内容正文:
3.3 盐类的水解
第2课时 盐类水解的应用
1.能结合实例说明盐类水解在生活去污、泡沫灭火、净水,实验室溶液配制、胶体制备、盐溶液酸碱性判断,工业材料制备、无水盐生产等领域的应用,能用盐类水解平衡移动原理解释相关现象、解决实际问题。
2.理解电解质溶液中电荷守恒、物料守恒(元素质量守恒)、质子守恒的含义,掌握三大守恒式的书写方法,能正确书写单一溶质、等比混合溶质溶液的三大守恒式,能区分三类守恒的特征。
3.掌握弱电解质电离、盐类水解的主次规律,能对单一溶液、不同溶液、混合反应后溶液中的粒子浓度大小进行比较,掌握浓度比较的通用思维流程。
重点:1.盐类水解在生活、科学研究、工业生产中的应用及原理分析;
2.电解质溶液三大守恒(电荷守恒、物料守恒、质子守恒)的含义及守恒式书写;
3.溶液中粒子浓度大小比较的方法思路。
难点:1.盐类水解综合应用问题的分析(如双水解体系、盐溶液蒸干灼烧产物判断);
2.混合溶质体系的质子守恒式书写;
3.电离与水解主次关系判断及混合反应后溶液的粒子浓度大小比较。
1.
泡沫灭火器原理
主要成分为________溶液与________溶液,发生的反应为________________________,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
化肥的使用
铵态氮肥(溶液显酸性)与________(溶液显碱性)不得混合施用
热的纯碱溶液清洗油污
+H2O+OH-加热,水解平衡正移,溶液碱性________,去污能力________
可溶性铝盐、铁盐净水
Al3+、Fe3+水解生成的AI(OH)3胶体、Fe(OH)3胶体具有________,可作净水剂
除锈剂
NH4Cl、ZnCl2溶液因、Zn2+水解而显________,金属表面的氧化膜可与H+反应,因此NH4Cl、ZnCl2可作焊接时的________
【答案】
草木灰(或)
增强
增强
吸附性
酸性
除锈剂
2.
应用
举例
判断溶液的酸碱性
如FeCl3溶液显酸性,原因是Fe3++3H2O________________________
配制或贮存易水解的盐溶液
配制CuSO4溶液时,加入少量H2SO4防止________________;贮存Na2CO3、Na2SiO3溶液时,不能用磨口________塞,应用带有________塞的试剂瓶
胶体的制取
制取Fe(OH)3胶体的反应:Fe3++3H2O________________________
制备某些无水盐
将某些挥发性酸对应的弱碱盐溶液直接蒸干时得不到无水盐。例如:加热AlCl3、FeCl3溶液,在加热过程中水解生成的HCl不断挥发,水解平衡不断正向移动,得到Al(OH)3、Fe(OH)3,继续加热,Al(OH)3、Fe(OH)3分解得到Al2O3、Fe2O3所以要得到无水AlCl3、FeCl3只有在________________中加热对应溶液才能实现。
制备无机化合物材料TiO2
TiCl4+(x+2)H2O=TiO2·xH2O↓+4HCl,制备时加入大量________,同时________,促进水解趋于________,所得TiO2·xH2O经焙烧得到TiO2.类似的方法也可以用来制备SnO、SnO2等
物质的提纯
除去MgCl2溶液中的Fe3+,可在加热搅拌的条件下加入________、________、________或MgCO3,从而降低溶液________使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,然后通过过滤除去
判断离子共存
Al3+与________________、、________、________、HS-等因水解相互促进而不能大量共存
证明某物质属于弱电解质(弱酸或弱碱)
如常温下,NaX溶液的pH>7,说明HX是_______
某些活泼金属与强酸弱碱盐的反应
如镁条放入NH4Cl、FeCl3溶液中均可产生________(Mg与NH4+、Fe3+水解产生的H+反应)
【答案】
水解
玻璃
橡胶(或橡皮)
气流
水
加热
完全
(或碱式碳酸镁)
(或氢离子浓度)
(顺序可互换)
弱酸
(或氢气)
(一)课堂导入
【互动提问+演示小实验】同学们,上课前老师先问大家两个贴近生活的小问题:第一,大家有没有帮家长清洗过抽油烟机滤网、盛过荤油的碗这类油污很重的餐具?很多长辈会用热水溶解纯碱(碳酸钠)来清洗,比用冷水洗去油效果好很多,有没有同学好奇这是什么原理?第二,大家有没有见过消防员使用的泡沫灭火器,不需要借助加压的水,按下开关就能喷出大量蓬松的白色泡沫,快速覆盖可燃物灭火,大家猜一猜灭火器里装的是什么物质,反应原理是什么?
老师这里还有个小演示:这是滴加了酚酞的常温碳酸钠溶液,大家能看到它呈浅红色,现在我对它进行水浴加热,大家观察颜色变化——哎,是不是红色明显加深了?这些现象背后都藏着我们上节课学习的盐类水解的规律。
【过渡引入】刚才的生活现象、灭火器原理还有小实验的变化,本质都是盐类水解平衡的移动带来的效果。在生产、生活、实验室研究中,盐类水解的应用非常广泛,同时我们还可以借助盐类水解的规律,分析电解质溶液里的粒子浓度关系,这就是我们本节课要学习的核心内容。
【引入】展示泡沫灭火器实物/工作视频,提问:大家知道泡沫灭火器喷出的泡沫是怎么产生的吗?它的灭火原理和我们上节课学习的盐类水解密切相关,今天我们就来系统学习盐类水解在生活、科研、生产中的应用,以及电解质溶液的相关分析方法。。
(二)盐类水解的应用
任务一 探究:生活中盐类水解的应用
【教师提问1】纯碱的溶质是,本身没有去污能力,为什么可以清理油污?加热后去污能力增强的原因是什么?请大家结合盐类水解的平衡移动规律分析。
【学生思考】分组讨论后回答:是强碱弱酸盐,会发生水解:ΔH>0,生成的可以促进油污的水解,起到去污作用;水解是吸热反应,升温平衡正向移动,增大,去污效果增强。
【讲解】强调:盐类水解是吸热过程,升温促进水解,这一规律在实际应用中非常常见。
【教师提问2】泡沫灭火器内装有和两种溶液,使用时将灭火器倒置,两种溶液混合就会喷出大量泡沫,请大家写出两种盐的水解方程式,分析混合后产生泡沫的原理。
【学生思考】书写水解方程式:,,混合后和结合生成水,两个水解平衡都正向移动,最终生成沉淀和气体,形成泡沫。
【讲解】总结:这种两种弱离子的水解相互促进,最终进行完全的反应叫做双水解反应,泡沫灭火器就是利用了双水解的原理,总反应为:
【教师提问3】我们常用的明矾可以做净水剂,原因是什么?
【学生思考】明矾电离出的水解生成胶体,胶体具有吸附性,可以吸附水中的悬浮杂质沉降,起到净水作用。
知识总结
一、盐类水解的应用
1.生活中盐类水解的应用
(1)为什么纯碱溶液可以清理油污,加热后去污能力更强?
ΔH>0
会发生水解:生成的可以促进油污的水解,起到去污作用;水解是吸热反应,升温平衡正向移动,增大,去污效果增强。
(2)泡沫灭火器
,,混合后和结合生成水,两个水解平衡都正向移动,最终生成沉淀和气体,形成泡沫。
(3)明矾可以做净水剂
Fe 3+ + 3H2O⇌ Fe (OH)3 + 3H +
胶体具有吸附性,可以吸附水中的悬浮杂质沉降,起到净水作用。
任务二 探究:科学研究中盐类水解的应用
【教师提问1】实验室配制溶液时,常常会出现浑浊,浑浊的成分是什么?如何避免出现浑浊?
【学生思考】水解生成导致浑浊:,可以加入盐酸增大,抑制的水解。
【讲解】总结配制易水解的强酸弱碱盐溶液的方法:先将晶体溶解在对应的浓酸中,再加水稀释到所需浓度,避免水解产生沉淀。
【教师提问2】我们如何制备胶体?请说出操作方法和原理。
【学生思考】向沸腾的蒸馏水中逐滴加入5~6滴饱和溶液,继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热。原理是加热促进的水解,平衡正向移动,生成胶体。
【教师提问3】我们可以通过盐溶液的pH判断对应弱酸、弱碱的强弱,比如相同浓度的、、溶液的pH分别为8、9、10,怎么判断、、的酸性强弱?、
【学生思考】根据水解常数,弱酸的越小,酸性越弱,对应弱酸根的水解程度越大,盐溶液的碱性越强,所以pH越大对应酸性越弱,所以酸性:。
知识总结
一、盐类水解的应用
2.科学研究中盐类水解的应用
(1)制备胶体:
向沸腾的蒸馏水中逐滴加入5~6滴饱和溶液,继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热。原理是加热促进的水解,平衡正向移动,生成胶体。
其离子方程式为,
(2)实验室配制溶液
,可以加入盐酸增大,抑制的水解。
先将晶体溶解在对应的浓酸中,再加水稀释到所需浓度,避免水解产生沉淀。
(3)判断盐所对应酸的相对强弱
根据水解常数,弱酸的越小,酸性越弱,对应弱酸根的水解程度越大,盐溶液的碱性越强,所以pH越大对应酸性越弱,
任务三 生产中盐类水解的应用
【教师提问1】工业上用制备纳米的反应为:,为了促进水解趋于完全,可以采取什么措施?
【学生思考】水解是吸热反应,且生成挥发性酸HCl,所以可以加水稀释、加热、同时将HCl挥发出去,都可以促进平衡正向移动,水解完全。
【教师提问2】将溶液蒸干、灼烧,最终得到的固体是什么?如果想要得到无水,需要采取什么措施?
