2022年高一化學(xué) 第二冊 第三章電離平衡第三節(jié)鹽類的水解(備課資料)大綱人教版
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1、2022年高一化學(xué) 第二冊 第三章 電離平衡 第三節(jié)鹽類的水解(備課資料)大綱人教版 一、電解質(zhì)溶液中有關(guān)離子濃度的判斷 電解質(zhì)溶液中有關(guān)離子濃度的判斷是近年化學(xué)高考的重要題型之一。解此類型題的關(guān)鍵是掌握“兩平衡、兩原理”,即弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽的水解平衡和電解質(zhì)溶液中的電荷守恒、物料平衡原理?,F(xiàn)將此類題的解題方法做如下總結(jié)。 一、弱酸溶液中離子濃度的大小判斷 解此類題的關(guān)鍵是緊抓弱酸的電離平衡。 [例1]0.1 mol·L-1的H2S溶液中所存在離子的濃度由大到小的排列順序是 。 解析:在H2S溶液中有下列平衡: H2S H++HS-
2、 HS- H++S2- 已知多元弱酸的電離以第一步為主,第二步電離較第一步弱得多,但兩步電離都產(chǎn)生H+,因此答案應(yīng)為:c(H+)>c(HS-)>c(S2-)>c(OH-) 弱酸溶液中離子濃度大小的一般關(guān)系是: c(顯性離子)>c(一級電離離子)>c(二級電離離子)>c(水電離出的另一離子) 二、能發(fā)生水解的鹽溶液中離子濃度大小比較 解此類題的關(guān)鍵是抓住鹽溶液中水解的離子。 [例2]在CH3COONa溶液中各離子的濃度由大到小排列順序正確的是( ) A.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+) B.c(CH3COO-)>c(Na+)>c(
3、OH-)>c(H+) C.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-) D.c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+) 解析:在CH3COONa溶液中 CH3COONa====Na++CH3COO- CH3COO-+H2O CH3COOH+OH- 而使c(CH3COO-)降低且溶液呈現(xiàn)堿性,則c(Na+)>c(CH3COO-),c(OH-)>c(H+),又因一般鹽的水解程度較小,則c(CH3COO-)>c(OH-),因此A選項(xiàng)正確。 一元弱酸鹽溶液中離子濃度的一般關(guān)系是: c(不水解離子)>c(水解離子)>c(顯性離子)>c(水電
4、離出的另一離子) [例3]在Na2CO3溶液中各離子的濃度由小到大的排列順序是 解析:在Na2CO3溶液中 Na2CO3====2Na++CO CO+H2O HCO+OH- HCO+H2O H2CO3+OH- CO水解使溶液呈現(xiàn)堿性,則c(OH-)>c(H+),由于CO少部分水解,則c(CO)> c(HCO),HCO又發(fā)生第二步水解,則c(OH-)>c(HCO),第二步水解較第一步弱的多,則c(HCO)與c(OH-)相差不大,但c(H+)比c(OH-)小的多,因此c(HCO)>c(H+)。此題的結(jié)論應(yīng)為:c(H+)<c(HC
5、O)<c(OH-)<c(CO)<c(Na+) 二元弱酸鹽溶液中離子濃度的一般關(guān)系是:c(不水解離子)>c(水解離子)>c(顯性離子)>c(二級水解離子) >c(水電離出的另一離子) [例4]判斷0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中離子濃度的大小關(guān)系。 解析:因NaHCO3====Na++HCO HCO+H2O H2CO3+OH- HCO H++CO NaHCO3的水解程度大于電離程度,因此溶液呈堿性,且c(OH-)>c(CO)。由于少部分水解和電離,則c(Na+)>c(HCO)>c(OH-)>c(CO) 又由于HCO電離產(chǎn)生H+與CO數(shù)目相
6、同,而H2O電離也可產(chǎn)生H+,因此c(H+)>c(CO),則NaHCO3溶液離子濃度由大到小的排列順序?yàn)椋篶(Na+)>c(HCO)>c(OH-)>c(H+)>c(CO) 二元弱酸的酸式鹽溶液中離子濃度大小的一般關(guān)系是: c(不水解離子)>c(水解離子)>c(顯性離子)>c(水電離出的另一離子)>c(電離得到的酸根離子) 三、兩種電解質(zhì)溶液相混合離子濃度的判斷 解此類題的關(guān)鍵是抓住兩溶液混合后生成的鹽的水解情況以及混合時(shí)弱電解質(zhì)有無剩余,若有剩余,則應(yīng)討論弱電解質(zhì)的電離。下面以一元酸,一元堿和一元酸的鹽為例進(jìn)行分析。 1.強(qiáng)酸與弱堿混合 [例5]pH=13的NH3·H2O和pH=1
