内容正文:
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第三节 盐类的水解
3.3.3 盐类水解的应用
学习目标
1、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。
一、盐类水解的应用
1、判断溶液的酸碱性
盐的类型 盐溶液的酸碱性 举例
强酸强碱盐 NaCl、KNO3
强酸弱碱盐 NH4Cl、(NH4)2SO4
强碱弱酸盐 Na2CO3、CH3COONa
弱酸弱碱盐 CH3COONH4
盐类水解规律:
有弱才水解,无弱不水解
越弱越水解,两弱互促进
谁强显谁性,同强显中性
中性
酸性
碱性
酸性、碱性、中性
【思考1】向NH4Cl溶液中加入少量CH3COONa固体,对NH4+的水解有何影响?
【思考3】CH3COONH4溶液中CH3COO-、 NH4+的水解程度与等浓度CH3COONa溶液、NH4Cl溶液中对应离子的水解程度有何区别?
CH3COO- + H2O ⇌CH3COOH + OH-
NH4+ + H2O ⇌NH3 · H2O + H+
【思考2】向CH3COONa溶液中加入少量NH4Cl固体,对CH3COO-的水解有何影响?
相互促进
CH3COO- + NH4+ + H2O ⇌CH3COOH + NH3 · H2O
Kh =
= 10-4
> 10-9
【思考】常温下,CH3COONH4溶液的pH = ?
7
【引申】CH3COONa溶液中加入少量Na2CO3固体,水解受影响吗?
CH3COO-、CO32-水解相互抑制
CH3COO- + H2O ⇌CH3COOH + OH-
NH4+ + H2O ⇌NH3 · H2O + H+
Kh =
= 1 × 10-9
Kh =
= 1 × 10-9
【讨论】书写CH3COONH4的水解离子方程式及Kh?
1、25 ℃时,1 mol/L的(NH4)2SO4、 (NH4)2CO3、(NH4)2Fe(SO4)2溶液中,测得它们的c(NH4+)分别为a、b、c,下列判断正确的是( )
A. a = b = c B. a > b > c
C. a > c > b D. c > a > b
D
【思考】CH3COO-、NH4+在溶液中能大量共存?
CH3COO- + NH4+ + H2O ⇌CH3COOH + NH3 · H2O
CH3COONH4、NH4HCO3、(NH4)2CO3等物质水解程度不是很大,阴、阳离子仍能在溶液中大量共存,称为一般双水解
一、盐类水解的应用
2、泡沫灭火器原理:
内筒(玻璃或塑料)装有Al2(SO4)3溶液
外筒(钢质)装有NaHCO3溶液
混合前
Al3+ + 3H2O ⇌Al(OH)3 + 3H+
HCO3- + H2O ⇌H2CO3 + OH-
混合后
Al3+ + 3HCO3- = Al(OH)3↓ + 3CO2↑
速度快,反应彻底
【思考1】能否将Al2(SO4)3溶液装外筒,NaHCO3溶液装内筒?
【思考2】能否将NaHCO3溶液换成Na2CO3溶液?
【思考3】Al3+与HCO3-在溶液中能大量共存?
一、盐类水解的应用
完全双水解:
Al3+ + 3HCO3- = Al(OH)3↓ + 3CO2↑
弱碱阳离子和弱酸阴离子相互促进水解,至反应完全
1、定义:
2、特点:
① 反应彻底,化学方程式中用“ = ”、“ ↑ ”、“ ↓ ”
② 条件:相互促进水解且产物易脱离反应体系
Fe3+ 与 CO32- :
3、举例:
Al3+ 与 S2- :
Fe3+ 与 ClO- :
2Fe3+ + 3CO32- + 3H2O = 2Fe(OH)3↓ + 3CO2↑
2Al3+ + 3S2- + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑
Fe3+ + 3ClO- + 3H2O = Fe(OH)3↓ + 3HClO
2HClO = 2HCl + O2↑
光
★ 制备Al2S3只能在干态
一、盐类水解的应用
完全双水解:
下列离子对在水溶液中因双水解互促完全而不能大量共存:
Al3+
HCO3-(CO32-)★
HS-(S2-)★
HSO3-(SO32-)
ClO-
[Al(OH)4]- ★
NH4+
SiO32-
[Al(OH)4]-
Fe3+
HCO3-(CO32-)
ClO-
SiO32-
[Al(OH)4]-
一、盐类水解的应用
3、Na2CO3溶液可用于清洗油污,加热可以增强去污效果
CO32- + H2O ⇌HCO3- + OH- △H > 0
【学以致用】为什么用肥皂洗衣服时用温水比冷水洗得干净一些?肥皂主要成分:硬脂酸钠(C17H35COONa)(已知:硬脂酸(C17H35COOH)是一元弱酸)
C17H35COO- + H2O ⇌C17H35COOH + OH- △H > 0
一、盐类水解的应用
4、某些盐溶液的配制(如:FeCl3、CuSO4、NaCN)
【例1】在实验室中配制FeCl3溶液时,为防止水解,常先将FeCl3晶体溶于较浓的 中,然后再加水稀释到所需的浓度。
【例2】在实验室中配制CuSO4溶液时,为防止水解,常先将CuSO4晶体溶于较浓的 中,然后再加水稀释到所需的浓度。
【例3】在实验室中配制NaCN溶液时,为防止水解产生剧毒的HCN,常先将NaCN晶体溶于较浓的 中,然后再加水稀释到所需的浓度。
盐酸
Fe3+ + 3H2O ⇌Fe(OH)3 + 3H+
硫酸溶液
Cu2+ + 2H2O ⇌Cu(OH)2 + 2H+
NaOH溶液
CN- + H2O ⇌HCN + OH-
一、盐类水解的应用
5、可溶性的铝盐(Al3+)、铁盐(Fe3+)作净水剂
【例1】明矾[KAl(SO4)2 · 12H2O]可作净水剂,原理是: ;
。
KAl(SO4)2 · 12H2O = K+ + Al3+ + 2SO42- + 12H2O
Al3+ + 3H2O ⇌Al(OH)3(胶体) + 3H+
【例2】FeCl3可作净水剂,原理是: 。
Fe3+ + 3H2O ⇌Fe(OH)3(胶体) + 3H+
Al3+水解生成的Al(OH)3胶体,胶体表面积大,吸附性强,能吸附水中细小的悬浮颗粒聚集成较大的颗粒而沉降,从而除去水中悬浮物,起到净水作用
一、盐类水解的应用
6、物质制备
① 用TiCl4制备TiO2的反应可表示如下:
TiCl4 + (x + 2)H2O(过量) = TiO2 · xH2O↓ + 4HCl
实质:
TiCl4 + 4H2O ⇌Ti(OH)4 + 4HCl
非常不稳定
TiO2
TiO2 · xH2O = TiO2 + xH2O
焙烧
TiO2的用途:
TiO2的化学性质非常稳定,是一种白色颜料,广泛用于涂料、橡胶和造纸等工业
★ 在制备时加入大量的水,同时加热,促使水解趋于完全
★ 类似的方法也可用于制备SnO、SnO2等
一、盐类水解的应用
6、物质制备
② 利用盐类水解可以制备某些胶体
Fe3+ + 3H2O ⇌Fe(OH)3(胶体) + 3H+
Fe(OH)3胶体的制备
将烧杯中的蒸馏水加热至沸腾,向沸水中逐滴加入5 ~ 6滴FeCl3饱和溶液。继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热
③ 利用盐类水解可以制备纳米材料
一、盐类水解的应用
6、物质制备
④ 由FeCl3 · 6H2O得到纯净的FeCl3,设计了如下实验装置:
FeCl3 · 6H2O
NaOH
HCl
【思考】通入干燥HCl气流的目的?
Fe3+ + 3H2O ⇌Fe(OH)3 + 3H+
干燥的HCl气流可以带走水蒸气,同时抑制FeCl3的水解
FeCl3 · 6H2O = FeCl3 + 6H2O
△
HCl
一、盐类水解的应用
7、加热蒸发盐溶液,蒸干、灼烧后,最终所得物质
FeCl3 + 3H2O ⇌Fe(OH)3 + 3HCl △H > 0
FeCl3溶液
蒸干
Fe(OH)3
灼烧
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
△
Fe2O3
【变式1】若为Fe(NO3)3溶液呢?
【例】把FeCl3溶液蒸干灼烧后,得到的固体产物是什么?
【变式2】若为Fe2(SO4)3溶液呢?