【学生思考】水解生成和HCl,HCl易挥发,蒸干过程中HCl挥发,平衡正向移动,蒸干得到,灼烧后分解生成。要得到无水,需要在HCl气流中加热蒸干,抑制的水解。
【教师提问3】请大家判断以下溶液蒸干灼烧后的产物:①溶液 ②溶液 ③溶液 ④溶液
【学生思考】分组讨论后回答:
①水解生成,是难挥发性酸,蒸干后得到固体
②水解生成和,二者反应又生成,蒸干后得到
③具有还原性,蒸干过程中被氧气氧化为,最终得到
④受热易分解,蒸干灼烧后得到
知识总结
一、盐类水解的应用
3生产中盐类水解的应用
(1)工业上用制备纳米:
可以加水稀释、加热、同时将HCl挥发出去,都可以促进平衡正向移动,水解完全。
(2)制备无水盐
,需要在HCl气流中加热蒸干。
(3)判断盐溶液蒸干灼烧后的产物
常见类型
溶液蒸干所得物质
金属阳离子易水解的挥发性强酸盐
蒸干时得氢氧化物和氧化物的混合物,灼烧时得氧化物,如AlCl3(FeCl3)溶液蒸干时得到Al(OH)3和Al2O3[Fe(OH)3和Fe2O3]的混合物
金属阳离子易水解的难挥发性强酸盐
蒸干得原溶质,如Al2(SO4)3溶液蒸干仍得Al2(SO4)3固体
酸根阴离子易水解的强碱盐
蒸干得原溶质,如Na2CO3溶液蒸干得Na2CO3固体
阴、阳离子均易水解,且水解产物均易挥发的盐
蒸干后得不到任何物质,如(NH4)2S、(NH4)2CO3等蒸干后得不到任何物质
不稳定的化合物的水溶液
加热时在溶液中就能分解,得不到原物质,如Ca(HCO3)2溶液蒸干后得CaCO3,Mg(HCO3)2溶液蒸干后得Mg(OH)2,KHCO3溶液蒸干后得K2CO3
易被氧化的盐
蒸干后得不到原物质,蒸干后得其氧化产物,如FeSO4溶液蒸干后得Fe2(SO4)3,Na2SO3溶液蒸干后得Na2SO4
【例1】下列与盐的水解有关的是( )
①为保存FeCl3溶液,要在溶液中加少量盐酸
②NH4Cl与ZnCl2溶液可作焊接中的除锈剂
③实验室盛放Na2CO3、Na2SiO3等溶液的试剂瓶应用橡皮塞,而不能用玻璃塞
④在NH4Cl或AlCl3溶液中加入金属镁会产生氢气
⑤长期使用硫酸铵,土壤酸性会增强,草木灰与铵态氮肥不能混合施用
⑥比较NH4Cl和Na2S等溶液中离子浓度的大小或某些盐溶液的酸碱性
A.①④⑥ B.②④⑥ C.①③⑥ D.全部
【答案】D
【解析】①FeCl3为强酸弱碱盐,在水溶液中易发生水解,在溶液中加少量盐酸,可抑制水解反应的进行,①符合题意;②NH4Cl与ZnCl2溶液都能发生水解,从而使溶液显酸性,所以可作焊接中的除锈剂,②符合题意;③Na2CO3、Na2SiO3等在溶液中都能发生水解,从而使溶液显碱性,所以试剂瓶应用橡皮塞,而不能用玻璃塞,③符合题意;④NH4Cl或AlCl3在溶液中会发生水解,从而使溶液显酸性,加入金属镁会产生氢气,④符合题意;⑤硫酸铵在溶液中会发生水解,从而使溶液显酸性,长期使用硫酸铵,土壤酸性会增强;草木灰为碱性肥料,与铵态氮肥混合施用,会生成氨气逸出,从而造成肥分损失,⑤符合题意;⑥比较NH4Cl和Na2S等溶液中离子浓度的大小或某些盐溶液的酸碱性时,需考虑盐的水解,⑥符合题意;综合以上分析,①②③④⑤⑥都与水解有关,故选D。
(三)电解质溶液中的守恒关系
任务四 电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
【教师提问】请大家写出溶液中所有的阴、阳离子,尝试写出电荷守恒式。
【学生思考】阳离子:、;阴离子:、、;电荷守恒式:
【讲解】强调电荷守恒的书写要点:
①要列出所有的阴、阳离子,包括水电离出的和;
②离子带几个单位电荷,浓度前面就乘几,比如带2个负电荷,所以前面乘2。
知识总结
二、电解质溶液中的守恒关系
1.电荷守恒
(1)含义 :
电解质溶液呈电中性,溶液中阳离子所带的正电荷总数与阴离子所带的负电荷总数相等,即电荷守恒 。
(2)方法:
找到电解质溶液中所有的阴、阳离子,乘离子自身电荷,列等式;
(3)实例:
①NH4Cl溶液
电荷守恒:c(NH4+) + c(H+) = c(Cl-) + c(OH-)
②Na2CO3溶液
电荷守恒:c(Na+)+ c(H+)=c(OH-)+ c(HCO3-)+2c(CO32-)
③NaHCO3溶液
电荷守恒:c(Na+)+ c(H+)=c(OH-)+ c(HCO3-)+2c(CO32-)
④Na2S溶液
电荷守恒:c (Na+ ) + c ( H+ ) == c ( OH– ) + 2c ( S2–) + c ( HS– )
【例2】写出下列溶液中的电荷守恒式
(1)CH3COONa溶液
(2) (NH 4)2SO4溶液
(3)K2S溶液
(4)KHS溶液
(5)Na2SO3溶液
(6)NaHSO3溶液
(7)CH3COOH与CH3COONa 1:1混合
(8)NH4Cl与NH3·H2O 1:1 混合
【答案】
c( Na+ ) + c ( H+ ) = c ( CH3COO– ) + c ( OH– )
c(NH4+) + c(H+) = 2c(SO42–) + c(OH– )
c(K+)+c(H+)=c(HS-)+c(OH-)+2c(S2-)
c(K+)+c(H+)=c(HS-)+c(OH-)+2c(S2-)
c(Na+)+c(H+)=2c(SO32- )+c(HSO3- )+c(OH-)
c(Na+)+c(H+)=2c(SO32- )+c(HSO3- )+c(OH-)
c(Na+) + c (H+) = c (CH3COO–) + c (OH–)
c(NH4+) + c(H+) = c(Cl-) + c(OH-)
【教师提问】0.1mol/L的溶液中,Na元素和C元素的初始比例是多少?C元素在溶液中有哪些存在形式?尝试写出物料守恒式。
【学生思考】初始,C元素的存在形式有、、,所以物料守恒式:
【讲解】强调物料守恒的书写要点:
①确定溶质中两种特定元素(除H、O外)的比例;
②找出该元素在溶液中的所有存在形式(包括离子、分子);
③按照初始比例列等式。
知识总结
二、电解质溶液中的守恒关系
2.物料守恒(元素质量守恒)
(1)含义 :
在电解质溶液中,由于某些离子能水解或电离,某种元素的存在形式可能不同,但元素种类、每种元素的原子总数、不同元素之间原子数目之比都是保持不变的,称为物料守恒。
(2)方法:
①分析溶质中的特定元素的原子或原子团间的定量关系(特定元素除H、O元素外)。
②找出特征元素在水溶液中的所有存在形式。
(3)实例:
①NH4Cl溶液
物料守恒:c(NH4+) +c(NH3·H2O) = c(Cl-)
②Na2CO3溶液
物料守恒:c(Na+)=2[c(CO32- )+ c(HCO3-)+ c(H2CO3)]
③NaHCO3溶液
物料守恒:c(Na+)=c(CO32- )+ c(HCO3-)+ c(H2CO3)
【例3】写出下列溶液中的物料守恒式
(1)CH3COONa溶液
(2) (NH 4)2SO4溶液
(3)K2S溶液
(4)KHS溶液
(5)Na2SO3溶液
(6)NaHSO3溶液
(7)CH3COOH与CH3COONa 1:1混合
(8)NH4Cl与NH3·H2O 1:1 混合
【答案】
c(Na+) = c (CH3COO–) +c (CH3COOH)
c(NH4+) + c(NH3·H2O) = 2c(SO42–)
c(K+)=2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)
c(K+) = c(HS-) + c(S2-) + c(H2S)
c(Na+)=2c(SO32- )+2c(HSO3- )+2c(H2SO3)
c(Na+)=c(HSO3-) + c(SO32-) + c(H2SO3)
2c(Na+) = c (CH3COO–) +c (CH3COOH)
c(NH4+) + c(NH3·H2O) = 2c(Cl-)
【教师提问】请大家联立Na溶液的电荷守恒和物料守恒,消去,尝试写出质子守恒式。
【学生思考】电荷守恒:;物料守恒:,将物料守恒代入电荷守恒,消去,得到:
【讲解】总结质子守恒的两种书写方法:
①联立法:电荷守恒+物料守恒,消去强离子;
②得失质子法:以水和溶质的核心离子为基准,得质子的产物浓度乘得质子数之和等于失质子的产物浓度乘失质子数之和。
知识总结
二、电解质溶液中的守恒关系
3.质子守恒
(1)含义 :
水电离:c水(H+)=c水(OH-),电解质溶液中各粒子电离出的H+总数等于粒子接受H+总数 。
(2)方法:
①通过联立电荷守恒和原子守恒,消去“强离子”(与得到和给出质子无关的粒子),并将H+和OH-分在等式的两边,可得到质子守恒等式。。
②(桥梁法) a. 根据溶质化学式(也包括H2O),先写出能得失质子的微粒
b. 得失质子之后形成的微粒分别写在两边
c. 写质子守恒方程式。
(3)实例:
①NH4Cl溶液
质子守恒:c(H+) = c(NH3·H2O) + c(OH-)
②CH3COONa溶液
质子守恒:c (CH3COOH) + c (H+) = c (OH–)
③Na2CO3溶液
质子守恒:c(H+)+c(HCO3- ) +2c(H2CO3)=c(OH-)
④NaHCO3溶液
质子守恒:c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-) +c(CO32- )
4.三大守恒的特点
①若等号一端全是阴离子或一端全部是阳离子,或题目提示溶液呈中性、
PH=7等,应首先考虑电荷守恒,电荷守恒等式中没有分子
②若等号一端各项中都含有同一种元素,首先考虑这种元素的元素守恒,物料守恒等式中没有H+和OH-
③若出现等号,但既不是电荷守恒也不是元素守恒,则可考虑质子守恒或将两者进行合并处理,质子守恒等式中没有强酸阴离子或强碱阳离子
【例4】写出下列溶液中的质子守恒式
(1)(NH 4)2SO4溶液
(2) K2S溶液
(3)KHS溶液
(4)Na2SO3溶液
(5)NaHSO3溶液
(6)CH3COOH与CH3COONa 1:1混合
(7)NH4Cl与NH3·H2O 1:1 混合
【答案】
c(OH-) + c(NH3·H2O)=c(H+)
c(H+) + c(HS- ) + 2c(H2S) = c(OH-)
c(H+) + c(H2S) = c(S2-) + c(HS- )
c(H+) + c(HSO3- ) + 2c(H2SO3) = c(OH-)
c(H+) + (H2SO3) = c(SO32-) +c(OH-)
2c(H+) + c (HCN) = 2c(OH–) + c(CN–)
c(H+) + c(HPO42- ) + 2c(H2PO4- ) + 3c(H3PO4) = c(OH-)
(四)溶液中粒子浓度大小的比较
任务五 溶液中粒子浓度大小的比较
【教师提问1】请大家比较0.1mol/L的溶液中所有粒子的浓度大小。
【学生思考】是弱电解质,微弱电离:,水也会微弱电离出和,所以浓度大小:
【教师提问2】请大家比较0.1mol/L的溶液中所有粒子的浓度大小。
【学生思考】完全电离:,分步水解,第一步为主:
知识总结
三 、溶液中粒子浓度大小的比较
1.电离理论
⑴弱电解质的电离是微弱的,电离消耗的电解质及产生的微粒都是少量的,同时注意考虑水的电离的存在。
技巧:溶质 > 溶液酸碱性 > 产物 > 剩余
①0.1mol/L CH3COOH溶液:
CH3COOH ⇌CH3COO- + H+ ( 微弱)
H2O ⇌OH- + H+(更微弱)
溶液中粒子浓度大小:c(CH3COOH) > c(H+) > c(CH3COO- ) > c(OH- )
②0.1mol/L NH3·H2O溶液:
NH3·H2O ⇌NH4+ + OH- (微弱)
H2O ⇌OH- + H+(更微弱)