7、的鹽酸等體積混合后所得溶液中各離子濃度由大到小的排列順序是 。 解析:pH=1的HCl,c(H+)=0.1 mol·L-1,pH=13的NH3·H2O,c(OH-)=0.1 mol·L-1,則NH3·H2O的濃度遠(yuǎn)大于0.1 mol·L-1。因此兩溶液混合時(shí)生成NH4Cl為強(qiáng)酸弱堿鹽,氨水過量,且c(NH3·H2O)>c(NH4Cl),則溶液的酸堿性應(yīng)由氨水決定。即NH3·H2O的電離大于NH的水解,所以溶液中的離子濃度由大到小的順序應(yīng)為: c(NH)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+) 注:強(qiáng)酸弱堿鹽溶液中加入一定量的弱堿解題方法與此題相同。 2.強(qiáng)堿與弱酸
8、混合 [例6]pH=x的NaOH溶液與pH=y的CH3COOH溶液,已知x+y=14,且y<3。將上述兩溶液等體積混合后,所得溶液中各離子濃度由大到小順序正確的是( ) A.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+) B.c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-) C.c(CH3COO-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+) D.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-) 解析:同例5,pH=x的NaOH溶液中,c(OH-)=10-(14-x)mol·L-1,pH=y的CH3COOH溶液中,c(H+)=10-ymol·
9、L-1,因?yàn)閤+y=14。NaOH中c(OH-)等于CH3COOH中c(H+)。因此c(CH3COOH)遠(yuǎn)大于10-ymol·L-1,CH3COOH過量,因此選項(xiàng)中B正確。 上述兩題的特點(diǎn)是pH1+pH2=14,且等體積混合。其溶液中各離子濃度的一般關(guān)系是: c(弱電解質(zhì)的離子)>c(強(qiáng)電解質(zhì)的離子)>c(顯性離子)>c(水電離出的另一離子) 3.強(qiáng)酸弱堿鹽與強(qiáng)酸混合 [例7]0.2 mol·L-1CH3COOK與0.1 mol·L-1的鹽酸等體積混合后,溶液中下列粒子的物質(zhì)的量關(guān)系正確的是( ) A.c(CH3COO-)=c(Cl-)=c(H+)>c(CH3COOH)
10、B.c(CH3COO-)=c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+) C.c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(H+)>c(CH3COOH) D.c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+) 解析:兩溶液混合后CH3COOK+HCl====KCl+CH3COOH,又知CH3COOK過量,反應(yīng)后溶液中CH3COOK、CH3COOH和KCl物質(zhì)的量相等。由于CH3COOH的電離和CH3COO-的水解程度均很小,且CH3COOH的電離占主導(dǎo)地位,因此c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)。 又知c(Cl-)=0.05 mol·L-1,c(CH3COO-)
11、>0.05 mol·L-1,c(CH3COOH)<0.05 mol·L-1。 因此選項(xiàng)中D是正確的。 4.強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽與弱堿或弱酸混合 解析方法同3 四、電解質(zhì)溶液中的電荷守恒和物料平衡 解此類題的關(guān)鍵是抓住溶液呈中性(即陰、陽離子所帶電荷總數(shù)相等)及變化前后原子的個(gè)數(shù)守恒兩大特點(diǎn)。若題中所給選項(xiàng)為陰陽離子的濃度關(guān)系,則應(yīng)考慮電荷守恒;若所給選項(xiàng)等式關(guān)系中包含了弱電解質(zhì)的分子濃度在內(nèi),則應(yīng)考慮物料守恒。 [例8]表示0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中有關(guān)粒子濃度的關(guān)系正確的是( ) A.c(Na+)>c (HCO)>c (CO)>c (H+)>c (OH-) B.c
