盐类的水解知识的深层次分析与把握
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盐类的水解知识的深层次分析与把握
一、影响水解的条件分析
盐类的水解是一个平衡体系,平衡状态的共同特点是反应不能向某一方向进行到底,改变条件,平衡发生移动,最终达到新条件下的平衡状态,平衡时各物质的浓度不再发生变化。那么影响平衡的条件有哪些呢?影响盐类水解的因素有内因和外因。
内因:盐本身的性质
(1)弱碱越弱,其阳离子的水解程度就越大,溶液酸性越强。
(2)弱酸越弱,其阴离子的水解程度就越大,溶液碱性越强。
盐的水解规律是:“无弱不水解,有弱即水解,越弱越水解,谁强显谁性”。
下面我们重点进行分析外因(外界条件)对盐类水解的影响:
酸+碱盐+水
分别从浓度、温度、压强、酸碱性、盐等因素分析外界条件对盐类水解平衡的影响。
以FeCl3溶液为例进行分析:Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+
改变条件 移动方向 n(H+) pH 水解程度 现象
温度 升温 → ↑ ↓ 增大 棕黄色变深
浓度 加H2O → ↓ ↑ 增大 棕黄色变浅
加FeCl3(s) → ↑ ↓ 减小 棕黄色变深
酸 通HCl(g) ← ↑ ↓ 减小 棕黄色变浅
碱 加NaOH → ↓ ↑ 增大 产生红褐色沉淀
金属 加Mg粉 → ↓ ↑ 增大 棕黄色变深
盐 加NaHCO>sub>3 → ↓ ↑ 增大 产生无色气体,生成红褐色沉淀。(互相促进水解)
加AlCl3固体 ← —
(不确定) — 减小 棕黄色变浅
(互相抑制) 加NaCl固体 不影响 不变 不变 不变 不变
注意:浓度的影响。加水稀释盐类水解向何方移动?我们分别从定性、定量的角度进行分析。
定性分析:H2O在平衡体系中的作用有两种,做反应物和溶剂。H2O作为反应物是纯液体,浓度是定值,但盐加水稀释后FeCl3、Fe(OH)3、3HCl浓度均减小,所以生成物两种物质浓度减少,而反应物一种物质浓度减少,所以,生成物浓度减少的多,依据勒沙特列原理,平衡向水解方向移动,故而,稀释促进盐类的水解。
定量分析:水解常数K=c(Fe(OH)3)·c3(HCl)/c(FeCl3) 达平衡时K只与T有关,与FeCl3溶液浓度无关。当加水稀释时至原溶液体积的2倍时,FeCl3、Fe(OH)3、3HCl浓度均为原浓度的一半,此时浓度商Qc=c(Fe(OH)3)/2×c3(HCl) /8 ÷
c(FeCl3)/2=K/8< K,故而,平衡右移,所以稀释促进盐类的水解。
需要注意的是:稀释时溶液体积的增大»促进水解生成的离子浓度的增大,故而c(Fe(OH)3)、c(HCl)都减小,所以溶液的c(H+)减小,PH值上升。
二、水解的离子方程式的书写
1.单一离子的水解
① 盐类水解是可逆反应,要写“”符号
② 一般水解程度很小,水解产物很少,通常不生成沉淀和气体,不用“↑”“↓”符号。生成物(如H2CO3、NH3·H2O等)也不写分解产物。
③ 多元弱酸盐分步水解,以第一步为主。
例:K2CO3的水解
第一步:CO32-+H2OHCO3-+OH- (主要)
第二步:HCO3-+H2OH2CO3+OH- (次要)第二步的水解远远小于第一步的水解。
对于多元弱碱的水解也是分步进行的,但水解方程式一般不分步写,如Al2(SO4)3的水解离子方程式为:Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+