溶液中粒子浓度大小:c(NH3·H2O) > c(OH-) > c(NH4+) >c(H+)
⑵多元弱酸电离是分步,主要决定第一步
③H2S 溶液:
H2S ⇌HS– + H+ (主,微弱)
HS– ⇌ S2– + H+ (次,更微弱)
H2O ⇌OH- + H+(最微弱)
溶液中粒子浓度大小:c(H2S) > c(H+) > c(HS–) > c(S2–) > c(OH–)
2.水解理论
⑴弱电解质离子的水解是微量的(水解相互促进的离子除外),同时还要考虑水的电离。
①0.1mol/L CH3COONa溶液:
CH3COONa = CH3COO- + Na+
CH3COO- + H2O ⇌CH3COOH + OH-(微弱)
H2O ⇌OH- + H+(更微弱)
溶液中粒子浓度大小:c(Na+) > c(CH3COO-) > c(OH-) > c(CH3COOH) > c(H+)
②0.1mol/L NH4Cl溶液:
NH4Cl = NH4+ + Cl–
NH4+ + H2O ⇌H+ + NH3·H2O(微弱)
H2O ⇌OH- + H+(更微弱)
溶液中粒子浓度大小:c(Cl-) > c(NH4+) > c(H+) > c(NH3·H2O) > c(OH-)
⑵多元弱酸酸根离子的水解是分步进行的,其主要是第一步水解。
①0.1mol/LNa2CO3溶液:
Na2CO3 = 2Na+ + CO32-
CO32– + H2O ⇌ HCO3– + OH–
(微弱)(主)
HCO3– + H2O ⇌ H2CO3 + OH– (次)
H2O ⇌OH- + H+(更微弱)
溶液中粒子浓度大小:c(Na+) > c(CO32–) > c(OH-) > c(HCO3–) > c( H2CO3 ) > c(H+)
⑶多元弱酸的酸式盐既电离又水解,需根据溶液的酸碱性来判断。
电离程度<水解程度:溶液呈碱性,水解产物 > 电离产物
①0.1mol/LNaHCO3溶液:
NaHCO3 = Na+ + HCO3–
HCO3– + H2O ⇌ H2CO3 + OH–
HCO3– ⇌ CO32– + H+
H2O ⇌H+ + OH-
溶液中粒子浓度大小:c(Na+) > c(HCO3–) > c(OH–) > c(H2CO3) > c(H+) > c(CO32-)
电离程度>水解程度:溶液呈酸性,电离产物 > 水解产物
②0.1mol/LNaHSO3溶液:
NaHSO3 = Na+ + HSO3–
HSO3– ⇌ SO32– + H+
HSO3– + H2O ⇌ H2SO3 + OH–
H2O ⇌H+ + OH-
溶液中粒子浓度大小:c(Na+)>c(HSO3–)>c(H+)>c(SO32–)>c(OH–)>c(H2SO3)
⑷不同溶液中同一离子浓度比较
要考虑溶液中其他离子对该离子的影响,
①看来源:
由强电解质直接电离产生的,浓度更大
由弱电解质电离或者弱离子水解产生的浓度很小
②看化学式角标:角标更大的浓度更大
③看水解程度:水解受到其他微粒的促进还是抑制
如:在相同浓度的下列溶液中①NH4Cl,②CH3COONH4,③NH4HSO4,④(NH4)2SO4,⑤(NH4)2CO3,c(NH)由大到小的顺序:④>⑤>③>①>②。
3.混合溶液
⑴溶液后混合不反应
技巧:①最简比 ②拆离子 ③看共存
①等物质的量浓度的NH4Cl与NH3·H2O混合溶液,显碱性
溶液中粒子浓度大小:c(NH4+) > c(Cl-) > c(NH3·H2O) > c(OH-) > c(H+)
②等物质的量浓度的CH3COONa与CH3COOH混合溶液,显酸性
溶液中粒子浓度大小:
c(CH3COO–) > c(Na+) > c(CH3COOH) > c(H+) > c (OH–)
③等物质的量浓度的NaCN与HCN混合溶液,显碱性
溶液中粒子浓度大小:c(HCN) > c(Na+) > c(CN-) > c(OH–) > c(H+)
⑵溶液混合后恰好完全反应
需考虑溶液混合后否完全反应,按照反应后的溶质进行分析
0.1mol/L CH3COONa溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合
溶液中粒子浓度大小:c(Na+)=c( Cl-)>c(H+)>c(CH3COO-)>c( OH-)
⑶溶液混合后反应并有过量
需考虑溶液混合后否完全反应,按照反应后的溶质进行分析
0.1mol/L NaOH溶液与0.2mol/L CH3COOH溶液等体积混合
溶液中粒子浓度大小:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-)
4.方法思路
(1)溶液中离子浓度大小比较的方法思路
①先确定溶液中的溶质成分及各自物质的量浓度大小
②写出电离方程式、水解方程式,找出溶液中存在的离子
③依据电离和水解程度的相对大小,比较离子浓度大小
(2)特别注意的问题
①多元弱酸的正盐溶液(如Na2CO3溶液),要分清主次关系。
即盐完全电离,多元弱酸根的第一步水解大于第二步水解。
②多元弱酸的酸式盐溶液,要注意考虑酸式酸根水解程度和电离程度的相对大小。
③不同溶液中同一离子浓度的比较,需考虑溶质本身的浓度和其他离子的影响
【例5】.在25 ℃时,将pH=11的NaOH溶液与pH=3的CH3COOH溶液等体积混合后,下列关系式中正确的是( )
A.c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
B.c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
C.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
D.c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
【答案】D
【解析】pH=11的NaOH溶液中c(NaOH)=c(OH-)=10-3 mol·L-1,而pH=3的CH3COOH溶液中c(H+)=10-3 mol·L-1,c(CH3COOH)
远远大于10-3 mol·L-1。两者等体积混合后,形成CH3COOH与CH3COONa的混合液,且c(CH3COOH)远大于c(CH3COONa),溶液呈酸性,电荷守恒关系为c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),离子浓度大小顺序为c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)。
1.下列说法与盐类的水解无关的有( )
A.碳酸钠可用于去除餐具的油污
B.用碳酸氢钠与硫酸铝两种溶液可作泡沫灭火剂
C.配制硫酸亚铁溶液时需加入少量铁粉
D.草木灰与铵态氮肥不能混合施用
【答案】C
【解析】A项,碳酸钠是强碱弱酸盐,碳酸根离子水解使溶液呈碱性,油污在碱性条件下发生水解被除去,与盐类水解有关,A不符合题意;B项,碳酸氢钠溶液中碳酸氢根离子水解显碱性,硫酸铝溶液中铝离子水解显酸性,二者混合发生双水解反应生成二氧化碳和氢氧化铝,可作泡沫灭火剂,与盐类水解有关,B不符合题意;C项,配制硫酸亚铁溶液时加入少量铁粉,是为了将被氧化生成的Fe3+还原为Fe2+,反应为 2Fe3++Fe=3Fe2+,属于氧化还原反应,与盐类水解无关,C符合题意;D项,草木灰的主要成分碳酸钾中碳酸根离子水解显碱性,铵态氮肥中铵根离子水解显酸性,二者混合发生双水解反应生成氨气,降低肥效,与盐类水解有关,D不符合题意;故选C。
2.下列有关溶液(室温下)的说法正确的是( )
A.Na2CO3和NaHCO3形成的混合溶液中:2c(Na+)=3[c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)]
B.0.10mol•L-1NaHSO3溶液中通入NH3至溶液pH=7:c(Na+)>c(NH4+)>c(SO32-)
C.物质的量浓度相等的①(NH4)2SO4溶液、②NH4HCO3溶液、③NH4Cl溶液、④(NH4)2Fe(SO4)2溶液中,c(NH4+)的大小关系:④>①>②>③
D.0.10mol•L-1CH3COONa溶液中通入HCl至溶液pH=7:c(Na+)>c(CH3COOH)>c(Cl-)
【答案】D
【解析】A项,等物质的量的Na2CO3和NaHCO3形成的混合溶液中存在物料守恒,即2n(Na)=3n(C),溶液中的物料守恒为:2c(Na+)=3[c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)],Na2CO3和NaHCO3形成的混合溶液的量不知不能判断离子难度大小,故A错误;B项,液呈中性时,c(H+)=c(OH−),根据电荷守恒可知:c(Na+)+c(NH4+)=2c(SO32-)+c(HSO3-),因为溶液呈中性,根据元素守恒得c(Na+)>c(SO32-),NaHSO3溶液酸性较弱,则加入的氨水较少,所以c(SO32-)>c(NH4+);所以溶液中c(H+)、c(OH−)、c(SO32-)、c(Na+)、c(NH4+)这五种离子浓度大小关系为:c(Na+)>c(SO32-)>c(NH4+)>c(H+)=c(OH−),故B错误;C项,物质的量浓度相同的下列溶液:①(NH4)2SO4 ②NH4HCO3 ③NH4Cl ④NH4Fe(SO4)2;先不考虑水解,则(NH4)2SO4 中含有两个NH4+,所以它们NH4+的浓度大于其它三种物质,②④二种物质中,④NH4Fe(SO4)2酸性最强,NH4+水解受到的抑制最大,即NH4+的量较多,溶液中c(NH4+)较大,①NH4Cl,NH4+水解,②NH4HCO3,碳酸氢根离子的水解对铵根离子起促进作用,即溶液中c(NH4+)④>③>②,按c(NH4+)由大到小的顺序排列为:①>④>③>②,故C错误;D项,0.1mol•L−1CH3COONa溶液中通入HCl至溶液pH=7,溶液中存在电荷守恒为:c(H+)+c(Na+)=c(OH−)+c(Cl−)+c(CH3COO−),物料守恒为:c(Na+)=c(CH3COO−)+c(CH3COOH),得到c(CH3COOH)=c(Cl−),溶液中存在醋酸钠、氯化钠和醋酸,钠离子浓度一定大于氯离子浓度,故D正确;故选D。
3.甲酸铵(HCOONH4)在有机合成、分析化学等领域应用广泛。25℃时,其水溶液显酸性。下列关于甲酸铵溶液的说法正确的是( )
A.溶液中存在c(HCOO-)<c(NH4+)
B.溶液中存在c(HCOO-)+c(HCOOH)=c(NH4+)+c(NH3·H2O)
C.加水稀释后,的值变小
D.加入氨水调节溶液pH=7,c(HCOOH)=c(NH3·H2O)
【答案】B
【解析】A项,溶液显酸性,故c(H+)>c(OH-),结合电荷守恒c(H+)+c(NH4+)=c(OH-)+c(HCOO-),可得c(NH4+)<c(HCOO-),A错误;B项,甲酸铵中HCOO-和NH4+初始浓度相等,根据物料守恒,含C微粒总浓度等于含N微粒总浓度,即c(NH3·H2O)+c(NH4+)=c((HCOO-)+c(HCOOH),B正确;C项,甲酸电离常数,变形得,加水稀释时溶液酸性减弱,c(H+)减小,温度不变Ka不变,故该比值变大,C错误;D项,加入氨水调pH=7时,由电荷守恒得c(NH4+)=c(HCOO-),但氨水引入了额外的N元素,因此含N微粒总浓度大于含C微粒总浓度,即c(NH3·H2O)+c(NH4+)>c((HCOO-)+c(HCOOH),代入c(NH4+)=c(HCOO-),得c(NH3·H2O)>c(HCOOH),D错误;故选B。
一、盐类水解的应用
1.生活中盐类水解的应用
(1)为什么纯碱溶液可以清理油污,加热后去污能力更强?
