一 影响盐类水解平衡的因素
1.水中存在电离平衡:H2OH++OH-。若在水中分别加入下列各物质:①NaOH(s)②NH4Cl(s)③Na2CO3(s)④CH3COOH(l)⑤Na(s)⑥K2SO4(s),能促进水的电离,且溶液pH7的是③⑤;能抑制水的电离,且溶液呈酸性的是④。
2.相同浓度的NH4Cl溶液的pH大于盐酸溶液的pH,说明盐的水解程度很小。
3.酸碱中和反应是放热反应,盐的水解反应是吸热反应,盐类水解与酸碱中和反应互为可逆反应。
4.盐类水解是可逆反应,在一定条件下达到水解平衡状态(简称水解平衡)时,盐水解的程度大小主要由盐的本质属性所决定。生成盐的弱酸酸性越弱,其盐中弱酸根离子的水解程度越大;生成盐的弱碱碱性越弱,其盐中弱碱阳离子的水解程度越大,通常称为“越弱越水解”。如0.1mol·L-1NaF与0.1mol·L-1CH3COONa,其pH的大小为NaFCH3COONa。
5.实验探究外界因素对FeCl3水解平衡Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+的影响。
(1)改变溶液浓度对水解平衡的影响
①取一支试管加入1mLFeCl3溶液,观察FeCl3溶液颜色为棕黄色;再加入少量的FeCl3(s),振荡,观察到的现象是溶液颜色加深。
②取一支试管加入1mLFeCl3溶液,再加入5mL蒸馏水,观察到的现象是溶液颜色变浅。
③实验结论是c(Fe3+)增大,水解平衡正向移动。
(2)改变溶液酸碱性对水解平衡的影响
①取一支试管加入1mLFeCl3溶液,再加入2滴盐酸,观察到的现象是溶液颜色变浅。
②取一支试管加入1mLFeCl3溶液,再加入少量的NaHCO3(s),振荡,观察到的现象是产生红褐色沉淀,放出气体。
③实验结论是c(H+)增大,水解平衡逆向移动,减小c(H+),可促进水解。
(3)改变温度对水解平衡的影响
①取一支试管加入1mLFeCl3溶液,放在酒精灯上加热,观察到的现象是溶液逐渐变为红褐色(加深)。
②实验结论是温度升高,水解平衡正向移动。
归纳总结
1.内因——盐本身的性质
酸或碱越弱,其对应的弱酸根离子或弱碱阳离子的水解程度越大,溶液的碱性或酸性越强。
2.外因
①温度:盐的水解是吸热反应,因此升高温度,水解程度增大。
②浓度:盐的浓度越小,电解质离子相互碰撞结合成电解质分子的几率越小,水解程度越大。
③酸碱性:向盐溶液中加入H+,可抑制阳离子水解,促进阴离子水解;向盐溶液中加入OH-,能抑制阴离子水解,促进阳离子水解。
因素
水解平衡
水解程度
水解产生离子的浓度
温度
升高
右移
增大
增大
浓度
增大
右移
减小
增大
减小(即稀释)
右移
增大
减小
外加酸碱
酸
弱碱阳离子的水解程度减小
碱
弱酸根离子的水解程度减小
3.以CH3COONa的水解为例(CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-)填写下表
条件
c(CH3COO-)
c(CH3COOH)
c(OH-)
c(H+)
pH
水解程度
升温
减小
增大
增大
减小
增大
增大
加H2O
减小
减小
减小
增大
减小
增大
加CH3COOH
增大
增大
减小
增大
减小
减小
加CH3COONa(s)
增大
增大
增大
减小
增大
减小
加HCl
减小
增大
减小
增大
减小
增大
加NaOH(s)
增大
减小
增大
减小
增大
减小
1.已知室温时,CH3COOH的电离常数为1.75×10-5,NH3·H2O的电离常数为1.75×10-5。0.1mol·L-1的下列溶液:①CH3COONa、②NH4Cl、③CH3COONH4、④(NH4)2SO4,pH由小到大排列正确的是()
A.①②④③B.①③②④
C.①②③④D.④②③①
答案 D