2.两种离子互相促进的水解
弱酸根离子与弱碱阳离子相遇会互相促进水解(即是双水解,但规范语言是“两种离子互相促进水解”),若有沉淀生成,这两种离子水解到底,用“=”号及标出“↑”“↓”符号,同时生成的不稳定弱酸(如:H2CO3 、H2SO3)写成其对应的分解产物,这样的两种离子不能大量共存。若两种离子相遇没有沉淀生成,这两种离子水解互相促进,比单一离子水解程度增大,但不能进行到底,水解方程式的书写与单一离子相同,并且这样的两种离子依然能够大量共存(如:CH3COO-与NH4+;CO32-与NH4+)。
常见的互相促进水解的阴阳离子:
弱碱阳离子:Al3+ 、 NH4+ 、 Fe3+
弱酸根阴离子:HCO3-(或CO32-)、HS-(或S2-)、AlO2-、ClO-
上述离子中,Al3+ 与上述所有阴离子相遇水解到底;Fe3+与HCO3-(或CO32-)、AlO2-、ClO-相遇水解到底;NH4+与AlO2-相遇水解到底,因为均有沉淀生成,互相促进水解到底的两种离子不能大量共存。NH4+与上述其他阴离子(除AlO2-外)相遇互相促进水解,但不能进行到底,仍然可以大量共存。
特别注意:Fe3+与HS-(或S2-)相遇发生氧化还原反应,而不是互相促进水解。
例:Al3++ 3HCO3-= Al(OH)3↓+3CO2↑
2Al3++ 3CO32-+3H2O2Al(OH)3↓+3CO2↑
酸根中有H不加水,无H加水。
NH4++ HCO3-+H2O= NH3•H2O+ H2CO3,其中NH4+与 HCO3-互相促进水解,但仍然可以大量共存。
Fe3+有氧化性,HS-(或S2-)有还原性,两者相遇发生氧化还原反应,离子方程式为:2Fe3++HS-=2Fe2++S↓+H+,2Fe3++S2-=2Fe2++S↓。
三、盐类水解的应用
在题目中遇到盐溶液时,何时需要考虑盐类的水解,这是学生容易混淆的问题,简单归纳如下:
(1)比较盐溶液的pH大小。
(2)酸式盐溶液酸碱性的判断
(3)判断溶液中离子种类、浓度大小
(4)判断离子是否共存
(5)配制易水解的盐的溶液
(6)金属与盐溶液反应
(7)加热盐溶液 (8)在生产、生活中的应用:如泡沫灭火器的反应原理、焊接时可用氯化锌、氯化铵溶液除锈、某些肥料不宜混合使用(如:草木灰、碳酸铵、重钙等)、明矾的净水作用。
展开分析如下:
1.比较盐溶液的pH大小。
例:比较CH3COONa和NaHCO>sub>3溶液的PH值大小,因为CH3COO-水解后生成CH3COOH, HCO3- 水解后生成H2CO3,酸性CH3COOH> H2CO3,故而CH3COO-水解程度<
HCO3-,所以,碱性NaHCO>sub>3溶液强,PH值大。
此类是常见的题目,将比较盐溶液的PH值大小转化为比较水解水解后生成的弱酸或弱碱的相对强弱,从而得出结论。
2.NaHCO>sub>3溶液显碱性的原因。
因为电离:HCO3- H++ CO32-程度小;而水解HCO3-+H2O H2CO3 +OH-程度大, c(H+)
常见的酸式盐的情况:
酸式盐中NaHSO3、NaH2PO4,它们的酸式根电离大于水解,故溶液显酸性;
酸式盐中NaHCO>sub>3、NaHS、Na2HPO4,它们的酸式根电离小于水解,故溶液显碱性。
3.判断离子是否共存