ΔH>0
会发生水解:生成的可以促进油污的水解,起到去污作用;水解是吸热反应,升温平衡正向移动,增大,去污效果增强。
(2)泡沫灭火器
,,混合后和结合生成水,两个水解平衡都正向移动,最终生成沉淀和气体,形成泡沫。
(3)明矾可以做净水剂
Fe 3+ + 3H2O⇌ Fe (OH)3 + 3H +
胶体具有吸附性,可以吸附水中的悬浮杂质沉降,起到净水作用。
2.科学研究中盐类水解的应用
(1)制备胶体:
向沸腾的蒸馏水中逐滴加入5~6滴饱和溶液,继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热。原理是加热促进的水解,平衡正向移动,生成胶体。
其离子方程式为,
(2)实验室配制溶液
,可以加入盐酸增大,抑制的水解。
先将晶体溶解在对应的浓酸中,再加水稀释到所需浓度,避免水解产生沉淀。
(3)判断盐所对应酸的相对强弱
根据水解常数,弱酸的越小,酸性越弱,对应弱酸根的水解程度越大,盐溶液的碱性越强,所以pH越大对应酸性越弱,
3生产中盐类水解的应用
(1)工业上用制备纳米:
可以加水稀释、加热、同时将HCl挥发出去,都可以促进平衡正向移动,水解完全。
(2)制备无水盐
,需要在HCl气流中加热蒸干。
(3)判断盐溶液蒸干灼烧后的产物
常见类型
溶液蒸干所得物质
金属阳离子易水解的挥发性强酸盐
蒸干时得氢氧化物和氧化物的混合物,灼烧时得氧化物,如AlCl3(FeCl3)溶液蒸干时得到Al(OH)3和Al2O3[Fe(OH)3和Fe2O3]的混合物
金属阳离子易水解的难挥发性强酸盐
蒸干得原溶质,如Al2(SO4)3溶液蒸干仍得Al2(SO4)3固体
酸根阴离子易水解的强碱盐
蒸干得原溶质,如Na2CO3溶液蒸干得Na2CO3固体
阴、阳离子均易水解,且水解产物均易挥发的盐
蒸干后得不到任何物质,如(NH4)2S、(NH4)2CO3等蒸干后得不到任何物质
不稳定的化合物的水溶液
加热时在溶液中就能分解,得不到原物质,如Ca(HCO3)2溶液蒸干后得CaCO3,Mg(HCO3)2溶液蒸干后得Mg(OH)2,KHCO3溶液蒸干后得K2CO3
易被氧化的盐
蒸干后得不到原物质,蒸干后得其氧化产物,如FeSO4溶液蒸干后得Fe2(SO4)3,Na2SO3溶液蒸干后得Na2SO4
二、电解质溶液中的守恒关系
1.电荷守恒
(1)含义 :
电解质溶液呈电中性,溶液中阳离子所带的正电荷总数与阴离子所带的负电荷总数相等,即电荷守恒 。
(2)方法:
找到电解质溶液中所有的阴、阳离子,乘离子自身电荷,列等式;
(3)实例:
①NH4Cl溶液
电荷守恒:c(NH4+) + c(H+) = c(Cl-) + c(OH-)
②Na2CO3溶液
电荷守恒:c(Na+)+ c(H+)=c(OH-)+ c(HCO3-)+2c(CO32-)
③NaHCO3溶液
电荷守恒:c(Na+)+ c(H+)=c(OH-)+ c(HCO3-)+2c(CO32-)
④Na2S溶液
电荷守恒:c (Na+ ) + c ( H+ ) == c ( OH– ) + 2c ( S2–) + c ( HS– )
2.物料守恒(元素质量守恒)
(1)含义 :
在电解质溶液中,由于某些离子能水解或电离,某种元素的存在形式可能不同,但元素种类、每种元素的原子总数、不同元素之间原子数目之比都是保持不变的,称为物料守恒。
(2)方法:
①分析溶质中的特定元素的原子或原子团间的定量关系(特定元素除H、O元素外)。
②找出特征元素在水溶液中的所有存在形式。
(3)实例:
①NH4Cl溶液
物料守恒:c(NH4+) +c(NH3·H2O) = c(Cl-)
②Na2CO3溶液
物料守恒:c(Na+)=2[c(CO32- )+ c(HCO3-)+ c(H2CO3)]
③NaHCO3溶液
物料守恒:c(Na+)=c(CO32- )+ c(HCO3-)+ c(H2CO3)
3.质子守恒
(1)含义 :
水电离:c水(H+)=c水(OH-),电解质溶液中各粒子电离出的H+总数等于粒子接受H+总数 。
(2)方法:
①通过联立电荷守恒和原子守恒,消去“强离子”(与得到和给出质子无关的粒子),并将H+和OH-分在等式的两边,可得到质子守恒等式。。
②(桥梁法) a. 根据溶质化学式(也包括H2O),先写出能得失质子的微粒
b. 得失质子之后形成的微粒分别写在两边
c. 写质子守恒方程式。
(3)实例:
①NH4Cl溶液
质子守恒:c(H+) = c(NH3·H2O) + c(OH-)
②CH3COONa溶液
质子守恒:c (CH3COOH) + c (H+) = c (OH–)
③Na2CO3溶液
质子守恒:c(H+)+c(HCO3- ) +2c(H2CO3)=c(OH-)
④NaHCO3溶液
质子守恒:c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-) +c(CO32- )
4.三大守恒的特点
①若等号一端全是阴离子或一端全部是阳离子,或题目提示溶液呈中性、
PH=7等,应首先考虑电荷守恒,电荷守恒等式中没有分子
②若等号一端各项中都含有同一种元素,首先考虑这种元素的元素守恒,物料守恒等式中没有H+和OH-
③若出现等号,但既不是电荷守恒也不是元素守恒,则可考虑质子守恒或将两者进行合并处理,质子守恒等式中没有强酸阴离子或强碱阳离子
三 、溶液中粒子浓度大小的比较
1.电离理论
⑴弱电解质的电离是微弱的,电离消耗的电解质及产生的微粒都是少量的,同时注意考虑水的电离的存在。
技巧:溶质 > 溶液酸碱性 > 产物 > 剩余
①0.1mol/L CH3COOH溶液:
CH3COOH ⇌CH3COO- + H+ ( 微弱)
H2O ⇌OH- + H+(更微弱)
溶液中粒子浓度大小:c(CH3COOH) > c(H+) > c(CH3COO- ) > c(OH- )
②0.1mol/L NH3·H2O溶液:
NH3·H2O ⇌NH4+ + OH- (微弱)
H2O ⇌OH- + H+(更微弱)
溶液中粒子浓度大小:c(NH3·H2O) > c(OH-) > c(NH4+) >c(H+)
⑵多元弱酸电离是分步,主要决定第一步
③H2S 溶液:
H2S ⇌HS– + H+ (主,微弱)
HS– ⇌ S2– + H+ (次,更微弱)
H2O ⇌OH- + H+(最微弱)
溶液中粒子浓度大小:c(H2S) > c(H+) > c(HS–) > c(S2–) > c(OH–)
2.水解理论
⑴弱电解质离子的水解是微量的(水解相互促进的离子除外),同时还要考虑水的电离。
①0.1mol/L CH3COONa溶液:
CH3COONa = CH3COO- + Na+
CH3COO- + H2O ⇌CH3COOH + OH-(微弱)
H2O ⇌OH- + H+(更微弱)
溶液中粒子浓度大小:c(Na+) > c(CH3COO-) > c(OH-) > c(CH3COOH) > c(H+)
②0.1mol/L NH4Cl溶液:
NH4Cl = NH4+ + Cl–
NH4+ + H2O ⇌H+ + NH3·H2O(微弱)
H2O ⇌OH- + H+(更微弱)
溶液中粒子浓度大小:c(Cl-) > c(NH4+) > c(H+) > c(NH3·H2O) > c(OH-)
⑵多元弱酸酸根离子的水解是分步进行的,其主要是第一步水解。
①0.1mol/LNa2CO3溶液:
Na2CO3 = 2Na+ + CO32-
CO32– + H2O ⇌ HCO3– + OH–
(微弱)(主)
HCO3– + H2O ⇌ H2CO3 + OH– (次)
H2O ⇌OH- + H+(更微弱)
溶液中粒子浓度大小:c(Na+) > c(CO32–) > c(OH-) > c(HCO3–) > c( H2CO3 ) > c(H+)
⑶多元弱酸的酸式盐既电离又水解,需根据溶液的酸碱性来判断。
电离程度<水解程度:溶液呈碱性,水解产物 > 电离产物
①0.1mol/LNaHCO3溶液:
NaHCO3 = Na+ + HCO3–
HCO3– + H2O ⇌ H2CO3 + OH–
HCO3– ⇌ CO32– + H+
H2O ⇌H+ + OH-
溶液中粒子浓度大小:c(Na+) > c(HCO3–) > c(OH–) > c(H2CO3) > c(H+) > c(CO32-)
电离程度>水解程度:溶液呈酸性,电离产物 > 水解产物
②0.1mol/LNaHSO3溶液:
NaHSO3 = Na+ + HSO3–
HSO3– ⇌ SO32– + H+
HSO3– + H2O ⇌ H2SO3 + OH–
H2O ⇌H+ + OH-
溶液中粒子浓度大小:c(Na+)>c(HSO3–)>c(H+)>c(SO32–)>c(OH–)>c(H2SO3)
⑷不同溶液中同一离子浓度比较
要考虑溶液中其他离子对该离子的影响,
①看来源:
由强电解质直接电离产生的,浓度更大
由弱电解质电离或者弱离子水解产生的浓度很小
②看化学式角标:角标更大的浓度更大
③看水解程度:水解受到其他微粒的促进还是抑制
如:在相同浓度的下列溶液中①NH4Cl,②CH3COONH4,③NH4HSO4,④(NH4)2SO4,⑤(NH4)2CO3,c(NH)由大到小的顺序:④>⑤>③>①>②。
3.混合溶液
⑴溶液后混合不反应
技巧:①最简比 ②拆离子 ③看共存
①等物质的量浓度的NH4Cl与NH3·H2O混合溶液,显碱性
溶液中粒子浓度大小:c(NH4+) > c(Cl-) > c(NH3·H2O) > c(OH-) > c(H+)
②等物质的量浓度的CH3COONa与CH3COOH混合溶液,显酸性
溶液中粒子浓度大小:
c(CH3COO–) > c(Na+) > c(CH3COOH) > c(H+) > c (OH–)
③等物质的量浓度的NaCN与HCN混合溶液,显碱性
溶液中粒子浓度大小:c(HCN) > c(Na+) > c(CN-) > c(OH–) > c(H+)
⑵溶液混合后恰好完全反应
需考虑溶液混合后否完全反应,按照反应后的溶质进行分析
0.1mol/L CH3COONa溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合
溶液中粒子浓度大小:c(Na+)=c( Cl-)>c(H+)>c(CH3COO-)>c( OH-)
⑶溶液混合后反应并有过量
需考虑溶液混合后否完全反应,按照反应后的溶质进行分析
0.1mol/L NaOH溶液与0.2mol/L CH3COOH溶液等体积混合
溶液中粒子浓度大小:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-)
4.方法思路
(1)溶液中离子浓度大小比较的方法思路
①先确定溶液中的溶质成分及各自物质的量浓度大小
②写出电离方程式、水解方程式,找出溶液中存在的离子
③依据电离和水解程度的相对大小,比较离子浓度大小
(2)特别注意的问题
①多元弱酸的正盐溶液(如Na2CO3溶液),要分清主次关系。
即盐完全电离,多元弱酸根的第一步水解大于第二步水解。
②多元弱酸的酸式盐溶液,要注意考虑酸式酸根水解程度和电离程度的相对大小。
③不同溶液中同一离子浓度的比较,需考虑溶质本身的浓度和其他离子的影响
考点01 盐类水解的应用
1.下列实验操作能达到目的的是( )
①用Na2S溶液和Al2(SO4)3溶液反应制取Al2S3固体
②用加热蒸发K2CO3溶液的方法获得K2CO3晶体
③用Na2S溶液和CuSO4溶液反应制取CuS固体
④加热MgCl2溶液制取MgCl2固体
A.①② B.②③ C.③④ D.①③
【答案】B
【解析】Al3+和S2-在水溶液中会彻底水解得不到Al2S3;MgCl2在水溶液中水解,蒸发过程中水解生成的HCl会挥发,最后得到Mg(OH)2而不是MgCl2。
2.下列实验操作不能达到实验目的的是( )
实验目的
实验操作
A
实验室配制FeCl3水溶液
将FeCl3溶于少量浓盐酸中,再加水稀释
B
由MgCl2溶液制备无水MgCl2
将MgCl2溶液加热蒸干
C
证明Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小
将0.1mol·L-1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,再滴加0.1mol·L-1CuSO4溶液
D
除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+
加入过量MgO充分搅拌,过滤
【答案】B
