内容正文:
第2课时 影响盐类水解的主要因素 盐类水解的应用
◆ 学习任务一 影响盐类水解的主要因素
1.在反应Al3++3H2OAl(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气体
C.加入适量的NaOH溶液
D.加入固体AlCl3
2.[2025·北京一六一中学高二期中] 用棕黄色FeCl3溶液探究影响盐类水解的因素,根据实验现象和原理,下列对水解程度的判断正确的是 ( )
选项
实验操作
实验现象
水解程度
A
加入FeCl3固体
溶液变成红褐色
变大
B
加热FeCl3溶液
溶液变成红褐色
不变
C
通入HCl气体
溶液颜色变浅
减小
D
加入NaCl溶液
溶液颜色变浅
不变
3.[2025·辽宁名校联盟高二月考] 为使Na2S溶液中减小,下列措施可行的是 ( )
A.加热Na2S溶液 B.加适量的稀盐酸
C.加入适量蒸馏水 D.加入适量K2S固体
4.在如图所示的三个烧瓶中,分别装入含酚酞的0.01 mol·L-1 CH3COONa溶液,并分别放置在盛有水的烧杯中,然后向烧杯①中加入生石灰,向烧杯③中加入NH4NO3晶体,烧杯②中不加任何物质。
(1)含酚酞的0.01 mol·L-1 CH3COONa溶液显浅红色的原因为 。
(2)实验过程中发现烧瓶①中溶液红色变深,烧瓶③中溶液红色变浅,则下列叙述正确的是 (填字母)。
A.水解反应为放热反应
B.水解反应为吸热反应
C.NH4NO3溶于水时放出热量
D.NH4NO3溶于水时吸收热量
(3)向0.01 mol·L-1 CH3COONa溶液中分别加入少量浓盐酸、NaOH固体、Na2CO3固体、FeSO4固体,使CH3COO-水解平衡移动的方向分别为 、 、 、 (填“逆向”“正向”或“不移动”)。
◆ 学习任务二 盐类水解的应用
5.下列过程与盐类的水解无关的是 ( )
A.用饱和ZnCl2溶液去除铁锈
B.0.1 mol·L-1 NaHSO4溶液中加入甲基橙溶液呈红色
C.以TiCl4为原料制备纳米TiO2
D.利用KAl(SO4)2·12H2O进行净水
6.为了得到比较纯净的物质,使用的方法恰当的是 ( )
A.向Na2CO3饱和溶液中通入过量的CO2后,在加压、加热的条件下,蒸发得到
NaHCO3晶体
B.加热蒸发AlCl3饱和溶液可得到纯净的AlCl3晶体
C.向FeBr2溶液中加入过量的氯水,加热蒸发得到FeCl3晶体
D.向FeCl3溶液中加入足量的NaOH溶液,经过滤、洗涤沉淀,再充分灼烧沉淀得到Fe2O3
7.下列叙述内容正确且与盐类的水解有关的是 ( )
①常用可溶性铝盐、铁盐作净水剂
②保存硝酸亚铁溶液时需加入少量铁粉
③将TiCl4加入大量水中并加热制TiO2·xH2O
④草木灰与铵态氮肥不能混合使用
⑤实验室盛放Na2CO3溶液的试剂瓶应用橡皮塞
⑥实验室配制Na2S溶液,常将Na2S固体溶于有少量NaOH的水溶液中
A.3个 B.4个 C.5个 D.6个
◆ 学习任务三 盐类水解平衡常数及应用
8.[2025·江苏苏州中学高二月考] 下列说法不正确的是 ( )
A.加水稀释NH4Cl溶液,水解常数Kh不变,pH增大
B.向Na2S溶液中加入少量CuSO4固体,HS-的浓度增大
C.25℃时,Ka(HCOOH)=1.0×10-4,该温度下HCOO-的水解常数为1.0×10-10
D.25℃时,pH=3的HCOOH溶液,水电离出的c(H+)=10-11 mol·L-1
9.已知常温下,Ka(HCN)=6.2×10-10。常温下,含等物质的量浓度的HCN与NaCN的混合溶液显 (填“酸”“碱”或“中”)性,c(CN-) (填“>”“<”或“=”)c(HCN)。该溶液中各离子浓度由大到小的顺序为 。
10.(1)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≈2.36)
(2)25 ℃时,H2SO3HS+H+的电离常数Ka=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,则溶液中将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
11.[2025·河北石家庄二中高二期中] 常温下,Ka(HCOOH)=1.8×10-4,向20 mL
