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年 级:高二 学 科:化学(人教版) 主讲人:lrp 学 校:四川省华蓥中学 课时 3.3.1盐类水解实质与规律 【学习目标】 1、认识盐类水解的原理,实质。 2、能从电离、离子反应、化学平衡的角度分析溶液的性质。 【知识回顾】水的电离与溶液的酸碱性(1)水的电离方程式是 ,若在水中加入酸或碱,水的电离平衡移动方向是向 移动,理由是 。(2)溶液呈酸碱性的根本原因是 ,溶液呈中性是因为
,呈酸性是因为 ,呈碱性是因为 。 H2O H++OH- 左 增大了氢离子或氢氧根离子 c(OH-)≠c(H+) c(OH-)=c(H+) c(OH-)<c(H+) c(OH-)>c(H+) AG=lg([H+]/[OH-]),pH=-lg[H+] 酸性 碱性 中性 c(OH-)=c(H+) c(OH-)<c(H+) c(OH-)>c(H+) pH = 7 pH < 7 pH > 7 AG = 0 AG > 7 AG < 7 在25 ℃的溶液中 不受温度影响 不受温度影响 方法导引 根据形成盐的酸、碱的强弱来分,盐可以分成哪几类? 酸+碱=盐+水 (中和反应) 酸 强酸 弱酸 强碱 弱碱 碱 强酸强碱盐 强酸弱碱盐 强碱弱酸盐 练习:NaCl、Na2CO3、NH4Cl、KNO3、CH3COONa、(NH4)2SO4分别是哪种类别的盐? 弱酸弱碱盐 【探索新知】一、盐类水解1.通过实验测定下列0.1 mol·L-1盐溶液的pH,填写下表。
盐溶液 NaCl CH3COONa NH4Cl 盐的类型 强酸强碱盐 强碱弱酸盐 强酸弱碱盐 溶液pH =7 > 7 < 7 酸碱性 中性 碱性 酸性 实验结论:盐溶液的酸碱性与盐的组成类型有关,强酸强碱盐溶液呈 ,弱酸强碱盐溶液呈 ,强酸弱碱盐溶液呈 。 中性 碱性 酸性 酸碱指示剂法 PH试纸法 酸度计法 2.CH3COONa水溶液呈碱性的原因溶液中都存在水的电离平衡 ,CH3COONa溶于水后完全电离:
,溶液中的CH3COO-能与水电离的H+结合生成 :醋酸分子,从而使水的电离平衡向 移动,溶液中有关离子的浓度变化是c(CH3COO-) ,c(H+) ,c(OH-) ,c(H+) c(OH-),所以CH3COONa溶液呈碱性。化学方程式是 ,离子方程式是 . H2O H++OH- CH3COONa = CH3COO-+ Na+ 弱电解质 向右 减小 减小 增大 < CH3COONa+H2O CH3COOH+NaOH CH3COO-+H2O CH3COOH+OH- CH3COONa = CH3COO-+ Na+ H2O H+ + OH- CH3COOH + CH3COO-+H2O CH3COOH+OH- c(H+) < c(OH-)溶液呈碱性 3.NH4Cl溶液呈酸性的原因NH4Cl溶液中的电离(写出电离方程式): , 。NH4+与水电离的 结合生成了难电离的 ,水的电离平衡移动方向是 ,溶液中有关离子浓度的变化是c(NH4+) ,c(OH-) ,c(H+) ,c(H+) c(OH-),NH4Cl溶液呈 ,化学方程式是
,离子方程式是 。 NH4Cl=NH4++Cl- H2O H++OH- OH- NH3·H2O 向右 减小 减小 增大 > 酸性 NH4Cl+H2O NH3·H2O+HCl NH4++H2O NH3·H2O+H+ NH4Cl = NH4+ + Cl- H2O OH- + H+ NH3·H2O + c(OH-) < c(H+)溶液呈酸性 NH4++H2O NH3·H2O+H+ 4.NaCl溶液呈中性的原因:NaCl溶于水后电离产生Na+和Cl- 与水电离出的OH-、H+结合成难电离的物质,水的电离平衡 ,c(H+)=c(OH-),溶液呈中性。