若离子相互之间发生反应,包括氧化还原反应、酸碱中和、复分解反应、互相促进水解反应等,只要能发生反应,则不能大量共存。如:Fe3+与 HS-(或S2-)相遇发生氧化还原反应,Al3+ 、Fe3+与HCO3-(或CO32-)、AlO2-、ClO-;NH4+与AlO2-相遇因为有沉淀生成,所以水解到底,不可大量共存。但CH3COO-与NH4+;CO32-与NH4+;HCO3-与NH4+虽然相互促进水解,但水解离子的浓度远远小于未水解的离子浓度,故仍然能大量共存。
需注意的是:HCO3-与AlO2-不能大量共存,AlO2-水解使溶液显碱性,含HCO3-的溶液中HCO3- 即水解又电离,当含HCO3-的溶液加入到含AlO2-的溶液中时, AlO2-溶液中的OH-与HCO3-电离产生的H+中和,从而促进HCO3-的电离和AlO2-的水解生成Al(OH)3↓,发生反应表示为AlO2-+HCO3-+H2O= Al(OH)3↓+ CO32-,所以HCO3-与AlO2-不能大量共存。
例:已知0.1 mol·L-1的NaHCO>sub>3溶液的pH=8,同浓度的NaAlO2溶液的pH=11,将两种溶液等体积混合,并且发生了反应,可能较大量生成的物质是(BC) A.CO2 B.Al(OH)3 C.CO32- D.Al3+
4.金属与盐溶液反应
例:写出下列反应方程式①Na放入CuSO4溶液中,②Mg放入FeCl3、NH4Cl溶液中,③Al放入CuSO4溶液中。
答案:①2Na+2H2O+CuSO4= Na2SO4+Cu(OH)2↓+ H2↑
②3Mg+2FeCl3+6H2O=3MgCl2+2Fe(OH)3↓+3 H2↑
Mg +2NH4Cl =MgCl2+2 NH3↑+H2↑
③2Al+3CuSO4=3Cu+ Al2(SO4)3
金属与盐溶液反应即要考虑到金属的活泼性又要考虑盐是否水解,根据金属活动顺序表归纳如下:①Na放入盐溶液中,Na先于水反应,生成的NaOH再与盐发生复分解反应;②Mg放入显酸性的盐溶液中,则Mg与盐水解产生的酸反应,这是主要的反应,从而促进盐类的水解;同时也有Mg与不活泼金属盐的直接置换反应。例如:Mg与CuSO4溶液反应的产物有Cu、H2、Cu(OH)2 、MgSO4,上述两个反应都有,讲课时按主要的反应反应来讲;③Al放入显酸性的盐溶液中,主要是置换反应,但 Al与盐水解产生的酸反应也发生,但是次要的,讲课时可以不讲;在金属活动顺序表中Al以后的金属与盐溶液发生置换反应。
作为教师,在讲课时不要把边缘性的问题绝对化,但一定要明确告诉学生按主要的反应来解题;若是探究实验,则以实验事实为基础进行分析。
5.加热蒸干盐溶液
对于挥发性酸的盐加热蒸干如FeCl3、CuCl2 、AlCl3溶液,因受热促进水解,生成的HCl挥发,故而水解进行到底,蒸干分别得到Fe(OH)3、Cu(OH)2、Al (OH)3;若蒸干后再灼烧分别得到Fe2O3、CuO、Al2O3。 若要得到原溶质,则要在HCl气流中加热,抑制上述盐类的水解,即可得原溶质。
而对于不挥发性酸的盐则加热蒸干后仍然得原溶质,如Fe2(SO4)3、Cu SO4、Al
2(SO4)3溶液,蒸干后分别得原溶质。Na2CO3溶液中CO32-水解得HCO3-,加热时CO32-水解程度增大,随着生成的HCO3-与生成的OH-浓度的增大,两者中和又得到CO32-,而此时水不断蒸发,故Na2CO3溶液蒸干仍然得原溶质Na2CO3。NaHCO>sub>3溶液加热蒸干得Na2CO3。
特别注意:NaHCO>sub>3溶液加热时的情况。
一般资料都认为NaHCO>sub>3溶液中HCO3-水解的程度小,并且NaHCO>sub>3在1500C时才分解,此时水蒸发后仍然得NaHCO>sub>3固体。那么实际情况怎样呢?看下面的实验: