化学选修4第四章第三节《盐类的水解》知识总结

时间:2024.5.8

化学选修四第四章第3节《盐类的水解》知识总结

一、探究盐溶液的酸碱性

强碱弱酸盐的水溶液,呈碱性;强酸弱碱盐的水溶液,呈酸性;强酸强碱盐的水溶液,呈中性。 二、盐溶液呈现不同酸碱性的原因 弱酸强碱盐,水解显碱性

CH3COONa= CH3COO? + Na+

+

H2O?H+ + OH?

? 

CH3COOH CH3COONa + H2O?CH3COOH + NaOH CH3COO? + H2O?CH3COOH + OH? 强酸弱碱盐水解

NH4Cl = NH4+ + Cl? +

H2O?OH? + H+ ? NH3·H2O

NH4Cl + H2O?NH3·H2O + HCl NH4+ + H2O?NH3·H2O + H+ 强酸强碱盐:不水解

弱酸弱碱盐:双水解,水解程度增大。

1、盐类水解(hydrolysis of salts):在溶液中,由于盐的离子与水电离出来的H+或OH-结合生成弱电解质的过程中。

2、盐类水解的实质:是酸碱中和反应的逆反应 酸 + 碱 ? 盐 + 水

3、盐类水解破坏了水的电离平衡,促进了水的电离 4、盐类水解的类型及规律

由强碱和弱酸反应生成的盐,称为强碱弱酸盐,含有以下(CH3COONa)CO32-、PO43-、S2-、SO32-、ClO-、F-,弱酸根的盐,常会发生水解。NH4Cl可以看作是强酸HCl和弱碱NH3·H2O反应生成的盐,我们把这种盐叫做强酸弱碱盐。类似这样的盐还有Al2(SO4)3、FeCl3、CuSO4等。由于NaCl电离出的Na+和Cl-都不能与水电离出来的H+ 或OH-结合生成弱电解质,所以强碱强酸盐不能水解,不会破坏水

的电离平衡,因此其溶液显中性。强酸强碱盐、难溶于水的盐不水解。对于弱酸弱碱盐(NH4Ac),由于一水合氨和醋酸的电离度相近,因此铵离子、醋酸跟离子水解程度相近,从二溶液显中性。 (1)有弱才水解,无弱不水解,越弱越水解,都弱都水解;谁强显谁性,同强显中性。 (2) 组成盐的酸越弱,水解程度越大

例如,已知物质的量浓度相同的两种盐溶液,NaA和NaB,其溶液的pH前者大于后者,则酸HA和HB的相对强弱为HB>HA,这条规律可用于利用盐的pH值判断酸性的强弱。 酸的强弱顺序:H3PO4>H2SO3>HF>CH3COOH>H2CO3>H2S>HClO>Al(OH)3 (3) 同浓度的正盐与其酸式盐相比,正盐的水解程度比酸式盐的水解程度大。

(4) 弱酸酸式盐的酸碱性要看酸式酸根电离和水解的相对强弱。HCO3-、HS-、HPO42-在溶液中以水解为主,其溶液显碱性;HSO3-、H2PO4-在溶液中以电离为主,其溶液显酸性 5、盐类水解离子方程式的书写

(1) 写法:谁弱写谁,都弱都写;阳离子水解生成H+ ,阴离子水解生成OH― ;阴阳离子都水解,生成弱酸和弱碱。

以CO32- 为例,的水解的离子方程式:

CO32- +H2O?HCO3- +OH- (主要) HCO3- +H2O?H2CO3 +OH- (次要)

Al3+ 水解的离子方程式:Al3++3H2O?Al(OH)3 +3H+

(2) 注意的问题:水和弱电解质应写成分子式,不能写成相应的离子。水解反应是可逆过程,因此要用可逆符号,并不标“↑”、“↓” 符号。 (Al2S3、Al2(SO4)3例外)多元酸盐的水解是分步进行的。如:

CO32?+ H2O?HCO3? +OH? HCO3? +H2O?H2CO3 + OH?