12、(Na+)+ c (H+)= c (HCO)+ c (CO)+ c (OH-) C. c (Na+)+ c (H+)= c (HCO)+2 c (CO)+ c (OH-) D. c (Na+)= c (HCO)+ c (CO)+ c (H2CO3) 解析:A.NaHCO3溶液因?yàn)樗獯笥陔婋x而呈堿性,因此c(OH-)>c(H+)。 B.應(yīng)考慮電荷守恒,c(CO)前應(yīng)乘以2。 C.電荷守恒符合題意。 D.含弱電解質(zhì)分子應(yīng)考慮物料守恒。在NaHCO3溶液中存在下列關(guān)系: NaHCO3====Na++HCO HCO H++CO HCO+H2O H2CO3
13、+OH- 則c(Na+)=c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)符合題意。 故選C、D。 此類元素守恒題中各粒子之間的關(guān)系一般為:(以下二元弱酸的酸式鹽為例) c(不變化的離子)=c(變化的離子)+c(水解后生成的弱電解質(zhì))+c(電離所得二元弱酸根離子) 二、對鹽類水解程度的理解: 鹽類水解反應(yīng)是中和反應(yīng)的逆反應(yīng),即: 酸+堿鹽+水 不論從酸、堿反應(yīng)開始,還是從鹽水解反應(yīng)開始,一定條件下都能達(dá)到平衡。若鹽的水解程度對某化學(xué)現(xiàn)象的產(chǎn)生起積極作用,則考慮鹽的水解;若鹽的水解程度對化學(xué)現(xiàn)象的產(chǎn)生不起積極作用,則不考慮水解。鹽的水解程度主要決定于鹽的結(jié)構(gòu),次要決定于外部條件。 中
14、和反應(yīng)的趨勢(強(qiáng)對強(qiáng)易反應(yīng)、強(qiáng)對弱能反應(yīng),弱對弱慢反應(yīng))越大,程度越深,則水解反應(yīng)的趨勢(兩強(qiáng)不水解,強(qiáng)弱能水解,兩弱易水解)越小,程度越淺。見下表: 某些鹽的水解情況 名稱 0.1 mol·L-1溶液 h(水解度) pH NH4Cl CH3COONa NaHCO3 Na2CO3 CH3COONH4 0.0085% 0.0085% 0.048% 4.2% 0.56% 5.1 8.8 8 11.6 ≈7 由此可見,對一般鹽(特別是強(qiáng)酸弱堿鹽和強(qiáng)堿弱酸鹽)通常情況下水解趨勢不大,其逆反應(yīng)(中和反應(yīng))趨勢較大。對0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液堿性已
15、較強(qiáng),但水解程度僅有4.2%。對一般弱酸弱堿鹽類通常情況下水解程度也較小,如0.1 mol·L-1 CH3COONH4溶液水解度只有0.56%。所以,通??荚嚨乃庵粵Q定溶液的酸堿性和溶液中離子濃度(或排序問題)。 但有部分弱酸弱堿鹽水解程度較大,如Al2(CO3)3、Al2S3、(NH4)2S等,由于它們的陰陽離子水解產(chǎn)物是易揮發(fā)的氣體或沉淀,離開平衡體系而促進(jìn)水解反應(yīng)進(jìn)行完全。如: 2Al3++3S3-+6H2O====2Al(OH)3↓+3H2S↑ 因此,Al2(CO3)3、Al2S3幾乎百分之百完全水解,不能存在于水溶液中。(NH4)2S溶液的水解度高達(dá)99.9%。 三、兩種鹽
16、溶液混合促進(jìn)水解的討論 鹽溶液混合能相互促進(jìn)水解且趨于完全時(shí)稱之為雙水解。并不是所有的弱酸鹽和弱堿鹽溶液相混合都能發(fā)生雙水解反應(yīng)。因?yàn)槿跛彡庪x子水解可使溶液呈堿性即: An-+H2O HA-(n-1)+OH- 弱堿陽離子水解可使溶液呈酸性即: Bm++mH2O B(OH)m+mH+ 當(dāng)弱酸陰離子和弱堿陽離子同在一水溶液中時(shí),其水解可相互促進(jìn),但這只是具備發(fā)生雙水解反應(yīng)的必要條件。溶液中存在弱酸HA-(n-1)與弱堿B(OH)m、H+與OH-發(fā)生中和反應(yīng)的兩種趨勢,若HA-(n-1)與B(OH)m反應(yīng)趨勢大于H+與OH-反應(yīng)趨勢時(shí),則雙水解反應(yīng)不能發(fā)生;反之發(fā)生
17、雙水解反應(yīng),即雙水解反應(yīng)的充分條件是水解產(chǎn)生的弱酸和弱堿不再發(fā)生中和反應(yīng)。只有具備充分必要條件時(shí)才能發(fā)生雙水解反應(yīng)。如Al3+與CO、HCO、SiO、AlO、SO、HSO、S2-、HS-、ClO-等;Fe3+與CO、HCO、SiO、AlO、ClO-等;NH與AlO、SO等均能發(fā)生趨于完全的雙水解反應(yīng)。 四、兩鹽混合既促進(jìn)水解又促進(jìn)電離的討論: 如將0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液(pH均為8)與同物質(zhì)的量濃度的NaAlO2溶液(pH約為11)等體積混合,只產(chǎn)生白色沉淀Al(OH)3而無氣體產(chǎn)生。其原因是:AlO和HCO都可以水解,且溶液均為堿性,但AlO水解程度大于HCO: Al