解析 NH4+水解使溶液pH7;CH3COO-水解使溶液pH7;(NH4)2SO4溶液中的NH4+浓度大于NH4Cl溶液中的NH4+浓度,即(NH4)2SO4中NH4+水解出的c(H+)大于NH4Cl中NH4+水解出的c(H+),故(NH4)2SO4溶液的pH小于NH4Cl溶液;CH3COOH与NH3·H2O电离常数相等,CH3COONH4溶液的pH=7。
2.在一定条件下,Na2CO3溶液中存在如下平衡:CO32-+H2OHCO3-+OH-,下列说法正确的是()
A.稀释溶液,平衡正向移动,)2-增大
B.通入CO2,平衡逆向移动,溶液pH减小
C.加入NaOH固体,平衡逆向移动,pH减小
D.升高温度,)2-增大
答案 D
解析 A项,稀释溶液平衡正向移动且Ka1=)2-,Ka1不变,A项不正确;B项,通入CO2,CO2+2OH-===CO32-+H2O,c(OH-)减小,平衡正向移动,B项不正确;C项,加入NaOH固体,平衡逆向移动,但溶液中c(OH-)增大,pH增大,C项不正确;D项,升高温度,平衡正向移动,)2-增大,D项正确。
二 盐类水解反应的应用
1.在工农业生产和日常生活中的应用
(1)热的纯碱液去油污效果更好
纯碱(Na2CO3)水解呈碱性,加热能促进水解,溶液的碱性增强,热的纯碱溶液去污效果增强。有关的离子方程式是CO32-+H2OHCO3-+OH-、HCO3-+H2OH2CO3+OH-。
(2)明矾(铝盐)用作净水剂
明矾溶于水电离产生的Al3+水解,生成的Al(OH)3胶体表面积大,吸附水中悬浮的杂质而使水变澄清。有关的离子方程式是Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+。
(3)泡沫灭火剂
泡沫灭火器内所盛装药品分别是NaHCO3溶液和Al2(SO4)3溶液,在使用时将两者混合,铝离子的水解会促进碳酸氢根离子的水解,从而使水解完全,而产生CO2和Al(OH)3。其水解方程式为Al3++3HCO3-===Al(OH)3↓+3CO2↑。
(4)铵态氮肥不能与草木灰混合使用
因为NH4+在水溶液中能发生水解生成H+,CO32-在水溶液中水解产生OH-,当二者同时存在时,二者水解产生的H+和OH-能发生中和反应,使水解程度都增大,铵盐水解产生的NH3·H2O易挥发而降低了肥效。
(5)在工业生产中广泛应用
①焊接工业上用氯化铵作为金属的除锈剂,是因为NH4Cl水解溶液呈酸性,从而与金属表面的锈发生反应而除去。
②工业制备某些无水盐时,不能用蒸发结晶的方法,如由MgCl2·6H2O制无水MgCl2要在HCl气流中加热,否则:MgCl2·6H2O△=====Mg(OH)2+2HCl↑+4H2O。
③工业上利用水解制备纳米材料等。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。
2.在化学实验中的应用
(1)某些强酸弱碱盐在配制溶液时因水解而浑浊,需加相应的酸来抑制水解,如在配制FeCl3溶液时常加入少量盐酸来抑制FeCl3水解。
(2)某些弱酸强碱盐水解呈碱性,用玻璃试剂瓶贮存时,不能用玻璃塞,如Na2CO3溶液、NaF溶液等不能贮存于磨口玻璃瓶中。
(3)判断加热浓缩某些盐溶液的产物,如加热浓缩FeCl3溶液,FeCl3水解生成Fe(OH)3和HCl,由于盐酸易挥发,使水解平衡向右移动,蒸干后得到的物质为Fe(OH)3。
(4)制备胶体:将饱和FeCl3溶液滴入沸水中因水解而得到红褐色Fe(OH)3胶体。
(5)判断酸碱中和反应至pH=7时酸或碱的相对用量,如用氨水与盐酸反应至pH=7时是氨水过量。
(6)判断溶液中离子能否大量共存,如Al3+与HCO3-等因水解互相促进不能大量共存。
(7)除去酸性MgCl2溶液中的FeCl3,根据FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl,加入MgO或MgCO3促进Fe3+的水解,使FeCl3转化为Fe(OH)3沉淀而除去。
