫⥬HCO eq \o\al(-,3)+OH-、HCO eq \o\al(-,3)+H2O⥫⥬H2CO3+OH-。
变浅
增大
正向
减小
1.利用化学平衡移动原理分析影响Fe2(SO4)3水解平衡的因素,预测实验现象及结论
实验操作
实验现象
实验结论
改变
浓度
加入少量Fe2(SO4)3晶体
溶液颜色 ,pH
加入Fe2(SO4)3晶体,c(Fe3+)增大,Fe2(SO4)3的水解平衡 移动
加入H2O
溶液颜色 ,pH
加入水,Fe2(SO4)3的水解平衡
移动,但溶液体积增大,c(H+)和c(Fe3+)
变深
减小
正向
变浅
减小
逆向
实验操作
实验现象
实验结论
改变
温度
升高温度
溶液颜色 ,pH
加热,Fe2(SO4)3的水解平衡
移动
改变溶液的
酸性
加入少量
浓硫酸
溶液颜色 ,pH
加入少量浓硫酸,c(H+)增大,Fe2(SO4)3的水解平衡 移动,但c(H+)仍比原平衡中的大
变深
减小
正向
弱
2.影响盐类水解的主要因素
因素
对盐类水解程度的影响
内因
盐类水解的程度大小主要由盐的 所决定。生成盐的弱酸酸性越 ,即越难 (电离常数越小),其盐的水解程度越大;同理,生成盐的弱碱碱性越 ,其盐的水解程度越大,通常称为“越弱越水解”
性质
弱
电离
大
促进
抑制
外界条件
温度
盐类的水解是 反应,升高温度能够 水解
浓度
盐溶液浓度越 ,水解程度越
外加酸碱
水解显酸性的盐溶液,加碱会 水解,加酸会 水解,反之亦然
外加盐
加入与盐的水解性质相反的盐会促进盐的水解
吸热
促进
小
(1)加水稀释,盐的水解平衡正向移动,则溶液的酸性(或碱性)增强( )
(2)升高温度,盐的水解平衡正向移动,盐的水解程度增大( )
(3)向Na2CO3溶液中加入少量Ca(OH)2固体,CO eq \o\al(2-,3)水解程度减小,pH减小( )
(4)在滴有酚酞溶液的氨水里加入NH4Cl至溶液恰好无色,则此时溶液的pH<7( )
(5)向AlCl3溶液中通入HCl可使 eq \f(c(Al3+),c(Cl-))增大( )
(6)向试管中加入2 mL饱和Na2CO3溶液,滴入两滴酚酞,加热,溶液先变红,后红色变浅( )
突破1 盐类水解的影响因素
【例1】 (2023·北京高考)下列过程与水解反应无关的是( )
A.热的纯碱溶液去除油脂
B.重油在高温、高压和催化剂作用下转化为小分子烃
C.蛋白质在酶的作用下转化为氨基酸
D.向沸水中滴入饱和FeCl3溶液制备Fe(OH)3胶体
解析:选B。重油在高温、高压和催化剂作用下发生裂化或裂解反应生成小分子烃,与水解反应无关,B符合题意。
外界条件对盐类水解的影响
以CH3COONa 溶液的水解平衡CH3COO-+H2O⥫⥬CH3COOH+OH- 为例。
改变的外界条件
加热
加水
加醋酸
加醋酸钠
加NaOH
加HCl
平衡移动方向
右
右
左
右
左
右
c(CH3COO-)
减小
减小
增大
增大
增大
减小
c(CH3COOH)
增大
减小
增大
增大
减小
增大
改变的外界条件
加热
加水
加醋酸
加醋酸钠
加NaOH
加HCl
c(OH-)
增大
减小
减小
增大
增大
减小
c(H+)
-
增大
增大
减小
减小
增大
pH
-
减小
减小
增大
增大
减小
水解程度
增大
增大
减小
减小
减小
增大
突破2 水解常数的应用
【例2】 氨是重要的基础化工原料,可以制备亚硝酸(HNO2)、连二次硝酸(H2N2O2)等多种含氮的化工产品。25 ℃时,亚硝酸和连二次硝酸的电离常数如下表所示:
化学式
HNO2
H2N2O2
电离常数
Ka=5.1×10-4
Ka1=6.17×10-8、Ka2=2.88×10-12
(1)物质的量浓度相同的NaNO2和NaHN2O2溶液,pH(NaHN2O2)______
(填“>”“<”或“=”)pH(NaNO2)。
(2)25 ℃时NaHN2O2溶液中存在水解平衡,其水解常数Kh=_________(保留三位有效数字)。
解析:(1)根据电离平衡常数判断HNO2、H2N2O2的酸性强弱顺序为HNO2>H2N2O2,所以物质的量浓度相同的弱酸强碱盐NaNO2和NaHN2O2溶液中HN2O eq \o\al(-,2)水解程度大于NaNO2溶液中NO eq \o\al(-,2)水解程度,即物质的量浓度相同的NaNO2和NaHN2O2溶液中,NaHN2O2溶液的碱性强、pH大;(2)NaHN2O2溶液中,HN2O eq \o\al(-,2)水解常数Kh与第一级电离常数Ka1关系为Ka1Kh=Kw,所以25 ℃时,Kh= eq \f(Kw,Ka1)= eq \f(1×10-14,6.17×10-8)≈1.62×10-7。
答案:(1)> (2)1.62×10-7
水解常数
(1)若HA 为一元弱酸(其电离常数为Ka),则NaA可发生水解A-+H2O⥫⥬HA+OH-,其水解常数Kh= eq \f(c(HA)·c(OH-),c(A-))。HA 的电离常数Ka、A-的水解常数Kh之间的关系表达式为Kh= eq \f(Kw,Ka)。
(2)若MOH 为一元弱碱(其电离常数为Kb),则MCl 可发生水解M++H2O⥫⥬MOH+H+,其水解常数Kh= eq \f(c(MOH)·c(H+),c(M+))。MOH 的电离常数Kb、M+ 的水解常数Kh 之间的关系表达式为Kh= eq \f(Kw,Kb) 。
