白菊萍
摘要:在溶液中鹽電離出來的離子跟水電離產(chǎn)生的H+或OH-結(jié)合生成弱電解質(zhì)的反應(yīng),就是鹽類的水解反應(yīng).本文就鹽類的水解反應(yīng)問題的原理、過程、一般規(guī)律進(jìn)行梳理,通過例題詳解探討,以期找到解決這類問題的一般思路與方法.
關(guān)鍵詞:鹽類水解;規(guī)律;應(yīng)用探析
一、鹽類水解的實(shí)質(zhì)與特點(diǎn)
1.實(shí)質(zhì):
鹽電離→弱酸的陰離子→結(jié)合H+弱堿的陽離子→結(jié)合OH-→破壞了水的電離平衡→水的電離程度增大→c(H+)≠
c(OH-)→溶液呈堿性、酸性或中性.
2.特點(diǎn)
可逆→水解反應(yīng)是可逆反應(yīng)
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吸熱→水解反應(yīng)是酸堿中和反應(yīng)的逆反應(yīng)
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微弱→水解反應(yīng)程度很微弱
二、鹽類水解的規(guī)律
有弱才水解,越弱越水解;誰強(qiáng)顯誰性,同強(qiáng)顯中性.
鹽的類型實(shí)例是否水解水解的離子溶液的酸堿性溶液的pH
強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽NaCl、KNO3否中性pH=7
強(qiáng)酸弱堿鹽NH4Cl、Cu(NO3)2是NH+4、Cu2+酸性pH<7
弱酸強(qiáng)堿鹽CH3COONa、Na2CO3是CH3COO-、CO2-3堿性pH>7
1.“誰弱誰水解,越弱越水解”.如酸性:HCN
2.強(qiáng)酸的酸式鹽只電離,不水解,溶液顯酸性.如NaHSO4在水溶液中:NaHSO4Na++H++SO2-4.
3.弱酸的酸式鹽溶液的酸堿性,取決于酸式酸根離子的電離程度和水解程度的相對(duì)大小.
(1)若電離程度小于水解程度,溶液呈堿性.如NaHCO3溶液中:
HCO-3H++CO2-3(次要)
HCO-3+H2OH2CO3+OH-(主要)
(2)若電離程度大于水解程度,溶液顯酸性.如NaHSO3溶液中:HSO-3H++SO2-3(主要)
HSO-3+H2OH2SO3+OH-(次要)
4.相同條件下的水解程度:正鹽>相應(yīng)酸式鹽,如CO2-3>HCO-3.
5.相互促進(jìn)水解的鹽>單獨(dú)水解的鹽>水解相互抑制的鹽.如NH+4的水解:(NH4)2CO3>(NH4)2SO4>(NH4)2Fe(SO4)2.
三、示例應(yīng)用
例1有①Na2CO3、②CH3COONa、③NaOH三種溶液各25 mL,物質(zhì)的量濃度均為0.1 mol·L-1,下列說法正確的是()
A.三種溶液pH的大小順序是③>②>①
B.若將三種溶液稀釋相同倍數(shù),pH變化最大的是②
C.若分別加入25 mL 0.1 mol·L-1鹽酸后,pH最大的是①
D.若三種溶液的pH均為9,則物質(zhì)的量濃度的大小順序是③>①>②
解析酸根離子越弱越易水解,因此三種溶液pH的大小順序應(yīng)是③>①>②;若將三種溶液稀釋相同倍數(shù),由于Na2CO3溶液和CH3COONa溶液中存在水解平衡,隨著水的加入弱酸根離子會(huì)水解產(chǎn)生少量的OH-,因此pH變化最大的應(yīng)是③;選項(xiàng)D正確的順序應(yīng)為②>①>③.答案C
例2根據(jù)下列化合物:①NaCl、②NaOH、③HCl、④NH4Cl、⑤CH3COONa、⑥CH3COOH、⑦NH3·H2O、⑧H2O,回答下列問題.
(1)NH4Cl溶液顯性,用離子方程式表示原因,其溶液中離子濃度大小順序?yàn)?
(2)常溫下,pH=11的CH3COONa溶液中,水電離出來的c(OH-)=,在pH=3的CH3COOH溶液中,水電離出來的c(H+)=.
(3)已知純水中存在如下平衡:H2O+H2OH3O++OH-ΔH>0,現(xiàn)欲使平衡向右移動(dòng),且所得溶液顯酸性,可選擇的方法是(填字母序號(hào)).
A.向水中加入NaHSO4固體
B.向水中加Na2CO3固體
C.加熱至100 ℃(此時(shí)pH=6)
D.向水中加入(NH4)2SO4固體
(4)若將等pH、等體積的②NaOH溶液和⑦NH3·H2O溶液分別加水稀釋m倍、n倍,稀釋后兩種溶液的pH仍相等,則mn(填“<”、“>”或“=”).