Fe(NO3)3 + 3H2O ⇌Fe(OH)3 + 3HNO3
Fe2O3
Fe2(SO4)3 + 3H2O ⇌2Fe(OH)3 + 3H2SO4
Fe2(SO4)3
一、盐类水解的应用
7、加热蒸发盐溶液,蒸干、灼烧后,最终所得物质
类型 溶液 最终所得物质
挥发性强酸弱碱盐 AlCl3
MgCl2
难挥发性强酸弱碱盐 Al2(SO4)3
还原性盐 FeCl2
易分解盐 NH4Cl
Ca(HCO3)2
强碱弱酸盐 Na2CO3
还原性盐 Na2SO3
Al2O3
MgO
Al2(SO4)3
Fe2O3
无
CaCO3或CaO
Na2CO3
Na2SO4
AlCl3 + 3H2O ⇌Al(OH)3 + 3HCl
Al2(SO4)3 + 3H2O ⇌2Al(OH)3 + 3H2SO4
MgCl2 + 2H2O ⇌Mg(OH)2 + 2HCl
FeCl2 + 2H2O ⇌Fe(OH)2 + 2HCl
NH4Cl + H2O ⇌NH3 · H2O + HCl
Na2CO3 + H2O ⇌NaHCO3 + NaOH
Ca(HCO3)2 = CaCO3↓ + H2O + CO2↑
△
2Na2SO3 + O2 = 2Na2SO4
△
一、盐类水解的应用
8、某些盐溶液的保存
【例】盛放Na2CO3溶液的试剂瓶为什么不能用玻璃塞?
CO32- + H2O ⇌HCO3- + OH-
SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O
有黏性
【变式】NaF溶液能不能盛放在玻璃试剂瓶中?
★ 实验室贮存碱性溶液的试剂瓶一律使用橡胶塞
SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O
★ NaF溶液一般盛放在塑料容器中
F- + H2O ⇌HF + OH-
一、盐类水解的应用
9、焊接金属时,先用Na2CO3溶液洗涤,再用NH4Cl溶液洗涤,为什么?
Na2CO3溶液:CO32- + H2O ⇌HCO3- + OH-
NH4Cl溶液:NH4+ + H2O ⇌NH3 · H2O + H+
除油污
除铁锈(Fe2O3 · xH2O)
Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O
★ “焊药” —— 金属焊接时,常用于除去金属表面的氧化膜,如:ZnCl2、NH4Cl
一、盐类水解的应用
10、化肥施用
【例】为了同时对某农作物施用分别含有N、P、K三种元素的化肥,对于给定的化肥① K2CO3 ② KCl ③ Ca(H2PO4)2 ④ (NH4)2SO4 ⑤ 氨水,最适合的组合是( )
A. ①③④ B. ②③④ C. ①③⑤ D. ②③⑤
【例】铵态氮肥与草木灰同时施用效果会更好?
NH4+ + CO32- + H2O ⇌NH3 · H2O + HCO3-
不能混合施用,会因相互促进水解而降低肥效
B
一、盐类水解的应用
11、污水中重金属离子通过水解形成沉淀而除去
【例】如何除去CuCl2溶液中混有的FeCl3,为什么可以用CuO?(水解程度:Fe3+ > Cu2+)
Fe3+ + 3H2O ⇌Fe(OH)3 + 3H+
CuO + 2H+ = Cu2+ + H2O
【变式1】可以用Cu(OH)2?
Cu(OH)2 + 2H+ = Cu2+ + 2H2O
在溶液中加入CuO或Cu(OH)2调节溶液pH到3左右(Fe3+在pH = 3.7时可以完全沉淀),促进Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀而除去
【练习】除去MgCl2溶液中少量的Fe3+,在加热时,通过加入下列物质中的一种物质就可实现,这种物质可以是( )(多选)
A. MgO B. Mg(OH)2 C. MgCO3 D. NaOH
ABC
一、盐类水解的应用
11、污水中重金属离子通过水解形成沉淀而除去
Fe3+ + 3H2O ⇌Fe(OH)3 + 3H+
MgO + 2H+ = Mg2+ + H2O
Mg(OH)2 + 2H+ = Mg2+ + 2H2O
MgCO3 + 2H+ = Mg2+ + H2O + CO2↑
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盐类水解的应用
Lavf58.51.100
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