[提醒] 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之间的关系为Kh= eq \f(Kw,KaKb)。
1.(2025·北京四中期中)关于下列实验的说法不正确的是( )
A.CH3COO-的水解程度增大
B.混合液中c(CH3COO-)和c(CH3COOH)之和大于c(Na+)
C.NH4Cl可促进CH3COO-的水解
D.溶液的pH减小是CH3COO-水解平衡移动的结果
解析:选D。CH3COONa溶液中加适量H2O,溶液浓度减小,促进CH3COO-水解,A正确;根据元素守恒,原CH3COONa溶液中c(CH3COO-)
+c(CH3COOH)=c(Na+),再加入一定量CH3COOH溶液后,混合液中
c(CH3COO-)和c(CH3COOH)之和大于c(Na+),B正确;NH4Cl水解使溶液显酸性,在CH3COONa溶液中加入NH4Cl,CH3COO-、NH eq \o\al(+,4)相互促进水解,C正确;加热CH3COONa溶液促进CH3COO-的水解,使溶液的碱性增强,pH增大,D错误。
2.Fe2(SO4)3溶于一定量水中,溶液呈浅棕黄色(a)。加入少量浓HCl,黄色加深(b)。
已知:Fe3++4Cl-⥫⥬[FeCl4]-(黄色);浓度较小时[Fe(H2O)6]3+(用Fe3+表示)几乎无色。取溶液进行如下实验,对现象的分析不正确的是( )
A.测溶液a的pH≈1.3,证明Fe3+发生了水解
B.将溶液a滴入沸水中并加热,有丁达尔效应,说明加热能促进Fe3+水解
C.加入浓HCl,H+与Cl-对溶液颜色变化、Fe3+浓度大小的影响是一致的
D.向b中加入AgNO3后,黄色褪至几乎无色,说明H+能抑制Fe3+水解
解析:选C。Fe2(SO4)3溶液的pH≈1.3,证明Fe3+发生了水解,Fe3++3H2O⥫⥬Fe(OH)3+3H+,使溶液中c(H+)>c(OH-),溶液呈酸性,A项正确;将溶液a滴入沸水中并加热,有丁达尔效应,说明生成了胶体,说明加热促进Fe3+水解生成了Fe(OH)3胶体,B项正确;加入浓HCl,H+的浓度增大,抑制Fe3+的水解,使Fe3+的浓度增大,Cl-浓度增大,促进Fe3++4Cl-⥫⥬[FeCl4]-(黄色)正向移动,使Fe3+的浓度减小,H+与Cl-对溶液颜色变化、Fe3+浓度大小的影响不一致,C项错误;向b中加入AgNO3后,发生反应Ag++Cl-===AgCl↓,Cl-的浓度减小,平衡Fe3++4Cl-⥫⥬[FeCl4]-逆向移动,溶液的黄色应变浅,而b中加入AgNO3后黄色褪至几乎无色,结合题给粒子的颜色,说明与此同时溶液中H+浓度大,H+能抑制Fe3+水解使溶液几乎无色,D正确。
3.常温下,有浓度均为0.1 mol·L-1的下列4种溶液:
①NaCN溶液 ②NaOH溶液
③CH3COONa溶液 ④NaHCO3溶液
HCN
H2CO3
CH3COOH
Ka=4.9×10-10
Ka1=4×10-7 Ka2=5.6×10-11
Ka=1.7×10-5
这4种溶液pH由大到小的顺序是______________(填序号),其中②由水电离的H+浓度为____________。④的水解常数Kh=____________。
解析:浓度均为0.1 mol·L-1的4种溶液中,②NaOH溶液为一元强碱,碱性最强,溶液pH最大,其余3种为盐溶液,酸的酸性越弱其对应盐的水解程度越大,溶液的碱性越强,pH越大,根据相同温度下,酸的电离平衡常数越大,对应酸的酸性越强,由电离平衡常数可知,酸的酸性强弱为CH3COOH>H2CO3>HCN>HCO eq \o\al(-,3),故3种盐溶液碱性强弱顺序为NaCN>
NaHCO3>CH3COONa,则溶液pH由大到小的顺序是NaOH溶液>NaCN溶液>NaHCO3溶液>CH3COONa溶液,即②>①>④>③;0.1 mol·L-1的NaOH
溶液,溶液中由水电离的H+浓度即为溶液中H+浓度,即水电离的c(H+)= eq \f(Kw,c(OH-))= eq \f(10-14,0.1) mol/L=10-13 mol/L;④NaHCO3溶液中,HCO eq \o\al(-,3)发生水解,水解反应方程式为HCO eq \o\al(-,3)+H2O⥫⥬H2CO3+OH-,水解平衡常数Kh=eq \o\al(-,3) eq \f(c(H2CO3)·c(OH-),c(HCO))
=eq \o\al(-,3) eq \f(c(H2CO3)·c(OH-)·c(H+),c(HCO)·c(H+))
= eq \f(Kw,Ka1(H2CO3))= eq \f(10-14,4×10-7)=2.5×10-8。
答案:②>①>④>③ 10-13 mol/L 2.5×10-8
普通泡沫灭火器的铁筒里装着一只小玻璃筒,玻璃筒内盛装硫酸铝溶液,铁筒里盛装碳酸氢钠饱和溶液。使用时,倒置灭火器,两种药液相混合就会喷出含二氧化碳的白色泡沫。
问题1.写出产生此现象的离子方程式。
提示:Al3++3HCO eq \o\al(-,3)===Al(OH)3↓+3CO2↑
问题2.不能把硫酸铝溶液装在铁质容器里的主要原因是什么?