解析(1)NH4Cl為強(qiáng)酸弱堿鹽,由于NH+4水解,其溶液呈酸性,故其溶液中離子濃度的大小關(guān)系為c(Cl-)>c(NH+4)>c(H+)>c(OH-).(2)CH3COONa溶液中由于醋酸根離子的水解促進(jìn)水的電離,故pH=11的CH3COONa溶液中,水電離出來的c(OH-)=10-3 mol·L-1;在pH=3的CH3COOH溶液中水的電離受到抑制,故水電離出來的c(H+)=10-11 mol·L-1.(3)A項(xiàng)使溶液呈酸性但水的電離平衡向左移動(dòng);B項(xiàng)雖使平衡向右移動(dòng)但溶液呈堿性;C項(xiàng)操作雖使平衡右移但水仍然呈中性;D項(xiàng)中由于NH+4的水解,促進(jìn)水的電離而使溶液呈酸性.(4)由于NH3·H2O是弱電解質(zhì),存在電離平衡,故m
例3NH4Al(SO4)2是食品加工中最為快捷的食品添加劑,用于焙烤食品中;NH4HSO4在分析試劑、醫(yī)藥、電子工業(yè)中用途廣泛.請回答下列問題:
(1)NH4Al(SO4)2可作凈水劑,其理由(用必要的化學(xué)用語和相關(guān)文字說明).
(2)相同條件下,濃度為01 mol·L-1
NH4Al(SO4)2中c(NH+4)(填“等于”、“大于”或“小于”)0.1 mol·L-1
NH4HSO4中c(NH+4).
(3)圖1是01 mol·L-1
電解質(zhì)溶液的pH隨溫度變化的圖像.
①其中符合01 mol·L-1NH4Al(SO4)2的pH隨溫度變化的曲線是(填寫序號(hào)),導(dǎo)致pH隨溫度變化的原因是;
②20 ℃時(shí),01 mol·L-1NH4Al(SO4)2中
2c(SO2-4)-c(NH+4)-3c(Al3+)=.
(4)室溫時(shí),向100 mL 0.1 mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加01mol·L-1NaOH溶液,得到溶液pH與NaOH溶液體積的關(guān)系曲線如圖2所示,試分析圖中a、b、c、d四個(gè)點(diǎn),水的電離程度最大的是;在b點(diǎn),溶液中各離子濃度由大到小的排列順序是.
解析(1)Al3+水解生成的Al(OH)3膠體具有吸附性,即:Al3++3H2OAl(OH)3(膠體)+3H+,Al(OH)3膠體吸附懸浮顆粒使其沉降.
(2)NH4Al(SO4)2與NH4HSO4中的NH+4均發(fā)生水解,但NH4Al(SO4)2中Al3+水解呈酸性抑制NH+4水解,HSO-4電離出H+同樣抑制NH+4水解,因?yàn)镠SO-4電離生成的H+濃度比Al3+水解生成的H+濃度大,所以NH4HSO4溶液中NH+4水解程度比NH4Al(SO4)2溶液中的小.
(3)①NH4Al(SO4)2水解,溶液呈酸性,升高溫度其水解程度增大,pH減小,符合的曲線為Ⅰ.
②根據(jù)電荷守恒,可以求出2c(SO2-4)-c(NH+4)-3c(Al3+)=c(H+)-c(OH-)=10-3mol·L-1(c(OH-)太小,可忽略).
(4)a、b、c、d四個(gè)點(diǎn),根據(jù)反應(yīng)量的關(guān)系,a點(diǎn)恰好消耗完H+,溶液中只有(NH4)2SO4與Na2SO4;b、c、d三點(diǎn)溶液均含有NH3·H2O,(NH4)2SO4可以促進(jìn)水的電離,而NH3·H2O抑制水的電離,a點(diǎn)水的電離程度最大.b點(diǎn)溶液呈中性,即溶液含有(NH4)2SO4、Na2SO4、NH3·H2O三種成分,a點(diǎn)時(shí)c(Na+)=c(SO2-4),b點(diǎn)時(shí)c(Na+)>c(SO2-4),根據(jù)N元素與S元素的關(guān)系,可以得出c(SO2-4)>c(NH+4),故c(Na+)>c(SO2-4)>c(NH+4)>c(OH-)=c(H+).答案(1)Al3+水解生成的Al(OH)3膠體具有吸附性,即Al3++3H2OAl(OH)3(膠體)+3H+,Al(OH)3膠體吸附懸浮顆粒使其沉降從而凈化水.(2)小于;(3)①ⅠNH4Al(SO4)2水解,溶液呈酸性,升高溫度其水解程度增大,pH減?、?0-3mol·L-1(4)ac(Na+)>c(SO2-4)>c(NH+4)>c(OH-)=c(H+)
參考文獻(xiàn):
[1]徐文華.元素推斷題知識(shí)歸納及其應(yīng)用[J].新高考(物理化學(xué)生物),2007,(03):55.
[2]高淑平.推斷元素位置和名稱的技巧和方法[J].高中數(shù)理化,2009,(04):44-45.