【解析】A项,配制FeCl3水溶液时,铁离子的水解平衡正向进行,加入适量的浓盐酸可使水解平衡逆向移动,A与题意不符;B项,将MgCl2溶液加热蒸干时,镁离子的水解平衡正向移动,加热可使HCl挥发增强,蒸干、灼烧得到MgO,B符合题意;C项,将0.1mol·L-1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,沉淀为氢氧化镁,再滴加0.1mol·L-1CuSO4溶液,若有蓝色沉淀生成,说明Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小,C与题意不符;D项,Fe3+完全沉淀时溶液的pH为3.2左右,此时MgCl2不会产生沉淀,可通过加入MgO调节pH的方法除去Fe3+,D与题意不符;故选B。
3.(25-26高二上·湖南常德·期末)化学与生活密切相关。下列应用没有涉及水解原理的是
A.用明矾净水
B.用溶液清洗油污
C.用溶液除铁锈
D.用排饱和NaCl溶液的方法收集氯气
【答案】D
【详解】A.明矾中的水解生成具有吸附性的胶体,可吸附水中悬浮杂质实现净水,涉及水解原理,A不符合题意;
B.溶液中水解使溶液呈碱性,油污在碱性条件下发生皂化反应被除去,涉及水解原理,B不符合题意;
C.溶液中水解使溶液呈酸性,可与铁锈(主要成分为)反应达到除锈目的,涉及水解原理,C不符合题意;
D.氯气与水存在可逆反应,饱和溶液中浓度较高,使上述平衡逆向移动,降低氯气的溶解度,该原理为同离子效应下的化学平衡移动,未涉及水解原理,D符合题意;
故选D。
4.(25-26高二上·贵州遵义·期末)下列有关盐类水解的应用或事实错误的是
A.泡沫灭火剂中的溶液盛放在玻璃管中,溶液放在钢瓶内
B.向0.1氨水(滴有酚酞试液)中加入少量氯化铵固体,溶液颜色变浅
C.向中加入大量的水,同时加热,可以制备纳米材料
D.常温下,用pH试纸测得0.1溶液的pH=7,则不水解
【答案】D
【详解】A.溶液中水解使溶液显酸性,会腐蚀钢瓶,故盛放在玻璃管中;溶液中水解使溶液显碱性,对钢瓶腐蚀弱,可放在钢瓶内,A不符合题意;
B.氨水中存在电离平衡,加入氯化铵固体,浓度增大,平衡逆向移动,浓度降低,溶液碱性减弱,酚酞颜色变浅,B不符合题意;
C.在水中发生水解反应,加热可促进水解完全,最终生成,可用于制备纳米,C不符合题意;
D.是弱酸弱碱盐,和均发生水解,且常温下两者水解程度相近,故溶液,并非不水解,D符合题意;
故选D。
考点02 电解质溶液中的守恒关系
5.HA为酸性略强于醋酸的一元弱酸,在0.1 mol·L-1 NaA溶液中,离子浓度关系正确的是( )
A.c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(OH-) B.c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)
C.c(Na+)+c(OH-)=c(A-)+c(H+) D.c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)
【答案】D
【解析】因A-+H2OHA+OH-,所以c(Na+)>c(A-)>c(OH-);水解后溶液呈碱性,则c(OH-)>c(H+);根据电荷守恒可知c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)。
6.二元弱酸是分步电离的,25℃时碳酸和氢硫酸的如下表。
H2CO3
Ka1=4.5×10-7
H2S
Ka1=1.1×10-7
Ka2=4.7×10-11
Ka2=1.3×10-13
下列叙述正确的是( )
A.根据以上数据可知,NaHCO3溶液中c(CO32-)>c(H2CO3
B.等浓度的NaHS溶液和NaHCO3溶液等体积混合后,则c(H+)-c(OH-)= c(S2-)+c(CO32-)-c(H2S)-c(H2CO3)
C.pH相同的①Na2CO3溶液和②Na2S溶液中的c(Na+):①<②
D.过量H2S通入Na2CO3溶液中反应的离子方程式为H2S+CO32-=HS-+CO2
【答案】B
【解析】A项,NaHCO3溶液中存在电离平衡和水解平衡:HCO3-H++CO32-,K= Ka2=4.7×10-11, HCO3-+ H2OH2CO3+OH-,Kˊ===×10-7,由此可知,CO32-是电离产物,H2CO3是水解产物,二者大小取决于电离和水解程度大小,即比较电离平衡常数和水解平衡常数大小,由上可知水解平衡常数大于电离平衡常数,故水解程度大,则NaHCO3溶液中c(CO32-)<c(H2CO3,A项错误;B项,二者混合后溶液中的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)= c(HS-)+2c(S2-)+ c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-),物料守恒为c(Na+)= c(HS-)+c(S2-)+ c(H2S)+c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3),两式相减得:c(H+)= c(S2-)+c(CO32-)+c(OH-)-c(H2S)-c(H2CO3),B项正确;C项,由表中数据可知,Na2S溶液水解程度较大,所以pH相同的①Na2CO3溶液和②Na2S溶液,Na2S溶液的浓度较小,则钠离子浓度较小,即①>②,C项错误;D项,由电离常数可知,酸性H2CO3>H2S>HCO3->HS-,则过量H2S通入Na2CO3溶液中反应的离子方程式为H2S+CO32-=HS-+HCO3-,D项错误;故选B。
考点03 溶液中粒子浓度大小的比较
7.10.02 mol·L-1的HCN溶液与0.02 mol·L-1 NaCN溶液等体积混合,已知混合溶液中c(CN-)<c(Na+),则下列关系中,正确的是( )
A.c(Na+)>c(CN-)>c(H+)>c(OH-) B.c(HCN)+c(CN-)=0.04 mol·L-1
C.c(Na+)+c(H+)=c(CN-)+c(OH-) D.c(CN-)>c(HCN)
【答案】C
【解析】根据电荷守恒定律有:c(Na+)+c(H+)=c(CN-)+c(OH-),因为c(Na+)>c(CN-),所以c(H+)<c(OH-),则有c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)根据CN-物料守恒有c(HCN)+c(CN-)=0.02 mol·L-1。因为c(H+)<c(OH-),故溶液显碱性,NaCN的水解程度大于HCN的电离程度,故c(CN-)<c(HCN)。
8.下列溶液中有关物质的量浓度关系正确的是( )
A.pH=2的HA溶液与pH=12的MOH溶液任意比混合:c(H+)+c(M+)=c(OH-)+c(A-)
B.pH相等的CH3COONa、NaOH和Na2CO3三种溶液:c(NaOH)<c(CH3COONa)<c(Na2CO3)
C.等物质的量的CH3COOH和CH3COONa溶于水:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)+c(CH3COOH)
D.0.1mol/L的NaHA溶液,其pH=4:c(HA-)>c(H+)>c(H2A)>c(A2-)
【答案】A
【解析】A项,.任何电解质溶液中都侧重电荷守恒,根据电荷守恒得c(H+)+c(M+)=c(OH-)+c(A-),A正确;B项,NaOH是强碱,pH相同时其浓度最小,钠盐中酸根离子水解程度越大,相同pH的钠盐浓度越小,碳酸根离子水解程度大于醋酸根离子,所以pH相等的CH3COONa、NaOH和Na2CO3三种溶液的物质的量浓度:c(NaOH)<c(Na2CO3)<c(CH3COONa),B错误;C项,任何电解质溶液中都存在电荷守恒和物料守恒,根据电荷守恒得c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(CH3COO-),根据物料守恒得2c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),所以得c(CH3COO-)+2c(OH-)=2c(H+)+c(CH3COOH),C错误;D项,溶液呈酸性,说明HA-电离程度大于其水解程度,但其电离和水解程度都较小,H+由水和溶液中HA-电离产生,所以其离子浓度大小顺序是c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(H2A),D错误;故选A。
9.用物质的量都是0.1 mol的CH3COOH和CH3COONa配成1 L混合溶液,已知其中c(CH3COO-)>c(Na+),对该溶液的下列判断正确的是( )
A.c(H+)>c(OH-) B.c(CH3COO-)=0.1 mol·L-1
C.c(CH3COOH)>c(CH3COO-) D.c(CH3COO-)+c(OH-)=0.1 mol·L-1
【答案】A
【解析】由电荷守恒有:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),因c(CH3COO-)>c(Na+),则c(H+)>c(OH-);且c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)+0.1 mol·L-1>0.1 mol·L-1;由物料守恒有:c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.2 mol·L-1,因c(CH3COO-)>c(Na+)=0.1 mol·L-1,则c(CH3COO-)>c(CH3COOH)。
10.常温下,将a mol·L-1的氨水与b mol·L-1盐酸等体积混合,已知相同条件下NH3·H2O的电离程度大于NH的水解程度,则下列有关推论不正确的是( )
A.若混合后溶液pH=7,则c(NH)=c(Cl-)
B.若b=2a,则c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)
C.若a=2b,则c(NH)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
D.若混合后溶液满足c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O),则可推出a=b
【答案】B
【解析】A选项,溶液中存在c(Cl-)+c(OH-)=c(NH)+c(H+),因c(OH-)=c(H+),则有c(Cl-)=c(NH),正确;B选项,若b=2a,盐酸过量,应有c(H+)>c(NH),即c(Cl-)>c(H+)>c(NH)>c(OH-),错误;C选项,若a=2b,反应后生成的NH4Cl和剩余的NH3·H2O的物质的量相等,已知相同条件下NH3·H2O的电离程度大于NH的水解程度,则c(NH)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),正确;D选项,如果a=b,完全反应生成NH4Cl,根据质子守恒可知c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O),正确。
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3.3 盐类的水解
第2课时 盐类水解的应用
1.能结合实例说明盐类水解在生活去污、泡沫灭火、净水,实验室溶液配制、胶体制备、盐溶液酸碱性判断,工业材料制备、无水盐生产等领域的应用,能用盐类水解平衡移动原理解释相关现象、解决实际问题。
2.理解电解质溶液中电荷守恒、物料守恒(元素质量守恒)、质子守恒的含义,掌握三大守恒式的书写方法,能正确书写单一溶质、等比混合溶质溶液的三大守恒式,能区分三类守恒的特征。
3.掌握弱电解质电离、盐类水解的主次规律,能对单一溶液、不同溶液、混合反应后溶液中的粒子浓度大小进行比较,掌握浓度比较的通用思维流程。
重点:1.盐类水解在生活、科学研究、工业生产中的应用及原理分析;
2.电解质溶液三大守恒(电荷守恒、物料守恒、质子守恒)的含义及守恒式书写;
3.溶液中粒子浓度大小比较的方法思路。
难点:1.盐类水解综合应用问题的分析(如双水解体系、盐溶液蒸干灼烧产物判断);
2.混合溶质体系的质子守恒式书写;
3.电离与水解主次关系判断及混合反应后溶液的粒子浓度大小比较。
1.