0.10 mol·L-1 NaOH溶液中缓慢滴入相同浓度的HCOOH溶液,混合溶液中某两种离子的浓度随加入HCOOH溶液体积的变化如图所示,下列说法错误的是 ( )
A.水的电离程度:M<N
B.M点溶液呈中性
C.a曲线代表OH-
D.N点:c(Na+)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+)
12.回答下列问题:
(1)实验室在配制Cu(NO3)2的溶液时,常将Cu(NO3)2固体先溶于较浓的硝酸中,再用蒸馏水稀释到所需的浓度,其目的是 。
(2)FeCl3净水的原理是 (用离子方程式表示)。
(3)已知草酸是二元弱酸,常温下测得0.1 mol·L-1 KHC2O4溶液的pH为4.8,则此KHC2O4溶液中c(C2) (填“大于”“小于”或“等于”)c(H2C2O4)。
(4)泡沫灭火器内装有NaHCO3饱和溶液,该溶液呈碱性的原因是 (用离子方程式表示);灭火器内另一容器中装有Al2(SO4)3溶液,该溶液呈酸性的原因是 (用离子方程式表示);当意外失火时,使泡沫灭火器倒过来摇动即可使药液混合,喷出大量的白色泡沫,阻止火势蔓延,其相关的离子方程式为 。
(5)在室温下,0.175 mol·L-1醋酸钠溶液的pH约为 [已知Ka(CH3COOH)=1.75×10-5]。
13.[2026·湖南邵阳高二联考] 草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)是制备磷酸亚铁锂
(LiFePO4)电池正极材料的重要前驱体。某兴趣小组以表面有油脂的废铁屑和草酸(H2C2O4)为原料,实验室制备草酸亚铁晶体的流程如下:
步骤①:用热Na2CO3溶液浸泡废铁屑,然后用蒸馏水洗涤至中性;
步骤②:加入过量稀H2SO4,加热至不再产生气泡;
步骤③:过滤后,将滤液缓慢加入H2C2O4溶液,搅拌;
步骤④:调节pH至1~2;
步骤⑤:抽滤、洗涤,得到灰白色沉淀;
步骤⑥:低温干燥,得到草酸亚铁晶体的粗产品。
已知:H2C2O4为二元弱酸,Ka1=5.6×10-2,Ka2=5.4×10-5。
Ⅰ.原料处理与溶解
(1)步骤①中,将废铁屑用热的Na2CO3溶液浸泡的目的是 ,然后用蒸馏水洗涤至中性。
(2)步骤②中,为了加快铁屑的溶解,可采取的措施有 。(填一条即可)
Ⅱ.沉淀制备与条件控制
(3)步骤③中,将滤液缓慢加入到H2C2O4溶液中的目的是 。
(4)步骤④中,需将反应混合液的pH控制在1~2之间。
a.若pH过低,可能导致的问题是 。
b.若pH过高,可能导致的问题是 。
Ⅲ.产物分析与计算
(5)取m g该粗产品溶于稀硫酸中,用c mol·L-1的酸性KMnO4标准溶液进行滴定(杂质不与酸性KMnO4溶液反应),消耗标准溶液V mL。该粗产品中草酸亚铁晶体的质量分数为 。(列出计算式)
(6)在(5)的滴定实验中,若盛装酸性KMnO4标准溶液的滴定管未润洗,则测得的产品质量分数会 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(7)在整个实验流程中,为防止Fe2+被氧化,可采取的措施是 (写出一点即可)。
14.[2025·湖北武汉高二期中] 电解质水溶液中存在电离平衡、水解平衡,请回答下列问题。
(1)已知部分弱酸的电离常数如表:
弱酸
CH3COOH
HCN
H2CO3
电离常数
(25 ℃)
Ka=1.8×
10-5
Ka=4.3×
10-10
Ka1=5.0×10-7
Ka2=5.6×10-11
①0.1 mol·L-1 NaCN溶液和0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中,c(CN-) c(HC)(填“>”“<”或“=”)。
②常温下,pH相同的三种溶液:
A.CH3COONa溶液
B.NaCN溶液
C.Na2CO3溶液
其物质的量浓度由大到小的顺序是 (填字母)。
③室温下,一定浓度的CH3COONa溶液pH=10,溶液中= 。
④将少量CO2通入NaCN溶液,反应的离子方程式是 。
(2)室温下,SO2通入NaOH溶液中,在所得溶液中c(HS)∶c(S)=10∶1,溶液的pH= 。(室温下,H2SO3的Ka1=1.54×10-2;Ka2=1.0×10-7)