【小结:】 1.盐类水解的实质 盐与水反应 的反应称为盐类水解,盐类水解是酸碱中和反应的逆反应。在溶液中盐电离出来的 结合水电离出的H+或 OH- 生成弱电解质(弱酸或者弱碱),破坏了水的电离平衡, 了水的电离,使溶液显示不同的酸性、碱性或中性。 不能 不移动 →破坏了水的电离平衡→水的电离程度增大→c(H+)≠c(OH-)→溶液呈碱性、酸性或中性 盐电离 弱碱的阳离子→结合OH- 弱酸的阴离子→结合H+ 生成弱酸或弱碱 弱酸根离子(或弱碱阳离子) 促进 2.盐类水解的规律在可溶性盐溶液中:有弱才水解,无弱不水解;越弱越水解,都弱双水解;
谁强显谁性,同强显中性。(水解同电性)。常见的“弱”离子。弱碱阳离子:NH4+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Fe2+、Mg2+等。弱酸根离子:CO32-、HCO3-、SO32-、S2-、HS-、ClO-、CH3COO-、F-、
SiO32-、PO43-、HPO42-、H2PO4-等。 盐的类型 实例 是否水解 水解的离子 溶液的酸碱性 溶液的pH (25 ℃) 强酸强碱盐 NaCl、KNO3 强酸弱碱盐 NH4Cl、Cu(NO3)2 弱酸强碱盐 CH3COONa、Na2CO3 否 无 中性 pH=7 是 NH、Cu2+ 酸性 pH<7 是 CH3COO-、CO 碱性 pH>7 3.盐类水解的特点:可逆:盐类的水解是可逆反应,是 的逆反应微弱:通常情况下,盐类的水解程度很 .吸热:中和反应是放热反应,因此盐类的水解是 反应4、盐类水解使溶液呈酸碱性与酸或碱使溶液呈酸碱性的本质原因是不同的,盐的水溶液呈酸碱性,是因为盐电离出的离子促进了水的电离平衡 移动,表明显示显酸碱性的H+或OH-都是来自于水。而酸碱使溶液呈酸碱性的原因则是因为自身电离的H+或OH-。
例1、pH均为5的NH4Cl和盐酸,前者水电离出的c(H+)是后者的 倍, pH均为9的醋酸钠和NaOH溶液,前者水电离出的c(OH-)是后者的 倍。 规律:水电离,酸碱取小盐取大 104 104 酸碱中和反应 微弱 吸热 正向 c(H+)水=10-5 NH4Cl HCl c(H+)水=10-9 10-5/10-9 = 104 c(OH-)水=10-5 CH3COONa NaOH c(OH-)水=10-9 10-5/10-9 = 104 任何水溶液都有:c(OH-)水=c(H+)水 【课堂练习1】1、下列有关盐类水解的说法不正确的是( )A.盐类的水解过程破坏了纯水的电离平衡B.盐类的水解是酸碱中和反应的逆过程C.盐类水解的结果使溶液不一定呈中性D.Na2CO3水解的实质是Na+与H2O电离出的OH-结合生成了NaOH
2、下列物质的水溶液因溶质水解呈酸性的是( )A.FeCl3 B.Na2CO3 C.CH3COOH D.KHSO4
D A 3、在水中加入下列物质,可使水的电离平衡正向移动,且所得溶液呈酸性的是( )A.NaCl B.NaHSO4 C.Na2CO3 D.NH4Cl4、有下列盐溶液:①KNO3 ②AgNO3 ③K2CO3 ④FeCl3 ⑤K2SO4 ⑥NaClO ⑦NH4Cl呈酸性的是 ,呈碱性的是 ,呈中性的是 .5、等物质的量浓度的下列物质的溶液,其pH由小到大的顺序排列正确的是 .①CH3COONa ②NaOH ③NaNO3 ④HCl ⑤Al2(SO4)3
D ②④⑦ ③⑥ ①⑤ ④⑤③①② 6、在常温下,设某pH的硫酸中水电离出的c(H+)=1.0×10-a mol·L-1,相同pH的硫酸铝中水电离出c(H+)=1.0×10-bmol·L-1 (a,b都是小于14的正数),那么a和b之间满足的数量关系是(用一个等式和一个不等式表示) .7、pH=11的NaOH和pH=11的Na2CO3溶液中,由水电离出的c(OH-)各是多少?二者相差多少倍?