多元碱的盐也是分步水解的,由于中间过程复杂,可写成一步,如:

Cu2++2H2O?Cu(OH)2 + 2H+ Al3+ + 3H2O?Al(OH)3 + 3H+

多元弱酸的酸根离子既有水解倾向,又有电离倾向,以水解为主,溶液显碱性,以电离为主的,溶液显酸性。

些盐溶液在混合时,一种盐的阳离子和另一种盐的阴离子在一起都发生水解,相互促进对方的水解,使两种离子的水解趋于完全。例如,将Al2(SO4)3溶液和NaHCO3溶液混合,立即产生白色沉淀和大量气体。这是由于混合前Al2(SO4)3溶液显酸性,Al3++3H2O? Al(OH)3 +3H+ ,NaHCO3溶液显酸性:HCO3-+H2O?H2CO3 +OH- ,混合后由于H++OH- = H2O,使两个水解反应互相促进,使其水解反应互相促进,使其各自水解趋于完全,所以产生白色沉淀和CO2气体,Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓ +3CO2 ↑

(3) 双水解方程式的书写:弱酸弱碱盐中阴、阳离子相互促进水解,我们称之为双水解。

常见的能发生相互促进水解的离子有:Al3+ 与S2-、HS-、CO32-、HCO3-、AlO2-;Fe3+与AlO2-、CO32-、HCO3-;NH4+与AlO2-、SiO32-等。 三、盐类水解的影响因素

当水解速率与中和反应速率相等时,处于水解平衡状态。若改变条件,水解平衡就会发生移动,遵循勒沙特列原理。

1、内因:盐本身的性质。主要因素是盐本身的性质,组成盐的酸根对应的酸越弱(或阳离子对应的碱越弱),水解程度就越大。另外还受温度、浓度及外加酸碱等因素的影响 2、外因:(1) 温度:升温促进水解(2) 浓度:稀释促进水解(3) 外加酸碱

盐的水解是吸热反应,因此升高温度,水解程度增大。稀释盐溶液,可促进水解,盐的浓度越小,水解程度越大;但增大盐的浓度,水解平衡虽然正向移动,但水解程度减小。外加酸碱能促进或抑制盐的水解,例如,水解酸性的盐溶液,若加入碱,就会中和溶液中的H+,使平衡向水解方向移动而促进水解,若加酸则抑制水解。 3、不考虑水解的情况

不水解的两种可溶性强酸强碱盐溶液相混合,按复分解进行分析,如BaCl2+Na2SO4=BaSO4+2NaCl。水解反应不能相互促进的、可溶性强酸强碱盐相混合,一般按复分解进行,如BaCl2+Na2CO3=BaCO3+2NaCl。若是具有氧化性的盐和具有还原性的盐溶液反应时,一般可发生氧化还原反应:2FeCl3+Na2S=2FeCl2+2NaCl+S。 四、盐类水解的应用

盐类水解的程度一般很微弱,通常不考虑它的影响,但遇到下列情况时,必须考虑水解。 1、分析判断盐溶液酸碱性(或PH范围)要考虑水解

(1)、等体积、等物质的量浓度的氨水和盐酸混合后,因为完全反应生成强酸弱碱盐NH4Cl,所以pH<7,溶液显酸性。 。

(2)、相同温度、相同物质的量浓度的四种溶液:①CH3COONa,②NaHSO4,③NaCl,④苯酚钠,按pH由大到小排列正确的是()。

A.①>④>③>② B.①>②>③>④C.④>③>①>② D.④>①>③>②

解析:此题考查学生对盐类水解规律的掌握和理解,硫酸氢钠和氯化钠都是强酸强碱盐,不水解。氯化钠溶液呈中性,硫酸氢钠溶液呈酸性。另外两盐均水解,水溶液都呈碱性,其水溶液碱性的相对强弱可依“越弱越水解”的规律比较,即组成盐的离子与水电离的H+或OH-结合成的弱电解质,电离度越小,该盐水解程度就越大,乙酸钠和苯酚钠的水解产物分别是乙酸和苯酚,因为苯酚是比乙酸更弱的电解质,即苯酚钠的水解程度大,其水溶液的碱性较强,pH也较大,正确选项为D。[板书]2、比较盐溶液离子浓度大小或离子数时要考虑水解。