提示:Al3++3H2O⥫⥬Al(OH)3+3H+,Fe+2H+===Fe2++H2↑
1.作净水剂
可溶性的铝盐、铁盐常用作净水剂,因为其水解生成的胶体有较强的吸附性。
2.热碱水去油污
纯碱水解的离子方程式为 。加热 CO eq \o\al(2-,3)的水解,使溶液碱性 ,去污能力增强。
CO eq \o\al(2-,3)+H2O⥫⥬HCO eq \o\al(-,3)+OH-
促进
增强
3.盐溶液的配制
在实验室中配制FeCl3溶液时,常将FeCl3晶体溶于 中,然后再加水稀释至所需浓度,目的是通过增大溶液中H+的浓度来抑制FeCl3的水解。
4.制备无机化合物
如用TiCl4制备TiO2。其反应的化学方程式为TiCl4+(x+2)H2O===
TiO2·xH2O↓+4HCl。
较浓的盐酸
突破1 盐类水解在物质制备中的应用
【例1】 (2021·河北高考)BiOCl是一种具有珍珠光泽的材料,利用金属Bi制备BiOCl的工艺流程如图:
下列说法错误的是( )
A.酸浸工序中分次加入稀HNO3可降低反应剧烈程度
B.转化工序中加入稀HCl可抑制生成BiONO3
C.水解工序中加入少量CH3COONa(s)可提高Bi3+水解程度
D.水解工序中加入少量NH4NO3(s)有利于BiOCl的生成
解析:选D。酸浸工序中分次加入稀HNO3,硝酸的用量减少,可降低反应剧烈程度,A正确;金属铋与硝酸反应生成的硝酸铋会发生水解,Bi3++NO eq \o\al(-,3)+H2O⥫⥬BiONO3+2H+,加入稀HCl,可抑制生成BiONO3,B正确;Bi3+水解Bi3++Cl-+H2O⥫⥬BiOCl+2H+,加入少量CH3COONa(s),促进Bi3+水解,若加入少量NH4NO3(s),NH eq \o\al(+,4)水解生成H+,不利于生成BiOCl,C正确、D错误。
1.盐类水解在科学研究中的应用
应用
实例
配制易水解的盐溶液
配制某些强酸弱碱盐时,需要加入相应的强酸,使水解平衡向左移动,抑制阳离子的水解,如配制CuSO4溶液时,将CuSO4固体溶解在一定浓度的硫酸溶液中,然后再加水稀释到所需的浓度
制备某些胶体
利用水解原理制备胶体,如向沸水中滴加FeCl3饱和溶液,产生红褐色胶体:Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+
应用
实例
保存碱性溶液
Na2CO3、Na2S等溶液水解显碱性,因碱性溶液可与玻璃中的SiO2反应,所以保存时不能使用磨口玻璃塞,应用带橡胶塞的试剂瓶保存
制备某些
无水盐
将某些挥发性酸的弱碱盐溶液如AlCl3、FeCl3溶液蒸干时,为避免因HCl不断挥发,水解平衡不断向右移动而得不到无水盐,应在通HCl的气流中加热蒸干
应用
实例
判断离子是否共存
常见的因强烈水解而不能大量共存的离子:Al3+与CO eq \o\al(2-,3)、HCO eq \o\al(-,3)、S2-、HS-、[Al(OH)4]-;
Fe3+与HCO eq \o\al(-,3)、CO eq \o\al(2-,3)、[Al(OH)4]-;
NH eq \o\al(+,4)与[Al(OH)4]-、SiO eq \o\al(2-,3)
应用
实例
混合盐溶液中的除杂和提纯
①采用加热法来促进溶液中某些盐的水解,使之生成氢氧化物沉淀,以除去溶液中的某些金属离子,如除去KNO3溶液中的Fe3+;
②除去酸性MgCl2溶液中的FeCl3,可加入MgO、Mg(OH)2或MgCO3促进FeCl3的水解,使FeCl3转化为Fe(OH)3沉淀而除去
2.盐类水解在生产、生活中的应用
应用
实例
明矾或FeCl3可作
净水剂
明矾作净水剂的原理为Al3++3H2O⥫⥬Al(OH)3(胶体)+3H+
化肥的施用
铵态氮肥与草木灰不得混合施用
应用
实例
泡沫灭火器的原理
泡沫灭火器中使用的是Al2(SO4)3溶液和NaHCO3溶液,两者混合时,发生相互促进的水解反应,直至水解完全:Al3++3HCO eq \o\al(-,3)===Al(OH)3↓+3CO2↑,灭火器内压强增大,CO2、H2O、Al(OH)3一起喷出覆盖在着火物质上使火焰熄灭
用盐溶液除锈
用NH4Cl溶液可除去金属表面的氧化膜:NH eq \o\al(+,4)+H2O⥫⥬NH3·H2O+H+,氧化膜与H+反应而溶解
突破2 盐溶液蒸干灼烧产物的判定
【例2】 下列实验操作能达到目的的是( )
A.用Na2S溶液和Al2(SO4)3溶液反应制取Al2S3固体
B.用加热蒸发K2SO3溶液的方法获得K2SO3晶体
C.用Na2S溶液和CuSO4溶液反应制取CuS固体
D.加热MgCl2溶液制取MgCl2固体
答案:C。
1.强酸强碱盐溶液和水解生成难挥发性酸的盐溶液,蒸干后一般得到原物质。如CuSO4溶液蒸干得CuSO4固体,Na2SO4溶液蒸干得Na2SO4固体。
2.盐溶液水解生成易挥发性酸时,蒸干后一般得到对应的弱碱。如AlCl3、FeCl3溶液蒸干后一般得到Al(OH)3、Fe(OH)3,若灼烧则会生成Al2O3、Fe2O3。
3.考虑盐受热时是否分解