(3)已知:常温下,NH3·H2ON+OH- Kb=1.8×10-5
H2YH++HY- Ka1=5.4×10-2
HY-H++Y2- Ka2=5.4×10-5
则(NH4)2Y溶液的pH 7(填“>”“<”或“=”)。
(4)NO2尾气常用NaOH溶液吸收,生成NaNO3和NaNO2。已知N的水解常数Kh=2×10-11,常温下某含NaNO2和HNO2混合溶液的pH为5,则混合溶液中c(N)和c(HNO2)的比值为 。
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第2课时 影响盐类水解的主要因素 盐类水解的应用
1.C [解析] 盐类的水解存在一个平衡状态,当条件发生变化时,平衡可能发生移动,状态发生改变。A、C、D项都可促使水解平衡向水解方向移动,B项抑制水解反应的进行。采取措施后,使溶液的pH增大的是C项。
2.C [解析] 加FeCl3固体,c(Fe3+)增大,水解平衡右移,溶液变成红褐色,但水解程度减小,A错误;加热,水解平衡右移,溶液变成红褐色,水解程度增大,B错误;通入HCl气体,c(H+)增大,水解平衡左移,溶液颜色变浅,水解程度减小,C正确;加入NaCl溶液,相当于加水稀释,水解平衡右移,水解程度增大,溶液颜色变浅,D错误。
3.D [解析] S2-水解方程式为S2-+H2OHS-+OH-,水解过程吸热,加热促进S2-水解,c(S2-)减小,c(Na+)不变,则增大,A项不可行;加入稀盐酸,n(S2-)减小,n(Na+)不变,则=增大,B项不可行;加入适量蒸馏水,S2-水解程度增大,n(S2-)减小,n(Na+)不变, =增大,C项不可行;加入K2S固体,据平衡移动原理可知c(S2-)增大,又c(Na+)不变,则减小,D项可行。
4.(1)CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,使溶液显碱性
(2)BD
(3)正向 逆向 逆向 正向
[解析] (1)CH3COONa中CH3COO-水解使溶液显碱性,碱性溶液使酚酞显红色。(2)生石灰与水反应放出大量的热,根据烧瓶①中溶液的红色变深,判断水解平衡正向移动,说明水解反应是吸热反应,同时烧瓶③中溶液红色变浅,则水解平衡逆向移动,NH4NO3溶于水时吸收热量。(3)酸促进CH3COO-的水解;碱抑制CH3COO-的水解;C与CH3COO-水解相互抑制;Fe2+与CH3COO-水解相互促进。
5.B [解析] 饱和ZnCl2溶液由于锌离子水解而显酸性,可用来除铁锈,与水解有关,A不符合题意;NaHSO4电离出的H+使甲基橙溶液呈红色,与盐类水解无关,B符合题意;用TiCl4制备TiO2是根据TiCl4+(x+2)H2OTiO2·xH2O↓+4HCl的反应以及TiO2·xH2O的焙烧,与水解有关,C不符合题意;KAl(SO4)2·12H2O能净水是由于Al3+水解生成的Al(OH)3胶体具有强吸附性,与水解有关,D不符合题意。
6.D [解析] A项不恰当,因为NaHCO3加热易分解;B、C项也不恰当,因为AlCl3与FeCl3溶液在加热蒸发的情况下,分别发生反应:Al3++3H2OAl(OH)3+3H+、Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,由于HCl挥发,水解趋于完全,最终得到的是Al(OH)3和Fe(OH)3。
7.C [解析] 可溶性铝盐、铁盐水解生成Al(OH)3胶体、Fe(OH)3胶体,可吸附水中杂质,与水解有关,①正确;保存硝酸亚铁溶液加铁粉是为了防止Fe2+被氧化,与水解无关, ②错误;TiCl4水解生成TiO2·xH2O和HCl,加热促进水解,与水解有关,③正确;草木灰的主要成分是碳酸钾,水解使溶液呈碱性,能与N反应生成NH3,导致肥效降低,与水解有关,④正确;Na2CO3水解使溶液显碱性,会腐蚀玻璃塞,需用橡皮塞,与水解有关,⑤正确;Na2S溶液中硫离子水解,加入NaOH抑制水解,与水解有关,⑥正确。