a+b=14 ,a>b 【解析】:pH=11的NaOH溶液中c(H+)液=c(H+)水=10-11mol·L-1。 pH=11的Na2CO3溶液中,c(H+)液=10-11mol·L-1,c(OH-)液=c(OH-)水=10-3mol·L-1而c(H+)水=c(OH-)水=10-3 mol·L-1。 二者相差(10-11/10-3=10-8倍,故盐的水解促进水的电离,而酸碱抑制了水的电离。 【答案】10-11mol·L-1;10-3 mol·L-1;10-8 二、盐类水解离子方程式的书写1、书写形式:盐中的离子+水 弱酸+ OH-, 如:R-+H2O HR+OH- 显碱性盐中的离子+水 弱碱+H+, 如:M++H2O MOH+H+ 显酸性(规律:水解同电性)2、书写要求: 盐类水解程度一般很小,水解产物很少,通常不生成沉淀和气体,也不发生分解,因此书写水解的离子方程式时,一般用“ ”连接,产物不标“↑”或“↓”,也不把生成物(如NH3·H2O、H2CO3等)写成其分解产物的形式
3、不同类型盐水解的离子方程式(1)一元弱酸强碱盐CH3COONa: ;NaClO: ; (2)一元弱碱强酸盐NH4Cl: ;(NH4)2SO4: ; (3)多元弱酸强碱盐(正盐):多元弱酸强碱盐水解是分步进行的,应分步书写。水解程度主要取决于第一步反应Na2CO3: ; .
Na2S: ; . (4)多元弱碱强酸盐:多元弱碱强酸盐水解也是分步的,由于中间过程复杂,中学阶段写成一步CuCl2: ;AlCl3: .
CH3COO-+H2O CH3COOH+OH- ClO-+H2O HClO+OH- NH4++H2O NH3·H2O+H+ Al3++3H2O Al(OH)3+3H+ NH4++H2O NH3·H2O+H+ CO32-+H2O HCO3-+OH- HCO3-+H2O H2CO3+OH- S2-+H2O HS-+OH- HS-+H2O H2S+OH- Cu2++2H2O Cu(OH)2+2H+ FeCl3: ; Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ 补充:多元弱酸酸式酸根的水解与电离的区别 NaHCO3 NaHSO3 电离:HSO3- ⇌ H+ + SO32- (显酸性) 水解:HSO3- + H2O ⇌ H2SO3 + OH- (显碱性) 电离>水解,呈酸性: 电离<水解,呈碱性: NaHCO3、NaHS、 Na2HPO4 电离>水解,呈酸性: NaHSO3、NaH2PO4、NaHC2O4 电离:HCO3- ⇌ H+ + CO32- (显酸性) 水解:HCO3- + H2O ⇌ H2CO3 + OH- (显碱性) 电离<水解,呈碱性 Kh= c(HA)·c(OH-) c(A-) (1)强碱弱酸盐 :A-+H2O ⇌HA+OH- (2)强酸弱碱盐:M++H2O ⇌MOH+H+ Kh= c(MOH)·c(H+) c(M+) = c(MOH)·c(H+)·c(OH-) c(M+)·c(OH-) Kb = Kw = Kw Ka c(HA)·c(OH-)·c(H+) c(A-)·c(H+ ) = Kw Ka 1 越弱越水解 补充:水解平衡常数 Kw=Ka·Kh Kw=Kb·Kh (1)判断盐溶液酸碱性强弱(水解程度大小) Ka或Kb越小,Kh越大,对应盐溶液酸、碱性越强 (即越弱越水解) (2)判断酸式盐的酸碱性 ①强酸的酸式盐只电离,不水解,溶液呈酸性。NaHSO4=Na++H++SO42-; ②弱酸的酸式盐NaHA溶液中,存在HA-的电离和水解两个平衡, 电离平衡:HA- A2-+H+ ; 水解平衡:HA-+H2O H2A+OH- 溶液的酸碱性取决于电离和水解程度的相对大小,即Ka2和的相对大小。 