因为Ca(HCO3)2、KMnO4、NH4Cl等固体受热易分解,因此蒸干Ca(HCO3)2溶液得CaCO3固体;蒸干KMnO4溶液得K2MnO4和MnO2的混合物;蒸干NH4Cl溶液不能得到固体。
4.还原性盐在蒸干时会被O2氧化
例如,Na2SO3溶液蒸干会得到Na2SO4;FeSO4溶液蒸干会得到Fe2(SO4)3和Fe2O3。
(1)盐溶液都可用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放( )
(2)将FeCl3固体溶于蒸馏水可配制FeCl3溶液( )
(3)NH4F溶液可保存在玻璃试剂瓶中( )
(4)工业上通常在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O制得无水MgCl2( )
1.(2025·河北尚义一中月考)下列事实与盐类水解无关的是( )
A.Na2FeO4用作高效水处理剂
B.实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞
C.ZnCl2溶液可作焊接金属时的除锈剂
D.配制FeSO4溶液时加入稀硫酸
解析:选B。实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞是因为NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应,与盐类水解无关。
2.(2025·北京理工大学附中月考)下列物质的水溶液蒸干后充分灼烧,最终能得到该溶质固体的是( )
A.FeCl3 B.Al2(SO4)3
C.Na2SO3 D.NaHCO3
答案:B。
3.化学与生产、生活密切相关。下列叙述正确的是( )
A.明矾和漂白粉用于自来水的净化和杀菌消毒,两者的作用原理相同
B.铵态氮肥和草木灰(含K2CO3)可以混合施用
C.将AlCl3、FeSO4、NaClO溶液直接蒸干均不能得到原溶质
D.SnCl2的水解反应为SnCl2+H2O⥫⥬Sn(OH)Cl↓+HCl,配制氯化亚锡溶液时应加入氢氧化钠
解析:选C。明矾净水的原因是Al3+水解成氢氧化铝胶体,氢氧化铝胶体吸附水中悬浮的固体小颗粒,胶体聚沉,达到净水的目的,漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,ClO-水解生成HClO,利用HClO的强氧化性进行杀菌消毒,因此两者原理不同,A错误;铵态氮肥溶液显酸性,K2CO3溶液显碱性,两者混用发生双水解反应,使N元素转化成NH3,造成N元素的损失,因此两者不能混用,B错误;将AlCl3溶液加热蒸干,Al3+水解生成氢氧化铝,继续加热氢氧化铝受热分解得到氧化铝,FeSO4溶液加热蒸干,Fe2+易被氧化成Fe3+,NaClO溶液直接蒸干,ClO-水解成HClO和OH-,HClO分解生成HCl和O2,HCl与OH-反应,最终得到NaCl固体,C正确;SnCl2水解显酸性,所以在配制氯化亚锡溶液时要加入HCl抑制其水解,不能加入NaOH,D错误。
1.(2025·山东菏泽期中)下列事实中与盐类的水解有关且操作正确的是( )
A.药物泡腾片中的有机酸和碳酸氢盐放入水中,瞬间产生大量CO2气体
B.向CuCl2溶液中加入CaCO3,调节pH可除去溶液中混有的Fe3+
C.NaF溶液贮存于带磨口玻璃塞的试剂瓶中
D.FeCl2·6H2O在HCl的气流中加热得到FeCl2
解析:选D。碳酸氢盐能与酸反应产生CO2和H2O,与水解反应无关,A不符合题意;由Fe3++3H2O⥫⥬Fe(OH)3+3H+,加入CaCO3消耗H+,使平衡右移而除去Fe3+,但又引入新的杂质Ca2+,B不符合题意;NaF溶液水解呈碱性且生成HF,不能贮存于带磨口玻璃塞的试剂瓶中,C不符合题意。
2.(2025·天津第五中学月考)配制FeCl3溶液时,将FeCl3固体溶解在较浓的盐酸中,再加水稀释。下列说法正确的是( )
A.FeCl3溶液显黄色,没有Fe(OH)3存在
B.稀释过程中FeCl3水解程度增大,c(H+)增大
C.FeCl3溶液中存在Fe3++3H2O===Fe(OH)3+3H+
D.较浓盐酸可有效抑制Fe3+水解
解析:选D。FeCl3溶液中存在水解平衡Fe3++3H2O⥫⥬Fe(OH)3+3H+,溶液中一定存在Fe(OH)3,增大c(H+)可使平衡逆向移动,抑制Fe3+水解,A、C错误,D正确;稀释过程中FeCl3水解程度增大,c(H+)减小,B错误。
3.(2025·甘肃省部分学校联考)常温下,稀释0.1 mol·L-1 CuCl2溶液,如图中的横坐标表示加水的量,则纵坐标可以表示为( )
A.Kh(Cu2+) B.n(Cu2+) C.pH D.c(Cu2+)
解析:选C。水解常数只受温度影响,稀释0.1 mol·L-1 CuCl2溶液,Cu2+水解常数不变,A错误;加水稀释,Cu2+水解程度增大,n(Cu2+)减小,c(Cu2+)减小,B、D错误;稀释促进Cu2+水解,但酸性减弱,溶液的pH增大,C正确。
4.10 ℃时加热NaHCO3的饱和溶液,测得该溶液的pH发生如下变化:
温度/ ℃
10
20
30
加热煮沸后冷却到50 ℃
pH
8.3
8.4
8.5
8.8
对于上述实验过程中的现象,甲同学和乙同学的观点如下:
(1)甲同学认为,最终该溶液的pH升高的原因是HCO eq \o\al(-,3)的水解程度增大,故碱性增强,该反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(2)乙同学认为最终溶液pH升高的原因是NaHCO3受热分解,生成了Na2CO3,该分解反应的化学方程式为______________________________,并判断Na2CO3的水解程度__________(填“>”或“<”)NaHCO3。
关于甲、乙同学的观点是否正确,丙同学和丁同学的观点如下:
(3)丙同学认为只要在加热煮沸的溶液中加入足量的试剂X,若产生沉淀,则________(填“甲”或“乙”)判断正确。试剂X是________。
(4)丁同学则认为不需要添加任何试剂,只要在合适的条件下测定溶液的pH即可判断,请分析丁同学的实验方法和对应的结论:________________________________________________________________________。
(5)Na2SO3和NaHSO3混合溶液的pH随Na2SO3和NaHSO3比例的不同而不同,数据如下:
序号
①
②
③
n(SO eq \o\al(2-,3))∶n(HSO eq \o\al(-,3))
91∶9
1∶1
1∶9
pH
8.2
7.2
6.2
表中第______(填序号)组数据,可判断NaHSO3溶液显______(填“酸”或“碱”)性。
解析:(3)加入足量的试剂X,目的是检验溶液中碳酸根离子的存在,且加入的试剂不和碳酸氢根离子反应,则X可以为氯化钡或氯化钙,出现白色沉淀说明存在碳酸根离子,证明乙同学正确;(5)表中第③组中浓度为1∶9的Na2SO3和NaHSO3混合液,溶液显酸性,说明亚硫酸氢钠溶液的电离程度大于亚硫酸氢钠的水解程度,则可判断NaHSO3溶液显酸性。
答案:(1)HCO eq \o\al(-,3)+H2O⥫⥬H2CO3+OH-
(2)2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ >
(3)乙 氯化钡或氯化钙
(4)将加热煮沸后的溶液冷却到10 ℃,若溶液的pH=8.3,说明降温,水解平衡逆向移动,恢复到原来状态,故说明甲同学观点正确,若溶液的pH大于8.3,则说明乙同学正确
(5)③ 酸
【基础达标练】
1.在Al3++3H2O⥫⥬Al(OH)3+3H+的平衡体系中,要使平衡向水解方向移动,且使溶液的pH增大,应采取的措施是( )
A.加热 B.通入HCl
C.加入少量Na2SO4(s) D.加入NaCl溶液
解析:选D。加热能使平衡向水解的方向移动,c(H+)增大,pH减小;通入HCl能增大c(H+),抑制水解,且pH减小;加入NaCl溶液,相当于加水稀释,能促进水解,但c(H+)变小,故pH增大。
2.物质的量浓度相等的以下溶液①(NH4)2SO4溶液、②NH4Fe(SO4)2溶液、③(NH4)2CO3溶液、④NH4Cl,其中c(NH eq \o\al(+,4))的浓度由大到小的顺序为( )
A.①③②④ B.①③④②
C.③①②④ D.③①④②
解析:选A。①(NH4)2SO4、③(NH4)2CO3每1 mol能电离出2 mol NH eq \o\al(+,4),但(NH4)2CO3中碳酸根离子发生水解反应促进铵根水解,c(NH eq \o\al(+,4)):①>③,②NH4Fe(SO4)2、④NH4Cl每1 mol电离出1 mol NH eq \o\al(+,4),NH4Fe(SO4)2中Fe3+发生水解反应抑制铵根水解,c(NH eq \o\al(+,4)):②>④,其中c(NH eq \o\al(+,4))的浓度由大到小的顺序为①③②④。
3.采取下列措施后,溶液颜色变深的是( )
A.加热0.10 mol/L明矾溶液(滴有酚酞试液)
B.加热0.10 mol/L Na2CO3溶液(滴有酚酞试液)
C.向0.10 mol/L氨水(滴有酚酞试液)中加入少量NH4Cl固体
D.向0.10 mol/L小苏打溶液(滴有酚酞试液)中加入少量NaCl固体
解析:选B。明矾溶液中的铝离子水解使溶液呈酸性,加热后铝离子的水解程度增大,溶液的酸性增强,故溶液颜色无变化,A不符合题意;碳酸钠溶液中的碳酸根离子水解使溶液呈碱性,加热后碳酸根离子的水解程度增大,溶液的碱性增强,溶液的红色加深,B符合题意;加入氯化铵固体,一水合氨的电离程度减弱,溶液的碱性减弱,则溶液的颜色变浅,C不符合题意;加入NaCl固体,小苏打溶液的酸碱性不变,溶液的颜色没有变化,D不符合题意。
4.(2025·河南商丘一中期中)将浓度均为0.1 mol·L-1的氨水与盐酸等体积混合,下列做法能使混合后溶液中c(NH eq \o\al(+,4))与c(Cl-)比值变大的是( )