18、O+2H2O Al(OH)3+OH- HCO+H2O H2CO3+OH- 使得NaHCO3水解不僅受到限制而且又促進(jìn)如下反應(yīng):HCO+OH-====CO+H2O的發(fā)生,因此上述鹽溶液的混合是既促進(jìn)了AlO的水解,又促進(jìn)了HCO的電離。同理AlO的水解可促進(jìn)HS-、HSO、H2PO等的電離;PO的水解與H2PO的電離也可互相促進(jìn)。 五、兩鹽混合不考慮水解的討論: (1)當(dāng)兩鹽溶液性質(zhì)(酸性或堿性)相同時(shí),且無酸式根離子存在,它們能發(fā)生反應(yīng)生成難溶物時(shí)不考慮水解。如Pb(NO3)2和CuSO4、Na2CO3與BaS、ZnCl2與AgNO3等物質(zhì)它們雖有水解趨勢,
19、但由于復(fù)分解反應(yīng)趨勢更大,故不考慮水解。 (2)當(dāng)兩鹽分別含有強(qiáng)氧化性離子和強(qiáng)還原性離子時(shí)不考慮水解。如FeCl3溶液與KI、Na2S等溶液混合發(fā)生的是氧化還原反應(yīng),故不考慮水解。 (3)當(dāng)兩鹽能發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)時(shí)由于絡(luò)合趨勢大于水解趨勢而不考慮水解。如FeCl3與KSCN溶液反應(yīng)由于生成[Fe(SCN)2]+,故不考慮水解。 (4)當(dāng)兩鹽性質(zhì)相反能生成溶解度更小的鹽時(shí),由于沉淀趨勢大于水解趨勢而不考慮水解。如CuSO4與Na2S、FeCl2與Na2S相混合,發(fā)生的是以下反應(yīng):Cu2++S2-====CaS↓,F(xiàn)e2++S2-====FeS↓而不是生成Cu(OH)2和Fe(OH)2。 六、
20、溶液的酸堿性對鹽水解的影響 水解反應(yīng)常使鹽的溶液呈酸性或堿性??刂迫芤核釅A性可促進(jìn)或抑制水解的程度。如配制FeCl3溶液時(shí)常用相應(yīng)酸(鹽酸)先溶解FeCl3,然后再加水稀釋,就是為了防止Fe3+的水解。 一般對水解后呈酸性的鹽溶液加相應(yīng)酸可抑制水解,加堿性物質(zhì)可促進(jìn)水解。 (摘自《中學(xué)化學(xué)》xx年第11期,作者:呂來東) 七、水解知識的實(shí)際應(yīng)用 水解的知識在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有較為廣泛的應(yīng)用。例如農(nóng)業(yè)上給農(nóng)作物施肥時(shí),不僅要弄清農(nóng)作物的缺肥狀況和農(nóng)作物吸收這些養(yǎng)分的特點(diǎn),還必須清楚地知道每一種成分的性質(zhì)。假如某塊地缺氮和磷,雖然氨水和普照鈣可分別提供氮和磷,但卻不能將氨水和普鈣混合施用,否
21、則磷將轉(zhuǎn)變?yōu)椴荒転橹参镂盏某恋砦?。在工業(yè)生產(chǎn)中,經(jīng)常利用某些物質(zhì)的水解來替代某些物質(zhì)。如工業(yè)除去某些物質(zhì)表面的油脂、工業(yè)制取和吸收單質(zhì)溴時(shí),常采用純堿代替燒堿;泡沫滅火器利用的是小蘇打溶液和硫酸鋁溶液之間的反應(yīng),其原理就是水解,6HaHCO3+Al2(SO4)3====3Na2SO4+6CO2↑+2Al(OH)3↓ 綜合能力訓(xùn)練 1.在0.1 mol·L-1NaHCO3溶液中,下列關(guān)系中不正確的是( ) A. c(Na+)=c(HCO)+c(OH-) B. c(Na+)=)+c(H2CO3)+c(CO) C. c(OH-)= c(H+)+c(H2CO3) D. c(Na+)
22、+ c(H+)= c(HCO+c(OH-)+2 c(CO) 答案:AC 2.25℃、pH=2的酸(HA)溶液和pH=12的堿(BOH)溶液等體積混合,混合溶液pH=5 (1)混合溶液中 離子一定發(fā)生水解反應(yīng)。 (2)在(1)中反指離子水解的離子方程式是 。 3.兩種鈉鹽分別溶于水后,溶液的pH均大于7,露置于空氣中相當(dāng)一段時(shí)間后(不考慮水分揮發(fā)),溶液的pH都近似為7,該兩種溶液呈堿性的有關(guān)離子方程式是 。 答案:ClO-+H2O HClO+OH- SO+ H2O HClO+OH-
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