25℃时,醋酸: Ka=1.75×10-5 碳酸: Ka1=4.30×10-7 ;Ka2=5.61×10-11 HF: Ka=3.53×10 -4 NH3·H2O: Kb=1.8×10-5 (由弱酸和弱碱的电离常数大小判断) K越小越弱 CH3COONH4: 中性 NH4HCO3: 碱性 NH4F: 酸性 ①水解相互促进,只是部分水解(可以大量共存) ——弱酸根和弱碱阳离子都水解,即发生双水解 (3)判断弱酸弱碱盐的酸碱性 CH3COO–+ NH4++ H2O CH3COOH + NH3·H2O ②水解彻底,即发生完全双水解(不能大量共存) Al3+ 与 CO32-、HCO3-、S2-、HS-、[Al(OH)]4-等; Fe3+与 CO32-、HCO3-等; 常见“完全双水解”的弱离子组合—— 完全双水解,一般生成沉淀和气体,用“ = ”、“↑”、“↓”。 2Al3+ +3CO32- +3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑ ——弱酸根和弱碱阳离子都水解,即发生双水解 ②水解彻底,即发生完全双水解(不能大量共存) ②Al3+与CO32-、HCO3- 、SO32-、HSO3-、 S2-、HS- 、AlO2-、SiO32-、ClO- ③NH4+ 与 SiO32-、 [Al(OH)]4-等。 ①Fe3+与CO32-、HCO3-、ClO-、SiO32-、[Al(OH)]4- 弱酸弱碱盐发生完全水解,相互促进,通常用“ = ”表示,水解生成的难溶物及气体,标“↓”或“↑” 2Al3+ + 3S2- + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑ Al3+ + 3HCO3- = Al(OH) 3↓+ 3CO2↑ 试一试:Na2CO3溶液的水解平衡常数如何表示呢?(已知:H2CO3的电离平衡常数 分别为Ka1 和 Ka2 Na2CO3溶液中的水解平衡: CO3 2- + H2O HCO3-+ OH_ Kw Ka2 Kh1 = HCO3- + H2O H2CO3+ OH_ Kw Ka1 Kh2 = H2CO3的电离常数 Ka1=4.2×10-7 ,Ka2=5.6×10-11。 等浓度CH3COONa 、Na2CO3溶液都显碱性,但Na2CO3溶液pH值更大 Kh1·Ka2 =Kw Kh2·Ka1 =Kw 例.已知H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.4×10-2、 Ka2=6.0×10-8 。利用所给数据分析NaHSO3溶液的酸碱性。 在NaHSO3溶液中HSO3-存在如下两个平衡: 电离平衡:HSO3- SO32-+ H+ Ka2=6.0×10-8 水解平衡: HSO3-+H2O H2SO3+ OH- Kh 因为Ka2>Kh,所以: c(H+)> c(OH-) ,溶液呈酸性。 【课堂练习2】1.有下列五种盐溶液:①NaClO、②(NH4)2SO4、③Na2CO3、
④AlCl3、⑤KNO3。回答下列问题:不能破坏水的电离平衡的是 ,溶液呈酸性的是 ,
pH>7的是 。 ⑤ ②④ ①③ 2.判断下列盐类水解离子方程式的正误 (1)FeCl3溶液:Fe3++3H2O Fe(OH)3↓+3H+( )(2)NaHS溶液:HS-+H2O H2S+OH-( )(3)K2CO3溶液:CO32-+2H2O H2CO3+2OH-( )(4)NH4NO3溶液:NH4++H2O = NH3·H2O+H+( )(5)NaHCO3溶液:HCO3-+H2O CO2↑+H2O( )
√ × × × × 4、相同温度、相同浓度下的八种溶液,其pH由小到大的顺序如图所示,图中①②③④⑤代表的物质可能分别为( ) A.NH4Cl (NH4)2SO4 CH3COONa NaHCO3 NaOH B.(NH4)2SO4 NH4Cl CH3COONa NaHCO3 NaOHC.(NH4)2SO4 NH4Cl NaOH CH3COONa NaHCO3 D.CH3COOH NH4Cl (NH4)2SO4 NaHCO3 NaOH
3.下列离子方程式中,属于水解反应的是( )A.HCOOH+H2O HCOO-+H3O+ B.CO2+H2O HCO3-+H+C.CO32-+H2O HCO3-+OH- D.HS-+H2O S2-+H3O+