泡沫灭火器原理
主要成分为________溶液与________溶液,发生的反应为________________________,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
化肥的使用
铵态氮肥(溶液显酸性)与________(溶液显碱性)不得混合施用
热的纯碱溶液清洗油污
+H2O+OH-加热,水解平衡正移,溶液碱性________,去污能力________
可溶性铝盐、铁盐净水
Al3+、Fe3+水解生成的AI(OH)3胶体、Fe(OH)3胶体具有________,可作净水剂
除锈剂
NH4Cl、ZnCl2溶液因、Zn2+水解而显________,金属表面的氧化膜可与H+反应,因此NH4Cl、ZnCl2可作焊接时的________
2.
应用
举例
判断溶液的酸碱性
如FeCl3溶液显酸性,原因是Fe3++3H2O________________________
配制或贮存易水解的盐溶液
配制CuSO4溶液时,加入少量H2SO4防止________________;贮存Na2CO3、Na2SiO3溶液时,不能用磨口________塞,应用带有________塞的试剂瓶
胶体的制取
制取Fe(OH)3胶体的反应:Fe3++3H2O________________________
制备某些无水盐
将某些挥发性酸对应的弱碱盐溶液直接蒸干时得不到无水盐。例如:加热AlCl3、FeCl3溶液,在加热过程中水解生成的HCl不断挥发,水解平衡不断正向移动,得到Al(OH)3、Fe(OH)3,继续加热,Al(OH)3、Fe(OH)3分解得到Al2O3、Fe2O3所以要得到无水AlCl3、FeCl3只有在________________中加热对应溶液才能实现。
制备无机化合物材料TiO2
TiCl4+(x+2)H2O=TiO2·xH2O↓+4HCl,制备时加入大量________,同时________,促进水解趋于________,所得TiO2·xH2O经焙烧得到TiO2.类似的方法也可以用来制备SnO、SnO2等
物质的提纯
除去MgCl2溶液中的Fe3+,可在加热搅拌的条件下加入________、________、________或MgCO3,从而降低溶液________使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,然后通过过滤除去
判断离子共存
Al3+与________________、、________、________、HS-等因水解相互促进而不能大量共存
证明某物质属于弱电解质(弱酸或弱碱)
如常温下,NaX溶液的pH>7,说明HX是_______
某些活泼金属与强酸弱碱盐的反应
如镁条放入NH4Cl、FeCl3溶液中均可产生________(Mg与NH4+、Fe3+水解产生的H+反应)
(一)课堂导入
【互动提问+演示小实验】同学们,上课前老师先问大家两个贴近生活的小问题:第一,大家有没有帮家长清洗过抽油烟机滤网、盛过荤油的碗这类油污很重的餐具?很多长辈会用热水溶解纯碱(碳酸钠)来清洗,比用冷水洗去油效果好很多,有没有同学好奇这是什么原理?第二,大家有没有见过消防员使用的泡沫灭火器,不需要借助加压的水,按下开关就能喷出大量蓬松的白色泡沫,快速覆盖可燃物灭火,大家猜一猜灭火器里装的是什么物质,反应原理是什么?
老师这里还有个小演示:这是滴加了酚酞的常温碳酸钠溶液,大家能看到它呈浅红色,现在我对它进行水浴加热,大家观察颜色变化——哎,是不是红色明显加深了?这些现象背后都藏着我们上节课学习的盐类水解的规律。
【过渡引入】刚才的生活现象、灭火器原理还有小实验的变化,本质都是盐类水解平衡的移动带来的效果。在生产、生活、实验室研究中,盐类水解的应用非常广泛,同时我们还可以借助盐类水解的规律,分析电解质溶液里的粒子浓度关系,这就是我们本节课要学习的核心内容。
【引入】展示泡沫灭火器实物/工作视频,提问:大家知道泡沫灭火器喷出的泡沫是怎么产生的吗?它的灭火原理和我们上节课学习的盐类水解密切相关,今天我们就来系统学习盐类水解在生活、科研、生产中的应用,以及电解质溶液的相关分析方法。。
(二)盐类水解的应用
任务一 探究:生活中盐类水解的应用
【教师提问1】纯碱的溶质是,本身没有去污能力,为什么可以清理油污?加热后去污能力增强的原因是什么?请大家结合盐类水解的平衡移动规律分析。
【学生思考】分组讨论后回答:
【讲解】强调:
【教师提问2】泡沫灭火器内装有和两种溶液,使用时将灭火器倒置,两种溶液混合就会喷出大量泡沫,请大家写出两种盐的水解方程式,分析混合后产生泡沫的原理。
【学生思考】书写水解方程式:
【讲解】总结:
【教师提问3】我们常用的明矾可以做净水剂,原因是什么?
【学生思考】
知识总结
一、盐类水解的应用
1.生活中盐类水解的应用
(1)为什么纯碱溶液可以清理油污,加热后去污能力更强?
(2)泡沫灭火器
(3)明矾可以做净水剂
任务二 探究:科学研究中盐类水解的应用
【教师提问1】实验室配制溶液时,常常会出现浑浊,浑浊的成分是什么?如何避免出现浑浊?
【学生思考】
【讲解】总结配制易水解的强酸弱碱盐溶液的方法:
【教师提问2】我们如何制备胶体?请说出操作方法和原理。
【学生思考】
【教师提问3】我们可以通过盐溶液的pH判断对应弱酸、弱碱的强弱,比如相同浓度的、、溶液的pH分别为8、9、10,怎么判断、、的酸性强弱?、
【学生思考】
知识总结
一、盐类水解的应用
2.科学研究中盐类水解的应用
(1)制备胶体:
(2)实验室配制溶液
(3)判断盐所对应酸的相对强弱
任务三 生产中盐类水解的应用
【教师提问1】工业上用制备纳米的反应为:,为了促进水解趋于完全,可以采取什么措施?
【学生思考】
【教师提问2】将溶液蒸干、灼烧,最终得到的固体是什么?如果想要得到无水,需要采取什么措施?