8.B [解析] 水解常数Kh只受温度的影响,温度不变,Kh不变,加水稀释,c(H+)减小,pH增大,A正确;Na2S溶液中存在S2-+H2O HS-+OH-,加入少量硫酸铜固体,硫离子与铜离子反应生成CuS沉淀,促使该反应的化学平衡逆向移动,HS-的浓度减小,B错误;Ka(HCOOH)=1.0×10-4,则=10-4,==1×10-4,则Kh=1×10-10,C正确;25 ℃时,pH=3的HCOOH溶液中c(H+)=10-3 mol·L-1,常温下KW=c(OH-)·c(H+)=1×10-14,可得c(OH-)=1×10-11 mol·L-1,溶液中氢氧根离子全部由水电离,且水电离出的氢离子浓度和氢氧根离子浓度相等,所以由水产生的c(H+)=1×10-11 mol·L-1,D正确。
9.碱 < c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)
[解析] 常温下NaCN的水解常数Kh==≈1.61×10-5,Kh>Ka(HCN),故CN-的水解能力强于HCN的电离能力,由于NaCN与HCN的物质的量相等,故水解产生的c(OH-)大于电离生成的c(H+),混合溶液显碱性,且c(CN-)<c(HCN)。
10.(1)2.36×10-5
(2)1×10-12 增大
[解析] (1)N的水解常数Kh==,c(H+)≈c(NH3·H2O),而c(N)≈1 mol·L-1,所以c(H+)== mol·L-1≈2.36×10-5 mol·L-1。
(2)Ka=,HS的水解常数Kh=====1×10-12。HS+H2OH2SO3+OH-,当加入少量I2时,发生反应:I2+HS+H2O2I-+3H++S,溶液酸性增强,c(H+)增大, c(OH-)减小,根据Kh=可知,由于c(OH-)减小,而Kh不变,所以增大。
11.B [解析] N点HCOOH溶液与NaOH溶液恰好完全反应生成HCOONa,此时仅存在HCOONa的水解,对水的电离有促进作用,M点时仍剩余未反应的NaOH,对水的电离有抑制作用,故水的电离程度:M<N,故A正确;M点溶质为等物质的量浓度的HCOONa和NaOH,碱过量,溶液显碱性,故B错误;a曲线代表离子的浓度逐渐减小至几乎为0,b曲线代表离子的浓度由从0逐渐增大至接近于0.05 mol·L-1,则a代表OH-,b代表HCOO-,故C正确;N点时加入HCOOH溶液的体积为20 mL,则溶液中的溶质为HCOONa,HCOO-发生微弱水解,溶液显碱性,则c(Na+)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+),故D正确。
12.(1)抑制Cu2+的水解
(2)Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+ (3)大于
(4)HC+H2OH2CO3+OH- Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+ 3HC+Al3+Al(OH)3↓+3CO2↑
(5)9
[解析] (1)在配制Cu(NO3)2溶液时,Cu2+会发生水解:Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+,故常将Cu(NO3)2固体先溶于较浓的硝酸中,再用蒸馏水稀释到所需的浓度,以此抑制Cu2+的水解。(2)Fe3+水解产生Fe(OH)3胶体,能够吸附水中悬浮的杂质形成沉淀而除去,从而达到净水的目的,其反应原理用离子方程式表示为Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+。(3)KHC2O4溶液中既存在HC2的电离平衡(HC2H++C2),又存在HC2的水解平衡(HC2+H2OOH-+H2C2O4),由0.1 mol·L-1 KHC2O4溶液的pH为4.8可知,HC2的电离程度大于其水解程度,故KHC2O4溶液中c(C2)大于c(H2C2O4)。(4)碳酸氢钠溶液中碳酸氢根离子的水解程度大于其电离程度,溶液显碱性,水解的离子方程式为HC+H2OH2CO3+OH-;硫酸铝是强酸弱碱盐,Al2(SO4)3溶液中Al3+水解使溶液中氢离子浓度大于氢氧根离子浓度,导致其溶液呈酸性,水解的离子方程式为Al3++3H2OAl(OH)3+3H+;碳酸氢根离子和铝离子在水溶液中能相互促进水解,生成二氧化碳和氢氧化铝,离子方程式为3HC+Al3+Al(OH)3↓+3CO2↑。(5)醋酸根离子水解反应的平衡常数Kh(CH3COO-)===,则≈,得c(OH-)≈10-5 mol·L-1,pH约为9。