(3)、例如在磷酸钠晶体中,n(Na+ )=3n(PO43-),但在Na3PO4溶液中,由于PO43-的水解,有c(Na+)>3c(PO43-),又如,在0.1mol/L Na2CO3 溶液中,阴离子浓度的大小顺序为:c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)

3、配制易水解的盐溶液时,需考虑抑制盐的水解

配制强酸弱碱溶液时,需滴几滴相应的强酸,可使水解平衡向左移动,抑制弱碱阳离子的水解,如配制FeCl3、SnCl2溶液时,因其阳离子发生诸如Fe3+ +3H2O?Fe(OH)3 +3H+ 的水解而呈浑浊状,若先将FeCl3溶于稀HCl中,再用水稀释到所需浓度,可使溶液始终澄清。同样配制CuSO4溶液,可先将CuSO4溶于稀H2SO4中,然后加水稀释。

配制强碱弱酸盐溶液时,需几滴相应的强碱,可使水解平衡向左移动,抑制弱酸根离子的水解。如配制Na2CO3、Na2S溶液时滴几滴NaOH溶液。

(1)、实验室在配制硫酸铁溶液时,先把硫酸铁晶体溶解在稀硫酸中,再加水稀释至所需浓度,如此操作的目的是( )

A、防止硫酸铁分解 B、抑制硫酸铁水解 C、促进硫酸铁溶解 D、提高溶液的PH 4、制备某些无水盐时要考虑盐的水解

例如将挥发性酸对应的盐(AlCl3、FeBr2、Fe(NO3)3等)的溶液加热蒸干,得不到盐本身。以蒸干AlCl3溶液来说,AlCl3溶液中AlCl3+3H2O?Al(OH)3 +3HCl,蒸干过程中,HCl挥发,水解平衡向右移,生成Al(OH)3,Al(OH)3 加热分解:2Al(OH)3?Al2O3+3H2O,故最终加热到质量不再变化时,固体产物是Al2O3。又如,有些盐(如Al 2S3)会发生双水解(能进行几乎彻底的水解),无法在溶液中制取,只能由单质直接反应制取。 。 5、判断离子能否大量共存时要考虑盐的水解

弱碱阳离子与弱酸根离子在溶液中若能发生双水解,则不能大量共存,能发生双水解反应的离子有:Al3+与CO32-、HCO3-、S2-、HS-、AlO2-等;Fe3+ 与CO32-、HCO3-、AlO2-等;NH4+与SiO32-、AlO2-等。这里还需要我们注意的是Fe3+与S2-、HS-也不能共存,但不是因为发生双水解,而是因为发生氧化还原反应。

6、化肥的合理施用,有时也要考虑盐类的水解

铵态氮肥与草木灰不能混合施用。因草木灰的成分是K2CO3 水解呈碱性;CO32-+H2O? HCO3-+OH-,铵态氮肥中NH4+遇OH-逸出NH3,使氮元素损失,造成氮肥肥效降低;过磷酸钙不能与草木灰混合施用,因Ca(H2PO4)2水溶液显酸性,K2CO3溶液显碱性,两者混合时生成了难溶于水的CaCO3、Ca3(PO4)2 或CaHPO4 ,不能被作物吸收。长期施用 (NH4)2SO4的土壤因NH4+的水解而使土壤的酸性增强:NH4++H2O?NH3·H2O+H+。 7、某些试剂的实验室贮存要考虑盐的水解

例如Na2CO3、NaHCO3溶液因CO32-、HCO3-水解,使溶液呈碱性,OH-与玻璃中的SiO2反应生成

硅酸盐,使试剂瓶颈与瓶塞粘结,因而不能用带玻璃塞的试剂瓶贮存,必须用带橡皮塞的试剂瓶保存。 8、用盐作净水剂时需考虑盐类水解

例如明矾KAl(SO4)2·12H2O净水原理:Al3++3H2O?Al(OH)3 (胶体)+3H+ ,Al(OH)3胶体表面积大,吸附能力强,能吸附水中悬浮杂质生成沉淀而起到净水作用。