【学生思考】
【教师提问3】请大家判断以下溶液蒸干灼烧后的产物:①溶液 ②溶液 ③溶液 ④溶液
【学生思考】分组讨论后回答:
知识总结
一、盐类水解的应用
3生产中盐类水解的应用
(1)工业上用制备纳米:
(2)制备无水盐
(3)判断盐溶液蒸干灼烧后的产物
常见类型
溶液蒸干所得物质
金属阳离子易水解的挥发性强酸盐
金属阳离子易水解的难挥发性强酸盐
酸根阴离子易水解的强碱盐
阴、阳离子均易水解,且水解产物均易挥发的盐
不稳定的化合物的水溶液
易被氧化的盐
【例1】下列与盐的水解有关的是( )
①为保存FeCl3溶液,要在溶液中加少量盐酸
②NH4Cl与ZnCl2溶液可作焊接中的除锈剂
③实验室盛放Na2CO3、Na2SiO3等溶液的试剂瓶应用橡皮塞,而不能用玻璃塞
④在NH4Cl或AlCl3溶液中加入金属镁会产生氢气
⑤长期使用硫酸铵,土壤酸性会增强,草木灰与铵态氮肥不能混合施用
⑥比较NH4Cl和Na2S等溶液中离子浓度的大小或某些盐溶液的酸碱性
A.①④⑥ B.②④⑥ C.①③⑥ D.全部
(三)电解质溶液中的守恒关系
任务四 电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
【教师提问】请大家写出溶液中所有的阴、阳离子,尝试写出电荷守恒式。
【学生思考】
【讲解】强调电荷守恒的书写要点:
知识总结
二、电解质溶液中的守恒关系
1.电荷守恒
(1)含义 :
(2)方法:
(3)实例:
①NH4Cl溶液
电荷守恒:
②Na2CO3溶液
电荷守恒:
③NaHCO3溶液
电荷守恒:
④Na2S溶液
电荷守恒:
【例2】写出下列溶液中的电荷守恒式
(1)CH3COONa溶液
(2) (NH 4)2SO4溶液
(3)K2S溶液
(4)KHS溶液
(5)Na2SO3溶液
(6)NaHSO3溶液
(7)CH3COOH与CH3COONa 1:1混合
(8)NH4Cl与NH3·H2O 1:1 混合
【教师提问】0.1mol/L的溶液中,Na元素和C元素的初始比例是多少?C元素在溶液中有哪些存在形式?尝试写出物料守恒式。
【学生思考】
【讲解】强调物料守恒的书写要点:
知识总结
二、电解质溶液中的守恒关系
2.物料守恒(元素质量守恒)
(1)含义 :
(2)方法:
(3)实例:
①NH4Cl溶液
物料守恒:
②Na2CO3溶液
物料守恒:
③NaHCO3溶液
物料守恒:
【例3】写出下列溶液中的物料守恒式
(1)CH3COONa溶液
(2) (NH 4)2SO4溶液
(3)K2S溶液
(4)KHS溶液
(5)Na2SO3溶液
(6)NaHSO3溶液
(7)CH3COOH与CH3COONa 1:1混合
(8)NH4Cl与NH3·H2O 1:1 混合
【教师提问】请大家联立Na溶液的电荷守恒和物料守恒,消去,尝试写出质子守恒式。
【学生思考】
【讲解】总结质子守恒的两种书写方法:
知识总结
二、电解质溶液中的守恒关系
3.质子守恒
(1)含义 :
(2)方法:
(3)实例:
①NH4Cl溶液
质子守恒:
②CH3COONa溶液
质子守恒:
③Na2CO3溶液
质子守恒:
④NaHCO3溶液
质子守恒:
4.三大守恒的特点
【例4】写出下列溶液中的质子守恒式
(1)(NH 4)2SO4溶液
(2) K2S溶液
(3)KHS溶液
(4)Na2SO3溶液
(5)NaHSO3溶液
(6)CH3COOH与CH3COONa 1:1混合
(7)NH4Cl与NH3·H2O 1:1 混合
(四)溶液中粒子浓度大小的比较
任务五 溶液中粒子浓度大小的比较
【教师提问1】请大家比较0.1mol/L的溶液中所有粒子的浓度大小。
【学生思考】
【教师提问2】请大家比较0.1mol/L的溶液中所有粒子的浓度大小。
【学生思考】
知识总结
三 、溶液中粒子浓度大小的比较
1.电离理论
⑴弱电解质的电离是微弱的,电离消耗的电解质及产生的微粒都是少量的,同时注意考虑水的电离的存在。
技巧:
①0.1mol/L CH3COOH溶液:
溶液中粒子浓度大小:
②0.1mol/L NH3·H2O溶液:
溶液中粒子浓度大小:
⑵多元弱酸电离是分步,主要决定第一步
③H2S 溶液:
溶液中粒子浓度大小:
2.水解理论
⑴弱电解质离子的水解是微量的(水解相互促进的离子除外),同时还要考虑水的电离。
①0.1mol/L CH3COONa溶液:
溶液中粒子浓度大小:
②0.1mol/L NH4Cl溶液:
溶液中粒子浓度大小:
⑵多元弱酸酸根离子的水解是分步进行的,其主要是第一步水解。
①0.1mol/LNa2CO3溶液:
溶液中粒子浓度大小:
⑶多元弱酸的酸式盐既电离又水解,需根据溶液的酸碱性来判断。
①0.1mol/LNaHCO3溶液:
溶液中粒子浓度大小:
②0.1mol/LNaHSO3溶液:
溶液中粒子浓度大小:
⑷不同溶液中同一离子浓度比较
①看来源:
②看化学式角标:
③看水解程度:
如:在相同浓度的下列溶液中①NH4Cl,②CH3COONH4,③NH4HSO4,④(NH4)2SO4,⑤(NH4)2CO3,c(NH)由大到小的顺序:
3.混合溶液
⑴溶液后混合不反应
技巧:
①等物质的量浓度的NH4Cl与NH3·H2O混合溶液,
溶液中粒子浓度大小:
②等物质的量浓度的CH3COONa与CH3COOH混合溶液,
溶液中粒子浓度大小:
③等物质的量浓度的NaCN与HCN混合溶液,
溶液中粒子浓度大小:
⑵溶液混合后恰好完全反应
0.1mol/L CH3COONa溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合
溶液中粒子浓度大小:
⑶溶液混合后反应并有过量
0.1mol/L NaOH溶液与0.2mol/L CH3COOH溶液等体积混合
溶液中粒子浓度大小:
4.方法思路
(1)溶液中离子浓度大小比较的方法思路
(2)特别注意的问题
【例5】.在25 ℃时,将pH=11的NaOH溶液与pH=3的CH3COOH溶液等体积混合后,下列关系式中正确的是( )
A.c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
B.c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
C.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
D.c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
1.下列说法与盐类的水解无关的有( )
A.碳酸钠可用于去除餐具的油污
B.用碳酸氢钠与硫酸铝两种溶液可作泡沫灭火剂
C.配制硫酸亚铁溶液时需加入少量铁粉
D.草木灰与铵态氮肥不能混合施用
2.下列有关溶液(室温下)的说法正确的是( )
A.Na2CO3和NaHCO3形成的混合溶液中:2c(Na+)=3[c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)]
B.0.10mol•L-1NaHSO3溶液中通入NH3至溶液pH=7:c(Na+)>c(NH4+)>c(SO32-)
C.物质的量浓度相等的①(NH4)2SO4溶液、②NH4HCO3溶液、③NH4Cl溶液、④(NH4)2Fe(SO4)2溶液中,c(NH4+)的大小关系:④>①>②>③
D.0.10mol•L-1CH3COONa溶液中通入HCl至溶液pH=7:c(Na+)>c(CH3COOH)>c(Cl-)
3.甲酸铵(HCOONH4)在有机合成、分析化学等领域应用广泛。25℃时,其水溶液显酸性。下列关于甲酸铵溶液的说法正确的是( )
A.溶液中存在c(HCOO-)<c(NH4+)
B.溶液中存在c(HCOO-)+c(HCOOH)=c(NH4+)+c(NH3·H2O)
C.加水稀释后,的值变小
D.加入氨水调节溶液pH=7,c(HCOOH)=c(NH3·H2O)
一、盐类水解的应用
1.生活中盐类水解的应用
(1)为什么纯碱溶液可以清理油污,加热后去污能力更强?
ΔH>0
会发生水解:生成的可以促进油污的水解,起到去污作用;水解是吸热反应,升温平衡正向移动,增大,去污效果增强。
(2)泡沫灭火器
,,混合后和结合生成水,两个水解平衡都正向移动,最终生成沉淀和气体,形成泡沫。
(3)明矾可以做净水剂
Fe 3+ + 3H2O⇌ Fe (OH)3 + 3H +
胶体具有吸附性,可以吸附水中的悬浮杂质沉降,起到净水作用。
2.科学研究中盐类水解的应用
(1)制备胶体:
向沸腾的蒸馏水中逐滴加入5~6滴饱和溶液,继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热。原理是加热促进的水解,平衡正向移动,生成胶体。
其离子方程式为,
(2)实验室配制溶液
,可以加入盐酸增大,抑制的水解。
先将晶体溶解在对应的浓酸中,再加水稀释到所需浓度,避免水解产生沉淀。
(3)判断盐所对应酸的相对强弱
根据水解常数,弱酸的越小,酸性越弱,对应弱酸根的水解程度越大,盐溶液的碱性越强,所以pH越大对应酸性越弱,
3生产中盐类水解的应用
(1)工业上用制备纳米:
可以加水稀释、加热、同时将HCl挥发出去,都可以促进平衡正向移动,水解完全。
(2)制备无水盐
,需要在HCl气流中加热蒸干。
(3)判断盐溶液蒸干灼烧后的产物
常见类型
溶液蒸干所得物质
金属阳离子易水解的挥发性强酸盐
蒸干时得氢氧化物和氧化物的混合物,灼烧时得氧化物,如AlCl3(FeCl3)溶液蒸干时得到Al(OH)3和Al2O3[Fe(OH)3和Fe2O3]的混合物
金属阳离子易水解的难挥发性强酸盐
蒸干得原溶质,如Al2(SO4)3溶液蒸干仍得Al2(SO4)3固体
酸根阴离子易水解的强碱盐
蒸干得原溶质,如Na2CO3溶液蒸干得Na2CO3固体
阴、阳离子均易水解,且水解产物均易挥发的盐
蒸干后得不到任何物质,如(NH4)2S、(NH4)2CO3等蒸干后得不到任何物质
不稳定的化合物的水溶液
加热时在溶液中就能分解,得不到原物质,如Ca(HCO3)2溶液蒸干后得CaCO3,Mg(HCO3)2溶液蒸干后得Mg(OH)2,KHCO3溶液蒸干后得K2CO3
易被氧化的盐
蒸干后得不到原物质,蒸干后得其氧化产物,如FeSO4溶液蒸干后得Fe2(SO4)3,Na2SO3溶液蒸干后得Na2SO4
二、电解质溶液中的守恒关系
1.电荷守恒
(1)含义 :
电解质溶液呈电中性,溶液中阳离子所带的正电荷总数与阴离子所带的负电荷总数相等,即电荷守恒 。
(2)方法:
找到电解质溶液中所有的阴、阳离子,乘离子自身电荷,列等式;
(3)实例:
①NH4Cl溶液
电荷守恒:c(NH4+) + c(H+) = c(Cl-) + c(OH-)
②Na2CO3溶液
电荷守恒:c(Na+)+ c(H+)=c(OH-)+ c(HCO3-)+2c(CO32-)
③NaHCO3溶液
电荷守恒:c(Na+)+ c(H+)=c(OH-)+ c(HCO3-)+2c(CO32-)
④Na2S溶液
电荷守恒:c (Na+ ) + c ( H+ ) == c ( OH– ) + 2c ( S2–) + c ( HS– )
2.物料守恒(元素质量守恒)
(1)含义 :
在电解质溶液中,由于某些离子能水解或电离,某种元素的存在形式可能不同,但元素种类、每种元素的原子总数、不同元素之间原子数目之比都是保持不变的,称为物料守恒。
(2)方法:
①分析溶质中的特定元素的原子或原子团间的定量关系(特定元素除H、O元素外)。
②找出特征元素在水溶液中的所有存在形式。
(3)实例:
①NH4Cl溶液
物料守恒:c(NH4+) +c(NH3·H2O) = c(Cl-)
②Na2CO3溶液
物料守恒:c(Na+)=2[c(CO32- )+ c(HCO3-)+ c(H2CO3)]
③NaHCO3溶液
物料守恒:c(Na+)=c(CO32- )+ c(HCO3-)+ c(H2CO3)
3.质子守恒
(1)含义 :
水电离:c水(H+)=c水(OH-),电解质溶液中各粒子电离出的H+总数等于粒子接受H+总数 。
(2)方法:
①通过联立电荷守恒和原子守恒,消去“强离子”(与得到和给出质子无关的粒子),并将H+和OH-分在等式的两边,可得到质子守恒等式。。
②(桥梁法) a. 根据溶质化学式(也包括H2O),先写出能得失质子的微粒
b. 得失质子之后形成的微粒分别写在两边