13.(1)除去铁屑表面的油污 (2)适当升高温度(或增大硫酸溶液浓度或将铁屑研碎等)
(3)使沉淀缓慢生成,颗粒更大更均匀
(4)a.pH过低,H+浓度过高,会使C2+H+HC2平衡正向移动,减小C2的浓度,导致草酸亚铁沉淀不完全,降低产率 b.pH过高,OH-浓度过高,Fe2+会与OH-反应生成Fe(OH)2沉淀,引入杂质
(5)×100% (6)偏高
(7)在步骤②③④中通入惰性气体(如N2)排尽空气(或在整个过程中避免长时间暴露在空气中或配制溶液的蒸馏水均煮沸后使用或加入适量的铁粉等)
[解析] 用热Na2CO3溶液浸泡废铁屑,除去表面油污然后用蒸馏水洗涤至中性,加入过量稀H2SO4,加热至不再产生气泡得到硫酸亚铁,过滤后,将滤液缓慢加入H2C2O4溶液,搅拌,调节pH至1~2得到草酸亚铁沉淀,抽滤、洗涤,得到灰白色沉淀,低温干燥,得到草酸亚铁晶体的粗产品。
(1)碳酸钠溶液显碱性,能除去油污,将废铁屑用热的Na2CO3溶液浸泡的目的是除去铁屑表面的油污。
(2)适当升高温度(或增大硫酸溶液浓度或将铁屑研碎等)可以加快反应速率,从而加快铁屑的溶解。
(3)缓慢生成沉淀利于沉淀颗粒均匀增大,将滤液缓慢加入H2C2O4溶液中的目的是使沉淀缓慢生成,颗粒更大更均匀。
(4)a.步骤④中草酸和亚铁离子生成草酸亚铁沉淀,若pH过低,H+浓度过高,会使C2+H+HC2平衡正向移动,减小C2的浓度,导致草酸亚铁沉淀不完全,降低产率。b.若pH过高,OH-浓度过高,Fe2+会与OH-反应生成Fe(OH)2沉淀,引入杂质。
(5)滴定过程中亚铁离子被高锰酸钾氧化为铁离子、草酸根离子被高锰酸钾氧化为二氧化碳,锰元素化合价由+7价变为+2价得到Mn2+,结合得失电子守恒存在5FeC2O4·2H2O~15e-~3KMnO4,则该粗产品中草酸亚铁晶体的质量分数为×100%=×100%。
(6)若盛装酸性KMnO4标准溶液的滴定管未润洗,则导致标准液用量增大,V数值增大,使得测得的产品质量分数会增大。
(7)亚铁离子容易被空气中氧气氧化,为防止Fe2+被氧化,可采取的措施是在步骤②③④中通入惰性气体(如N2)排尽空气(或在整个过程中避免长时间暴露在空气中或配制溶液的蒸馏水均煮沸后使用或加入适量的铁粉等)。
14.(1)①< ②A>B>C ③1.8×105 ④CN-+CO2+H2OHCN+
(2)6 (3)< (4)50
[解析] (1)①HCN的电离平衡常数Ka=4.3×10-10,H2CO3的电离平衡常数Ka1=5.0×10-7,碳酸的酸性大于HCN的酸性,根据“越弱越水解”, 0.1 mol·L-1 NaCN溶液和0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中,CN-的水解程度大于HC的水解程度,所以c(CN-) <c(HC)。
②常温下,酸性CH3COOH>HCN>HC,根据“越弱越水解”,pH相同的三种溶液:A.CH3COONa溶液、
B.NaCN溶液、C.Na2CO3溶液,其物质的量浓度由大到小的顺序是A>B>C。
③室温下,Ka==1.8×10-5,一定浓度的CH3COONa溶液pH=10,溶液中==1.8×105。
④酸性H2CO3>HCN>HC,根据强酸制弱酸,将少量CO2通入NaCN溶液生成碳酸氢钠和HCN,反应的离子方程式是CN-+CO2+H2OHCN+HC。
(2)室温下,H2SO3的Ka2=1.0×10-7,=1×10-7,SO2通入NaOH溶液中,在所得溶液中c(HS)∶c(S)=10∶1,c(H+)=10-6 mol·L-1,溶液的pH=6。
(3)NH3·H2O的Kb=1.8×10-5,Kh(N)==≈5.6×10-10,H2Y的Ka2=5.4×10-5, Kh(Y2-)==≈1.9×10-10,水解程度:N>Y2-,则(NH4)2Y溶液呈酸性,溶液的pH<7。
(4)N的水解常数Kh=2×10-11,HNO2的电离平衡常数为Ka===5×10-4,常温下某含NaNO2和HNO2混合溶液的pH为5,则混合溶液中c(N)和c(HNO2)的比值为=50。
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