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选修一 第三章 第三节 盐类的水解
知识点总结
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)选修1 第三章第三节 盐类的水解
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知识点一:盐类的水解
Ⅰ、探究盐溶液的酸碱性
1、盐的组成与分类
(1) 盐的组成:电离时生成金属离子(或NH4+)和酸根离子的化合物可称为盐。盐的电离通式一般为:盐=金属离子(或NH4+)+酸根离子。
(2) 盐的分类:盐形成的通式为:酸+碱=盐+水,根据生成盐的酸、碱的强弱可将盐分为强酸强碱盐、强酸弱碱盐、强碱弱酸盐和弱酸弱碱盐。
2、盐溶液酸碱性探究
用pH试纸检验下列盐溶液的酸碱性如下表:
盐溶液
酸碱性
盐的类型
NaCl
中性
强酸强碱盐
Na2CO3
碱性
强碱弱酸盐
NH4Cl
酸性
强酸弱碱盐
Na2SO4
中性
强酸强碱盐
CH3COONa
碱性
强碱弱酸盐
(NH4)2SO4
酸性
强酸弱碱盐
Ⅱ、盐溶液呈不同酸碱性的原因
1、盐类的水解
盐溶液的酸、碱性与盐电离出来的离子跟水所电离出来的H+或OH-能否发生化学反应有关,下面以CH3COONa、NH4Cl溶液为例来分析:
(
+
) (
+
) H2O⇌H++OH- H2O⇌OH-+H+
CH3COONa=CH3COO-+Na+ NH4Cl=NH4++Cl-
CH3COOH NH3·H2O
在CH3COONa溶液中,CH3COO-与水电离出来的H+反应生成了弱电解质CH3COOH分子,水的电离平衡被破坏,并向电离方向移动,因而促进了水的电离,所以c(OH-)>c(H+),溶液呈碱性。
在NH4Cl溶液中,NH4+与水电离出来的OH-反应生成了弱电解质NH3·H2O分子,水的电离平衡被破坏,并向电离方向移动,因而促进了水的电离,所以c(H+)>c(OH-),溶液呈酸性。
像NH4Cl、CH3COONa这样,在水溶液中盐电离出来的离子跟水所电离出来的H+或OH-结合生成弱电解质的反应,叫做盐类的水解。
注意:
(1) 在NaCl溶液中,Na+、Cl-与水电离出来的H+和OH-都不反应,水的电离平衡没有被破坏,所以c(H+)=c(OH-),溶液呈中性。
(2) 并不是有水参加的反应都是水解反应,如氧化物(氧化钠、过氧化钠、三氧化硫、二氧化硫)、活泼金属(钠、钾、钙)、活泼非金属(氯气、氟气、碳等)与水反应都不是水解反应,水解反应至少有以下特征:
①非氧化还原反应;②产物至少两种;③物质与水交换成分。
2、盐类的水解规律
(1) 强酸与弱碱生成的盐水解,溶液呈酸性:如NH4Cl、Fe(NO3)3、MgCl2等,原因是弱碱的阳离子水解生成对应的弱碱,使溶液显酸性,即c(H+)>c(OH-)。
(2) 强碱与弱酸生成的盐水解,溶液呈碱性:如CH3COONa、NaHCO3、NaF、Na2S、K2SO3等,原因是弱酸根水解生成相应的弱酸,使溶液呈碱性,c(H+)<c(OH-)。
(3) 强酸强碱盐不水解,溶液呈中性:如KNO3、Na2SO4、NaCl等,因为它们的阳离子或阴离子都不能与OH-或H+生成弱电解质,不破坏水的电离平衡。
(4) 弱酸弱碱盐,其水解程度大于(1)(2)两类,具体有三种情况:
①生成的弱酸电离程度大于生成的弱碱的电离程度,溶液呈酸性,如NH4F;
②生成的弱酸电离程度小于生成的弱碱的电离程度,溶液呈碱性,如NH4CN;
③生成的弱酸和弱碱的电离程度相同,溶液呈中性,如CH3COONH4。
总结:盐的水解规律可概括为“有弱才水解,无弱不水解;都弱都水解;谁强显谁性,同强显中性,同弱具体定”。
知识点二:影响盐类水解的主要因素
1、内因:盐本身的性质,组成盐的酸根相对应的酸越弱(或阳离子对应的碱越弱),水解程度越大。(越弱越水解)如,同浓度的CO32-水解能力强于SO32-。
2、外因:受温度、浓度及外加试剂的影响。
①温度:水解反应是中和反应的逆反应,而中和反应是放热反应,故水解反应是吸热反应。升高温度,平衡正向移动。
②浓度:盐的溶液浓度越小,水解程度越大(越稀越水解)。这里盐的浓度指水解离子,而不含不水解的离子。如,氯化铁溶液,Cl-并不影响水解平衡。
③外加酸碱:外加酸碱能促进或抑制盐的水解。
④外加沉淀剂:加入某试剂使发生水解的离子转化成难溶物,则水解的离子浓度降低,减弱了水解离子浓度,减弱了水解程度。
⑤外加氧化剂或还原剂:加入某试剂,与发生水解的离子发生氧化还原反应,降低了水解离子浓度,减弱了水解程度。
⑥移走水解产物,平衡将被破坏而移动,所有易挥发性强酸弱碱盐,如氯化铁,硝酸铝等溶液,不断加热溶液,水解产物氯化氢和硝酸不断挥发,水解程度变大,最终得到另一产物氢氧化铁,氢氧化铝。
例如,不同条件对氯化铵水解平衡的影响如下表:
NH4++H2O⇋NH3·H2O+H+
加热
加水
加NH3
加NH4Cl
加HCl
加NaOH
c(NH4+)
降低
降低
升高
升高
升高
降低
c(NH3·H2O)
升高
降低
升高
升高
降低
升高
c(H+)
升高
降低
降低
升高
升高
降低
c(OH-)
降低
升高
升高
降低
降低
升高
pH
降低
升高
升高
降低
降低
升高
水解程度
升高
升高
降低
降低
降低
升高
总结:盐的浓度大,水解程度小,但其溶液的酸性(或碱性)比稀溶液的酸性(或碱性)强。
知识点三:盐类水解的应用
1、制泡沫灭火剂。泡沫灭火剂由碳酸氢钠与硫酸铝构成而不是由碳酸钠溶液与硫酸铝溶液构成。使用时发生反应:Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑。
2、制备胶体。如:
FeCl3+3H2O(沸水)⇌Fe(OH)3(胶体)+3HCl。又如明矾净水的原因也是生成了胶体:
Al3++3H2O⇌Al(OH)3(胶体)+3H+。
3、指导化肥的施用。如氨态(NH4+)氮肥不与碱性物质混用(如草木灰,消石灰),是因为二者发生了相互促进的水解反应:
2NH4++CO32-=2NH3↑+CO2↑+H2O。
4、用于去污与除锈。如热碱液去油污效果更好,是因为升高温度促进了碳酸钠水解:
CO32-+H2O⇋HCO3-+OH-,反应使溶液碱性增强。如用氯化铵溶液除铁锈和铜锈:NH4++H2O⇋NH3·H2O+H+,Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,
Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O。
5、物质的提纯与检验。利用水解反应可除去杂质。如除去MgCl2溶液中少量FeCl3溶液可加入MgO或Mg(OH)2或MgCO3促进FeCl3水解生成Fe(OH)3:FeCl3+3H2O⇌Fe(OH)3+3HCl。CuCl2、AlCl3类似。
6、试剂的保存于量取。如,NH4F水解生成HF,所以不能用玻璃瓶装氟化铵溶液,NH4F+H2O=NH4·H2O+HF。SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O。又如,配制和保存氯化铁溶液时要加入少量稀盐酸,目的是抑制FeCl3水解。
7、某些物质的水溶液的配制。配制FeCl3的水溶液,FeCl3溶于水后,发生如下水解反应:
Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,因Fe(OH)3的生成使溶液变浑浊,通常先将FeCl3溶于浓盐酸中,可抑制Fe3+的水解,使溶液保持澄清,再加水稀释至所需浓度。
拓展应用
拓展一:盐类水解方程式的书写
同其他化学反应一样,水解反应要遵循质量守恒,水解反应的离子方程式还要遵循电荷守恒。一般情况下盐类水解程度较小,应用可逆号“⇋”表示,水解反应生成的难溶物或挥发性物质不用沉淀符号“↓”,气体符号“↑”表示。
如氯化铵溶液中:
化学方程式:NH4Cl+H2O=NH3·H2O+HCl
离子方程式:NH4++H2O⇋NH3·H2O+H+
如醋酸钠溶液中:
化学方程式:CH3COONa+H2O=CH3COOH+NaOH
离子方程式:CH3COO-+H2O=CH3COOH+OH-
如氯化铝溶液中:
化学方程式:AlCl3+3H2O⇌Al(OH)3(胶体)+3HCl
离子方程式:Al3++3H2O⇌Al(OH)3(胶体)+3H+
注意:
(1) 多元弱酸根离子分步水解,要分步书写,以第一步为主。如:S2-+H2O⇋HS-+OH-,HS-+H2O⇋H2S+OH-。多元弱碱的阳离子分步水解,习惯一步书写。如:Mg2++2H2O⇋Mg(OH)2+2H+,Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+。
(2) 发生完全水解的反应用“=”表示(这类反应不存在水解平衡),且难溶物用符号“↓”,气体用符号“↑”表示。能水解的阳离子与能水解的阴离子混合,会相互促进水解,这就是人们常说的“双水解”或“双盐水解”。例如:
2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑ 2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑
小结:
阳离子Al3+与阴离子:CO32-、HCO3-、S2-、HS-、AlO2-、SO32-、HSO3-等;
阳离子Fe3+与阴离子:CO32-、HCO3-、AlO2-等;
阳离子NH4+与阴离子:CO32-、HCO3-、AlO2-等
都能发生“双水解”反应。
(3)Fe3+与S2-、HS-、SO32-、HSO3-等还原性离子发生氧化还原反应,如:2Fe3++S2-=2Fe2++S↓,而不是发生双水解发生,这一点不同于Al3+。而Cu2+与S2-发生的是复分解反应:Cu2++S2-=CuS↓,所以,对待具体问题要具体分析。
拓展二:盐溶液蒸干、灼烧时所得产物判断
1、 不水解、不分解的盐的溶液加热蒸干时,析出盐的晶体,如NaCl。
2、 盐溶液水解生成易挥发性酸时,蒸干、灼烧后一般得对应的氧化物,
如AlCl3(aq)Al(OH)3Al2O3。
注意:AlCl3(aq)存在如下水解平衡:
AlCl3+3H2O⇌Al(OH)3+3HCl,蒸干时,加热溶液,使水解平衡不断正向移动(水解是吸热的);生成的HCl不断的挥发,也促进水解平衡不断正向移动,生成的Al(OH)3越来越多,发生聚沉。当加强热灼烧时,Al(OH)3分解生成Al2O3。同理:FeCl3(aq)Fe(OH)3Fe2O3。
3、盐溶液水解生成难挥发性酸时,蒸干后一般得原物质,如CuSO4(aq)CuSO4(s)。
注意:CuSO4(aq)存在水解平衡:
CuSO4+2H2O⇌Cu(OH)2+H2SO4。加热蒸干,也会促使水解平衡不断正向移动,但由于H2SO4难挥发,最后得到的是CuSO4(s)。
4、 酸根离子易水解的强碱盐蒸干后可得到原物质,如Na2CO3溶液等。
5、 考虑盐受热时是否分解。例如,Ca(HCO3)2、NaHCO3、KMnO4、NH4Cl固体受热易分解,因此蒸干,灼烧的产物分别为:Ca(HCO3)2→CaCO3(CaO),NaHCO3→Na2CO3,KMnO4→K2MnO4+MnO2,NH4Cl→NH3↑+HCl↑。
6、 还原性盐在蒸干时会被O2氧化。例如:
Na2SO3(aq)Na2SO4(s),FeSO4(aq)Fe2(SO4)3(s)和Fe(OH)3(s)。
注意:FeSO4(aq)存在如下水解平衡:
FeSO4+2H2O⇌Fe(OH)2+H2SO4
但是,容易被O2氧化:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
7、有时要从多方面考虑。例如,蒸干NaClO溶液时,既要考虑ClO-水解,又要考虑HClO分解,所以蒸干NaClO溶液所得固体为NaCl。
拓展三:盐溶液中粒子间的关系
1、 盐溶液中c(H+)的大小(酸碱性)规律
酸越弱,对应的盐溶液碱性越强,多元弱酸要逐级比较,一级水解大于二级水解。如:相同浓度的下列盐溶液的pH由大到小顺序为:Na2CO3>NaClO>CH3COONa>NaF;NaOH>Na2SiO3>Na2CO3>NaHCO3。
2、 盐溶液中各种离子浓度的大小规律
先定物质的量,再看电离或水解程度,最后定酸碱性。如:0.1mol/L的NaHCO3溶液中c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-)。
3、溶液中的各种守恒关系
①电荷守恒:任何电中性溶液中,阴离子所带负电荷总数恒等于阳离子所带正电荷总数。
CH3COONa溶液:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)。
Na2CO3溶液:c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)
CH3COONa与NaCl的混合溶液:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)+c(Cl-)。
②物料守恒,原子个数守恒或质量守恒。
如:c mol/L NaHCO3溶液中,c(Na+)=c(HCO3-)+c(H2CO3)+c(CO32-)=c mol/L。
c mol/L Na2CO3溶液:c(Na+)=2[c(HCO3-)+c(H2CO3)+c(CO32-)]=2c mol/L。
CH3COONa与NaCl的混合溶液:c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+c(Cl-)。
以水为主导的物料守恒:如c mol/L Na2S溶液中S2-+H2O⇌HS-+OH-;HS-+H2O⇌H2S+OH-;H2O⇌OH-+H+。由OH-的来源守恒有c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)。
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)选修4 第四章第四节 金属的电化学腐蚀与防护
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