A.加入固体硫酸钾
B.通入少量氯化氢
C.降低溶液温度
D.加入少量固体NaHCO3
解析:选C。等浓度的氨水与盐酸等体积混合,恰好反应生成NH4Cl,溶液中存在NH eq \o\al(+,4)+H2O ⥫⥬NH3·H2O+H+。加入固体硫酸钾,对NH eq \o\al(+,4)的水解无影响,溶液中c(NH eq \o\al(+,4))和c(Cl-)的比值不变,A错误;通入HCl,c(Cl-)、c(H+)增大,抑制NH eq \o\al(+,4)的水解,溶液中增加的Cl-的物质的量大于增加的NH eq \o\al(+,4)的物质的量,c(NH eq \o\al(+,4))与c(Cl-)比值减小,B错误;水解为吸热过程,降低温度,抑制NH eq \o\al(+,4)水解,c(NH eq \o\al(+,4))增大,c(NH eq \o\al(+,4))与c(Cl-)比值增大,C正确;加入固体NaHCO3,HCO eq \o\al(-,3)、NH eq \o\al(+,4)相互促进水解,c(NH eq \o\al(+,4))降低,c(NH eq \o\al(+,4))与c(Cl-)比值减小,D错误。
5.根据表中信息,判断0.10 mol·L-1的下列各物质的溶液pH最大的是( )
酸
电离常数(常温下)
CH3COOH
Ka=1.75×10-5
H2CO3
Ka1=4.5×10-7,Ka2=4.7×10-11
H2S
Ka1=1.1×10-7,Ka2=1.3×10-13
A.CH3COONa B.Na2CO3 C.NaHCO3 D.Na2S
答案:D。
6.下列叙述内容正确且与盐类的水解无关的是( )
A.将TiCl4加入到大量水中并加热制TiO2·xH2O
B.常温下等物质的量浓度的NH4NO3溶液比Cu(NO3)2溶液酸性弱
C.用SOCl2与CuSO4·5H2O共热制取无水CuSO4
D.向NaHCO3溶液中加入少量CuSO4溶液,生成沉淀Cu2(OH)2CO3
解析:选C。用SOCl2与CuSO4·5H2O共热制取无水CuSO4,是SOCl2能与CuSO4·5H2O中的结晶水反应,与盐类的水解无关,C正确;向NaHCO3溶液中加入少量CuSO4溶液,发生了相互促进的水解反应,生成
Cu2(OH)2CO3沉淀,与盐类的水解有关,D错误。
7.(1)对于易溶于水的正盐MnRm溶液,若pH<7,其原因是_________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。
(2)相同浓度的下列溶液中:①CH3COONH4、②CH3COONa、③CH3COOH中,c(CH3COO-)由大到小的顺序是______。(填序号,下同)
(3)常温常压下,现有浓度为0.100 mol·L-1的六种溶液:①HCl、②H2SO4、③CH3COOH、④CH3COONa、⑤NaOH、⑥Na2CO3,由水电离出的c(OH-)大小关系正确的是________________。
(4)下列化合物:①NaCl、②NaOH、③HCl、④NH4Cl、⑤CH3COONa、⑥CH3COOH、⑦NH3·H2O中溶质的物质的量浓度相同,则这7种溶液按pH由大到小的顺序排列为________________________。
解析:(1)对于易溶于水的正盐MnRm溶液,若pH<7,则主要发生Mm+
的水解,其原因是Mm++mH2O⥫⥬M(OH)m+mH+。(2)CH3COONH4、CH3COONa发生完全电离,CH3COOH发生部分电离,所以CH3COOH中c(CH3COO-)最小,CH3COONH4、CH3COONa中,前者NH eq \o\al(+,4)促进了CH3COO-水解,使CH3COO-浓度有所减小,所以c(CH3COO-)由大到小的顺序是②>①>③。(4)将①NaCl、②NaOH、③HCl、④NH4Cl、⑤CH3COONa、⑥CH3COOH、⑦NH3·H2O分成碱性、中性、酸性三组,碱性组中,电离能
力强的碱的pH大于电离能力弱的碱的pH,大于水解呈碱性的盐的pH;酸性组中,盐酸为强酸,溶液的pH较小,而醋酸属于弱酸,部分电离,酸性较盐酸弱,溶液的pH较盐酸大,氯化铵水解能力微弱,酸性较醋酸弱,所以这7种溶液按pH由大到小的顺序排列为②>⑦>⑤>①>④>⑥>③。
答案:(1)Mm++mH2O⥫⥬M(OH)m+mH+
(2)②>①>③
(3)⑥>④>③>①=⑤>②
(4)②>⑦>⑤>①>④>⑥>③
【拓展提能练】
8.中国科学院化学研究所研制的晶体材料——纳米四氧化三铁,在核磁共振造影及医药上有广泛用途,其生产过程的部分流程如图所示:FeCl3·6H2OFeOOH纳米Fe3O4。下列有关说法正确的是( )
A.可用稀硫酸和K3[Fe(CN)6]鉴别Fe3O4和FeO
B.⊳-NH2在反应①中的作用是促进氯化铁水解
C.将制得的纳米Fe3O4均匀分散在水中不会产生丁达尔效应
D.反应②发生的化学方程式为6FeOOH+3CO2Fe3O4+3H2O+3CO2