C B 解析:酸性从大到小的顺序为电离呈酸性>水解呈酸性>中性>水解呈碱性>电离呈碱性。 5、有四种物质的量浓度相等且都由一价阳离子A+和B+及一价阴离子X-和Y-组成的盐溶液。据测定常温下AX和BY溶液的pH=7,AY溶液的pH>7,BX溶液的pH<7,由此判断不水解的盐是( )A.BX B.AX C.AY D.BY
B 知识拓展——弱酸弱碱盐的酸碱性 对于弱酸弱碱盐来说,盐溶于水后电离出的酸根离子(如:CH3COO-,F-,CN-)和弱碱的阳离子(如:NH4+),二者同时发生水解,会分别结合水电离出的H+和OH-,因此两个过程是相互促进的,这样的水解我们称为“双水解”。这样的盐形成的溶液的酸碱性可能有三种情况:① 若两种离子水解程度相当,如CH3COONH4,溶液仍然呈中性。② 若酸根离子水解程度较大,如NH4CN,溶液呈碱性。③ 若阳离子水解程度较大,如NH4F,溶液呈酸性。 NH4+与S2-、HCO3—、CO32—、CH3COO-等组成的盐虽然水解相互促进,但水解程度仍然很小,离子间可以大量共存。水解方程式仍用可逆符号表示,不标“↑”和“↓”,不稳定产物也忽略其分解。因此,NH4+和CO32—、NH4+和HCO3—、NH4+和CH3COO—在同一溶液中能大量共存,NH4++CH3COO-+H2O CH3COOH+NH3·H2O
提请注意:有一种“双水解”的情况较为彻底。这是因为水解生成的弱电解质很溶液脱离溶液体系(生成沉淀或挥发性气体)。例如: Al2S3,阴离子水解后生成“H2S"是一种挥发性弱酸、阳离子水解后生成“Al(OH)3”是一种难溶性弱碱,因此当Al2S3溶于水后会发生强烈的“双水解”,两种水解“互相促进”趋于完全:2A13++3S2- +6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑,由于反应很彻底,反应书写时用“=”连接,生成物要加“↑”“↓”符号。由此可见: Al2S3溶液不存在(Al3+和S2-不共存),Al2S3需要在无水环境下制备与保存、潮湿环境中的Al2S3固体会散发出臭鸡蛋气味。类似的例子还有Al3+与HCO3-、CO32-、HS-、S2-; Fe3+与HCO3-、CO32-,试写出二者双水解的方程式。
上述离子水解因为相互促进至完全水解,离子在溶液中不能大量共存。
【课后作业】 2A13++3CO32—+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑; A13++3HCO3— =Al(OH)3↓+3CO2↑ Fe3++3 HCO3- = Fe(OH)3↓+3CO2↑ 课堂小结 1、下列有关盐类水解的说法不正确的是( ) A.盐类的水解过程破坏了纯水的电离平衡 B.盐类的水解是酸碱中和反应的逆过程 C.盐类水解的结果使溶液不一定呈中性 D.Na2CO3水解的实质是Na+与H2O电离出的OH-结合生成了NaOH 2.相同温度、相同物质的量浓度的四种溶液:①Na2CO3 ②NaHSO4 ③NaCl ④NH4Cl,按pH值由大到小的顺序排列是: . ①>③>④>② 课堂检测 3.常温时,下列水溶液的浓度均为0.1 mol/L,请你按溶液pH由大到小的顺序将它们排列起来为: 。 (1)Na2S溶液(2)NaOH 溶液(3)H2SO4溶液(4)CuSO4 溶液 (5)NaNO3溶液 酸性: H2SO4溶液>CuSO4 溶液 碱性: NaOH 溶液>Na2S溶液 中性: NaNO3溶液 pH由大到小顺序为:(2)>(1)>(5)>(4)>(3) Ka1 Ka2 H2CO3 4.5×10-7 4.7×10-11 CH3COOH 1.75×10-5 4、浓度均为0.1 mol·L-1的CH3COONa、NaHCO3和Na2CO3溶液,其pH由小到大的顺序是_____________________________。 CH3COONa<NaHCO3<Na2CO3 Na2CO3溶液:Kh1≈2.1×10-4 NaHCO3溶液:Kh≈2.2×10-8 CH3COONa溶液: Kh