9、Mg、Zn等较活泼金属溶于强酸弱碱盐(如NH4Cl、AlCl3、FeCl3等)溶液中产生H2

将Mg条投入NH4Cl溶液中,有H2、NH3产生,有关离子方程式为NH4++H2O?NH3·H2O+H+,Mg+2H+=Mg2++H2,Mg与FeCl3、AlCl3、NH4Cl溶液均能反应。 10、某些盐的分离除杂要考虑盐类水解

例如为了除去氯化镁酸性溶液中的Fe3+可在加热搅拌条件下加入氧化镁,氧化镁与Fe3+水解产生H+反应:MgO+2H+=Mg2++H2O,使水解平衡Fe3++3H2O?Fe(OH)3 +3H+不断向右移动,Fe3+会生成Fe(OH)3沉淀而被除去。

11、工农业生产、日常生活中,常利用盐的水解知识

泡沫灭火器产生泡沫是利用了Al2(SO4)3和NaHCO3相混合发生双水解反应,产生了CO2,Al3++3HCO3-==Al(OH)3+3CO2。

日常生活中用热碱液洗涤油污制品比冷碱液效果好,是由于加热促进了Na2CO3水解,使溶液碱性增强。水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2,基本上不会生成MgCO3,是因为MgCO3微溶于水,受热时水解生成更难溶的Mg(OH)2。小苏打片可治疗胃酸过多。磨口试剂瓶中不能盛放Na2SiO3、Na2CO3等试剂。

12、加热蒸干盐溶液析出固体

不水解、不分解的盐的溶液加热蒸干时,析出盐的晶体,如NaCl;但能水解,生成的酸不挥发,也能析出该盐的晶体,如Al2(SO4)3;能水解,但水解后生成的酸有挥发性,则析出金属氢氧化物,若蒸干后继续加热,则可分解为金属氧化物,如AlCl3;若盐在较低温度下受热能水解,则加热蒸干其溶液时,盐已分解,如Ca(HCO3)2。 13、判断盐对应酸的相对强弱

例如,已知物质的量浓度相同的两种盐溶液,NaA和NaB,其溶液的pH前者大于后者,则酸HA和HB的相对强弱为HB>HA。 14、制备纳米材料

例如,用TiCl4制备TiO2:TiCl4+(x+2) H2O (过量)?TiO2·xH2O↓+4HCl 。制备时加入大量的水,同时加热,促进水解趋于完全,所得TiO2·xH2O经焙烧得TiO2。类似的方法也可用来制备SnO、SnO2、Sn2O3等。

五、电离平衡理论和水解平衡理论

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;⑵多元弱酸的电离是分步的,主要以第一步电离为主。

2.水解理论:从盐类的水解的特征分析:水解程度是微弱的(一般不超过2‰)。例如:NaHCO3溶液中,c(HCO3-)》c(H2CO3)或c(OH- )

理清溶液中的平衡关系并分清主次:

⑴弱酸的阴离子和弱碱的阳离子因水解而损耗;如NaHCO3溶液中有:c(Na+) > c(HCO3-)。⑵弱酸的阴离子和弱碱的阳离子的水解是微量的(双水解除外),因此水解生成的弱电解质及产生H+的(或OH-)也是微量,但由于水的电离平衡和盐类水解平衡的存在,所以水解后的酸性溶液中c(H+)(或碱性溶液中的c(OH-))总是大于水解产生的弱电解质的浓度;⑶一般来说“谁弱谁水解,谁强显谁性”,如水解呈酸性的溶液中c(H+)>c(OH-),水解呈碱性的溶液中c(OH-)>c(H+);⑷多元弱酸的酸根离子的水解是分步进行的,主要以第一步水解为主。 六、电解质溶液中的守恒关系

1、电荷守恒:电解质溶液中的阴离子的负电荷总数等于阳离子的正电荷总数

电荷守恒的重要应用是依据电荷守恒列出等式,比较或计算离子的物质的量或物质的量浓度。如在只含有A+、M-、H+、OH-四种离子的溶液中c(A+)+c(H+)=c(M-)+c(OH-),若c(H+)>c(OH-),则必然有c(A+)<c(M-)。

[投影]例如,在NaHCO3溶液中,有如下关系:

c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32-)

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