解析:选B。K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe2+,但不能检验Fe3+,而Fe3O4和FeO与稀硫酸反应都能生成Fe2+,所以不能用K3[Fe(CN)6]鉴别Fe3O4和FeO,A不正确;将制得的纳米Fe3O4均匀分散在水中,可形成胶体,能产生丁达尔效应,C不正确;反应②中,CO能将FeOOH还原为纳米Fe3O4,则发生的化学方程式为6FeOOH+CO2Fe3O4+3H2O+CO2,D不正确。
9.(2025·广东茂名信宜中学期中)某兴趣小组用数字实验系统测定一定浓度Na2CO3溶液的pH与温度的关系如图1所示,25 ℃时Na2CO3溶液的pH随浓度的变化如图2所示。下列分析错误的是( )
A.a、b、c三点中,a点Na2CO3的水解程度最小
B.a、b、c三点中,b点水的电离程度最大
C.100 ℃时,纯水的pH=6,c点溶液中c(OH-)约为10-0.3 mol·L-1
D.根据图2推断,图1中溶液的浓度为0.3 mol·L-1
解析:选B。水解吸热,升高温度促进CO eq \o\al(2-,3)水解,在题图1 a、b、c三点中,a点温度最低,则a点Na2CO3的水解程度最小,A正确;升温促进水的电离与盐类水解,在题图1 a、b、c三点中,c点温度最高,因此c点水的电离程度最大,B错误;题图1中c点的温度为100 ℃,此温度下Kw=10-12,pH=11.7,即c(H+)=10-11.7 mol·L-1,则c(OH-)=10-0.3 mol·L-1,C正确;题图2为25 ℃时不同浓度Na2CO3溶液pH的实验数据,由题图1可知25 ℃时Na2CO3溶液的pH为11.9,再结合题图2的实验数据可知,题图1中碳酸钠溶液的浓度为0.3 mol·L-1,D正确。
10.回答下列问题:
(1)已知某温度时,Kw=1.0×10-12,Na2CO3溶液的水解常数Kh=2.0×10-3,则当溶液中c(HCO eq \o\al(-,3))∶c(CO eq \o\al(2-,3))=2∶1时,试求该溶液的pH=______。
(2)已知25 ℃时,NH3·H2O的电离平衡常数Kb=1.8×10-5,该温度下1 mol·L-1的NH4Cl溶液中c(H+)=______ mol·L-1(已知 eq \r(5.56)≈2.36)。
(3)25 ℃时,H2SO3⥫⥬HSO eq \o\al(-,3)+H+的电离常数Ka1=1×10-2,则该温度下NaHSO3水解反应的平衡常数Kh=__________,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中-,3) eq \f(c(H2SO3),c(HSO))
将______(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析:(1)碳酸钠是强碱弱酸盐,在溶液中分步水解使溶液呈碱性,碳酸根离子在溶液中的水解常数Kh=eq \o\al(-,3) eq \f(c(HCO)c(OH-),c(CO eq \o\al(2-,3)))
,当溶液中c(HCO eq \o\al(-,3))∶c(CO eq \o\al(2-,3))=2∶1时,溶液中氢氧根离子浓度为2.0×10-3× eq \f(1,2) mol/L=1.0×10-3 mol/L,则由某温度时,水的离子积常数为1.0×10-12可知,溶液的pH为12-3=9;(2)由电离常数可知,25 ℃时,铵根离子在溶液中的水解常数Kh= eq \f(Kw,Kb)= eq \f(1.0×10-14,1.8×10-5)≈5.56×10-10,则1 mol/L氯化铵溶液中氢离子的浓度为
eq \r(5.56×10-10×1)=2.36×10-5 mol/L;(3)由亚硫酸的一级电离常数可知,25 ℃时,亚硫酸氢根离子在溶液中的水解常数Kh= eq \f(Kw,Ka1)= eq \f(1.0×10-14,1.0×10-2)=1.0×10-12,溶液中eq \o\al(-,3) eq \f(c(H2SO3),c(HSO))
= eq \f(c(H+),Ka1),向溶液中加入少量碘时,碘与溶液中的亚硫酸氢根离子反应生成硫酸根离子、碘离子和氢离子,溶液中氢离子浓度增大、电离常数不变,则溶液中 eq \f(c(H+),Ka1)和eq \o\al(-,3) eq \f(c(H2SO3),c(HSO))
的值增大。
答案:(1)9 (2)2.36×10-5 (3)1.0×10-12 增大
11.(2025·深圳新安中学高二期中)醋酸钠(CH3COONa)是一种常用的防腐剂和缓冲剂。
(1)某小组探究外界因素对CH3COONa水解程度的影响。
甲同学设计实验方案如下(表中溶液浓度均为0.10 mol·L-1):
i.实验________和________(填序号),探究加水稀释对CH3COONa水解程度的影响;
ii.实验1和3,探究加入NH eq \o\al(+,4)对CH3COONa水解程度的影响;
iii.实验1和4,探究温度对CH3COONa水解程度的影响。
序号
温度/℃
V(CH3COONa)/mL