c. 写质子守恒方程式。
(3)实例:
①NH4Cl溶液
质子守恒:c(H+) = c(NH3·H2O) + c(OH-)
②CH3COONa溶液
质子守恒:c (CH3COOH) + c (H+) = c (OH–)
③Na2CO3溶液
质子守恒:c(H+)+c(HCO3- ) +2c(H2CO3)=c(OH-)
④NaHCO3溶液
质子守恒:c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-) +c(CO32- )
4.三大守恒的特点
①若等号一端全是阴离子或一端全部是阳离子,或题目提示溶液呈中性、
PH=7等,应首先考虑电荷守恒,电荷守恒等式中没有分子
②若等号一端各项中都含有同一种元素,首先考虑这种元素的元素守恒,物料守恒等式中没有H+和OH-
③若出现等号,但既不是电荷守恒也不是元素守恒,则可考虑质子守恒或将两者进行合并处理,质子守恒等式中没有强酸阴离子或强碱阳离子
三 、溶液中粒子浓度大小的比较
1.电离理论
⑴弱电解质的电离是微弱的,电离消耗的电解质及产生的微粒都是少量的,同时注意考虑水的电离的存在。
技巧:溶质 > 溶液酸碱性 > 产物 > 剩余
①0.1mol/L CH3COOH溶液:
CH3COOH ⇌CH3COO- + H+ ( 微弱)
H2O ⇌OH- + H+(更微弱)
溶液中粒子浓度大小:c(CH3COOH) > c(H+) > c(CH3COO- ) > c(OH- )
②0.1mol/L NH3·H2O溶液:
NH3·H2O ⇌NH4+ + OH- (微弱)
H2O ⇌OH- + H+(更微弱)
溶液中粒子浓度大小:c(NH3·H2O) > c(OH-) > c(NH4+) >c(H+)
⑵多元弱酸电离是分步,主要决定第一步
③H2S 溶液:
H2S ⇌HS– + H+ (主,微弱)
HS– ⇌ S2– + H+ (次,更微弱)
H2O ⇌OH- + H+(最微弱)
溶液中粒子浓度大小:c(H2S) > c(H+) > c(HS–) > c(S2–) > c(OH–)
2.水解理论
⑴弱电解质离子的水解是微量的(水解相互促进的离子除外),同时还要考虑水的电离。
①0.1mol/L CH3COONa溶液:
CH3COONa = CH3COO- + Na+
CH3COO- + H2O ⇌CH3COOH + OH-(微弱)
H2O ⇌OH- + H+(更微弱)
溶液中粒子浓度大小:c(Na+) > c(CH3COO-) > c(OH-) > c(CH3COOH) > c(H+)
②0.1mol/L NH4Cl溶液:
NH4Cl = NH4+ + Cl–
NH4+ + H2O ⇌H+ + NH3·H2O(微弱)
H2O ⇌OH- + H+(更微弱)
溶液中粒子浓度大小:c(Cl-) > c(NH4+) > c(H+) > c(NH3·H2O) > c(OH-)
⑵多元弱酸酸根离子的水解是分步进行的,其主要是第一步水解。
①0.1mol/LNa2CO3溶液:
Na2CO3 = 2Na+ + CO32-
CO32– + H2O ⇌ HCO3– + OH–
(微弱)(主)
HCO3– + H2O ⇌ H2CO3 + OH– (次)
H2O ⇌OH- + H+(更微弱)
溶液中粒子浓度大小:c(Na+) > c(CO32–) > c(OH-) > c(HCO3–) > c( H2CO3 ) > c(H+)
⑶多元弱酸的酸式盐既电离又水解,需根据溶液的酸碱性来判断。
电离程度<水解程度:溶液呈碱性,水解产物 > 电离产物
①0.1mol/LNaHCO3溶液:
NaHCO3 = Na+ + HCO3–
HCO3– + H2O ⇌ H2CO3 + OH–
HCO3– ⇌ CO32– + H+
H2O ⇌H+ + OH-
溶液中粒子浓度大小:c(Na+) > c(HCO3–) > c(OH–) > c(H2CO3) > c(H+) > c(CO32-)
电离程度>水解程度:溶液呈酸性,电离产物 > 水解产物
②0.1mol/LNaHSO3溶液:
NaHSO3 = Na+ + HSO3–
HSO3– ⇌ SO32– + H+
HSO3– + H2O ⇌ H2SO3 + OH–
H2O ⇌H+ + OH-
溶液中粒子浓度大小:c(Na+)>c(HSO3–)>c(H+)>c(SO32–)>c(OH–)>c(H2SO3)
⑷不同溶液中同一离子浓度比较
要考虑溶液中其他离子对该离子的影响,
①看来源:
由强电解质直接电离产生的,浓度更大
由弱电解质电离或者弱离子水解产生的浓度很小
②看化学式角标:角标更大的浓度更大
③看水解程度:水解受到其他微粒的促进还是抑制
如:在相同浓度的下列溶液中①NH4Cl,②CH3COONH4,③NH4HSO4,④(NH4)2SO4,⑤(NH4)2CO3,c(NH)由大到小的顺序:④>⑤>③>①>②。
3.混合溶液
⑴溶液后混合不反应
技巧:①最简比 ②拆离子 ③看共存
①等物质的量浓度的NH4Cl与NH3·H2O混合溶液,显碱性
溶液中粒子浓度大小:c(NH4+) > c(Cl-) > c(NH3·H2O) > c(OH-) > c(H+)
②等物质的量浓度的CH3COONa与CH3COOH混合溶液,显酸性
溶液中粒子浓度大小:
c(CH3COO–) > c(Na+) > c(CH3COOH) > c(H+) > c (OH–)
③等物质的量浓度的NaCN与HCN混合溶液,显碱性
溶液中粒子浓度大小:c(HCN) > c(Na+) > c(CN-) > c(OH–) > c(H+)
⑵溶液混合后恰好完全反应
需考虑溶液混合后否完全反应,按照反应后的溶质进行分析
0.1mol/L CH3COONa溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合
溶液中粒子浓度大小:c(Na+)=c( Cl-)>c(H+)>c(CH3COO-)>c( OH-)
⑶溶液混合后反应并有过量
需考虑溶液混合后否完全反应,按照反应后的溶质进行分析
0.1mol/L NaOH溶液与0.2mol/L CH3COOH溶液等体积混合
溶液中粒子浓度大小:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-)
4.方法思路
(1)溶液中离子浓度大小比较的方法思路
①先确定溶液中的溶质成分及各自物质的量浓度大小
②写出电离方程式、水解方程式,找出溶液中存在的离子
③依据电离和水解程度的相对大小,比较离子浓度大小
(2)特别注意的问题
①多元弱酸的正盐溶液(如Na2CO3溶液),要分清主次关系。
即盐完全电离,多元弱酸根的第一步水解大于第二步水解。
②多元弱酸的酸式盐溶液,要注意考虑酸式酸根水解程度和电离程度的相对大小。
③不同溶液中同一离子浓度的比较,需考虑溶质本身的浓度和其他离子的影响
考点01 盐类水解的应用
1.下列实验操作能达到目的的是( )
①用Na2S溶液和Al2(SO4)3溶液反应制取Al2S3固体
②用加热蒸发K2CO3溶液的方法获得K2CO3晶体
③用Na2S溶液和CuSO4溶液反应制取CuS固体
④加热MgCl2溶液制取MgCl2固体
A.①② B.②③ C.③④ D.①③
2.下列实验操作不能达到实验目的的是( )
实验目的
实验操作
A
实验室配制FeCl3水溶液
将FeCl3溶于少量浓盐酸中,再加水稀释
B
由MgCl2溶液制备无水MgCl2
将MgCl2溶液加热蒸干
C
证明Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小
将0.1mol·L-1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,再滴加0.1mol·L-1CuSO4溶液
D
除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+
加入过量MgO充分搅拌,过滤
3.(25-26高二上·湖南常德·期末)化学与生活密切相关。下列应用没有涉及水解原理的是
A.用明矾净水
B.用溶液清洗油污
C.用溶液除铁锈
D.用排饱和NaCl溶液的方法收集氯气
4.(25-26高二上·贵州遵义·期末)下列有关盐类水解的应用或事实错误的是
A.泡沫灭火剂中的溶液盛放在玻璃管中,溶液放在钢瓶内
B.向0.1氨水(滴有酚酞试液)中加入少量氯化铵固体,溶液颜色变浅
C.向中加入大量的水,同时加热,可以制备纳米材料
D.常温下,用pH试纸测得0.1溶液的pH=7,则不水解
考点02 电解质溶液中的守恒关系
5.HA为酸性略强于醋酸的一元弱酸,在0.1 mol·L-1 NaA溶液中,离子浓度关系正确的是( )
A.c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(OH-) B.c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)
C.c(Na+)+c(OH-)=c(A-)+c(H+) D.c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)
6.二元弱酸是分步电离的,25℃时碳酸和氢硫酸的如下表。
H2CO3
Ka1=4.5×10-7
H2S
Ka1=1.1×10-7
Ka2=4.7×10-11
Ka2=1.3×10-13
下列叙述正确的是( )
A.根据以上数据可知,NaHCO3溶液中c(CO32-)>c(H2CO3
B.等浓度的NaHS溶液和NaHCO3溶液等体积混合后,则c(H+)-c(OH-)= c(S2-)+c(CO32-)-c(H2S)-c(H2CO3)
C.pH相同的①Na2CO3溶液和②Na2S溶液中的c(Na+):①<②
D.过量H2S通入Na2CO3溶液中反应的离子方程式为H2S+CO32-=HS-+CO2
考点03 溶液中粒子浓度大小的比较
7.10.02 mol·L-1的HCN溶液与0.02 mol·L-1 NaCN溶液等体积混合,已知混合溶液中c(CN-)<c(Na+),则下列关系中,正确的是( )
A.c(Na+)>c(CN-)>c(H+)>c(OH-) B.c(HCN)+c(CN-)=0.04 mol·L-1
C.c(Na+)+c(H+)=c(CN-)+c(OH-) D.c(CN-)>c(HCN)
8.下列溶液中有关物质的量浓度关系正确的是( )
A.pH=2的HA溶液与pH=12的MOH溶液任意比混合:c(H+)+c(M+)=c(OH-)+c(A-)
B.pH相等的CH3COONa、NaOH和Na2CO3三种溶液:c(NaOH)<c(CH3COONa)<c(Na2CO3)
C.等物质的量的CH3COOH和CH3COONa溶于水:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)+c(CH3COOH)
D.0.1mol/L的NaHA溶液,其pH=4:c(HA-)>c(H+)>c(H2A)>c(A2-)
9.用物质的量都是0.1 mol的CH3COOH和CH3COONa配成1 L混合溶液,已知其中c(CH3COO-)>c(Na+),对该溶液的下列判断正确的是( )
A.c(H+)>c(OH-) B.c(CH3COO-)=0.1 mol·L-1
C.c(CH3COOH)>c(CH3COO-) D.c(CH3COO-)+c(OH-)=0.1 mol·L-1
10.常温下,将a mol·L-1的氨水与b mol·L-1盐酸等体积混合,已知相同条件下NH3·H2O的电离程度大于NH的水解程度,则下列有关推论不正确的是( )
A.若混合后溶液pH=7,则c(NH)=c(Cl-)
B.若b=2a,则c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)
C.若a=2b,则c(NH)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
D.若混合后溶液满足c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O),则可推出a=b
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