V(CH3COONH4)/mL
V(H2O)/mL
pH
1
25
40.0
0
0
A1
2
25
4.0
0
36.0
A2
3
25
20.0
10.0
a
A3
4
40
40.0
0
0
A4
①加水稀释CH3COONa溶液的过程中,下列表达式的数值变小的是________。
A.c(OH-)
B.c(H+)·c(OH-)
C. eq \f(c(CH3COO-),c(CH3COOH))
D. eq \f(c(OH-),c(CH3COOH))
②根据甲同学的实验方案,补充数据:a=________。
③实验测得A1>A3,该结果不足以证明加入NH eq \o\al(+,4)促进了CH3COONa的水解。根据________(填一种微粒的化学式)的浓度增大可以说明加入NH eq \o\al(+,4)能促进CH3COONa的水解。
④已知CH3COONa水解为吸热反应,甲同学预测A1<A4,但实验结果为A1>A4。实验结果与预测不一致的原因是________________________________________________________________________。
(2)小组通过测定不同温度下CH3COONa的水解常数Kh确定温度对CH3COONa水解程度的影响。
查阅资料:Kh= eq \f(c2(OH-),c0-c(OH-)),c0为CH3COONa溶液起始浓度。
试剂:CH3COONa溶液、0.100 0 mol·L-1盐酸、pH计。
实验:测定40 ℃下CH3COONa水解常数Kh,完成下表中序号7的实验。
序号
实验
记录的数据
5
取20.00 mL CH3COONa溶液,用0.100 0 mol·L-1盐酸滴定至终点,测CH3COONa溶液的浓度
消耗盐酸体积为V mL
6
测40 ℃纯水的pH
b
7
_______________________________________
c
在50 ℃和60 ℃下重复上述实验。
数据处理:40 ℃下,Kh=__________(用含V、b、c的计算式表示)。
实验结论:Kh(60 ℃)>Kh(50 ℃)>Kh(40 ℃),温度升高,促进CH3COONa水解。
解析:(1)探究加水稀释对CH3COONa水解程度的影响,总体积保持不变,减少醋酸钠溶液的加入量,故应该是实验1和2。①加水稀释CH3COONa溶液的过程中,c(OH-)减小,A正确;离子积常数随温度变化,温度不变,离子积常数不变,则c(H+)·c(OH-)=Kw不变,B错误;加水稀释促进水解平衡正向进行,醋酸分子的物质的量增大,醋酸根离子的物质的量减小, eq \f(c(CH3COO-),c(CH3COOH))= eq \f(n(CH3COO-),n(CH3COOH))比值减小,C正确;加水稀释促进水解平衡正向进行,醋酸分子和氢氧根离子物质的量均增大,水中也含氢氧根,氢氧根
物质的量增大的程度大于醋酸分子,故 eq \f(c(OH-),c(CH3COOH))= eq \f(n(OH-),n(CH3COOH))比值增大,D错误。②根据甲同学的实验方案,要保证实验1和3中CH3COO-浓度均为0.10 mol·L-1,混合前两溶液中CH3COO-浓度均为0.10 mol·L-1,不能再加水,则a=0。③CH3COOH浓度增大,说明水解平衡正向移动,从而说明加入NH eq \o\al(+,4)能促进CH3COONa的水解。④温度升高,CH3COONa的水解程度增大,水的电离程度也增大,Kw增大,水的离子积常数增大的多,水解平衡正向移动的程度较小,导致pH减小。(2)CH3COONa+HCl===
CH3COOH+NaCl,n(CH3COONa)=n(HCl)=cV=0.100 0V×10-3 mol,
CH3COONa溶液起始浓度c0= eq \f(0.100 0V×10-3 mol,20.00×10-3 L)= eq \f(0.100 0V,20.00) mol·L-1,40 ℃纯水的pH=b,即c(H+)=c(OH-)=10-b mol/L,40 ℃时水的离子积Kw=c(H+)·c(OH-)=10-2b,根据水解常数Kh= eq \f(c2(OH-),c0-c(OH-))可知,要确定40 ℃时CH3COO-的水解常数Kh,还需要测定的值是40 ℃时该CH3COONa溶液
的pH值,即序号7的实验是测40 ℃时相同CH3COONa溶液的pH,若此时pH=c,则c(OH-)= eq \f(Kw,c(H+))= eq \f(10-2b,10-c) mol/L,所以40 ℃时CH3COO-的水解常数Kh= eq \f((\f(10-2b,10-c))2,\f(0.100 0V,20.00)-\f(10-2b,10-c))。
答案:(1)1 2 ①AC ②0 ③CH3COOH ④温度升高,CH3COONa的水解程度增大,水的电离程度也增大,二者综合影响导致c(H+)增大,pH减小
(2)测40 ℃时相同CH3COONa溶液的pH eq \f((\f(10-2b,10-c))2,\f(0.100 0V,20.00)-\f(10-2b,10-c))
$