(8)NH4+与CO32-、HCO3-能大量共存,因为单独的NH4+水解程度很微弱,NH4+与CO32-、HCO3-虽能相互促进水解,但由于生成的NH3·H2O、H2CO3浓度非常小,不会生成NH3、CO2气体而脱离平衡体系。
3.盐溶液蒸干后产物的判断方法
加热盐溶液,需分析盐溶液水解生成的酸:如果是易挥发性酸,如AlCl3、FeCl3等溶液,最终得到的是金属氧化物;如果是难挥发性酸,如MgSO4、Fe2(SO4)3等溶液,最终得到它们的溶质固体。
不同类型盐蒸干产物的判断
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
1.影响盐类水解的因素
越弱越水解,越热越水解,
越稀越水解,加酸、碱抑制或促进水解。
3.下列关于盐类水解的应用中,说法正确的是()
A.加热蒸干Na2CO3溶液,最后可以得到NaOH和Na2CO3的混合固体
B.除去MgCl2中的Fe3+,可以加入NaOH固体
C.明矾净水的反应:Al3++3H2OAl(OH)3+3H+
D.加热蒸干KCl溶液,最后得到KOH固体(不考虑CO2的反应)
答案 C
解析 A项,加热蒸发Na2CO3溶液,得不到NaOH,虽然加热促进CO32-水解,但生成的NaHCO3又与NaOH反应生成了Na2CO3;B项,Mg2+和Fe3+均可与OH-反应生成沉淀,且引入了新杂质Na+;D项,KCl不水解,不可能得到KOH固体。
4.下列说法中不正确的是(填序号)。
①向FeCl3或CuSO4溶液中加入镁粉有气泡产生
②制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法
③NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放在玻璃试剂瓶中
④用热的纯碱溶液洗去油污是因为Na2CO3可直接与油污反应
⑤明矾能水解生成Al(OH)3胶体,可作净水剂
⑥用Na2S溶液和AlCl3溶液混合制备Al2S3
⑦ZnCl2与NH4Cl溶液可用作焊接金属的除锈剂
⑧将固体FeCl3溶解于适量蒸馏水配制FeCl3溶液
答案 ④⑧6
5.判断下列各组离子能否大量共存,能大量共存的划“√”,不能大量共存的划“×”
(1)NH4+、Cl-、NO3-、Na+(√)
(2)CO32-、NH4+、Cl-、Na+(√)
(3)中性溶液中:Fe3+、Cl-、NO3-、Na+(×)
(4)含0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中:Fe3+、Cl-、NO3-、Na+(×)
6.将下列固体物质溶于水,再将其溶液加热,蒸发结晶、再灼烧,得到化学组成与原固体物质相同的是()
①胆矾 ②氯化铝 ③硫酸铝 ④氯化铜
A.③B.①④C.①②③D.全部
答案 A
解析 ①胆矾经一系列转化得CuSO4固体;②AlCl3最终得到Al2O3;④CuCl2最终得到CuO。
1.下列过程或现象与盐类水解无关的是()
A.纯碱溶液去油污
B.钢铁在潮湿的环境下生锈
C.加热氯化铁溶液颜色变深
D.浓硫化钠溶液有臭味
答案 B
解析 钢铁在潮湿的环境中生锈是因为钢铁发生原电池反应被腐蚀;D项中,浓硫化钠溶液有臭味,是因为S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-,H2S有臭味,与水解有关。
2.对滴有酚酞溶液的下列溶液,操作后颜色变深的是()
A.明矾溶液加热
B.CH3COONa溶液加热
C.氨水中加入少量NH4Cl固体
D.小苏打溶液中加入少量NaCl固体
答案B
解析 本题考查外界条件对盐类水解及电离平衡的影响。盐类水解是吸热的,因此加热有利于水解反应向正反应方向移动,明矾中的Al3+水解,方程式为Al3++3H2OAl(OH)3+3H+,加热时酸性会增强,A项不正确;CH3COONa水解显碱性,方程式为CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,加热时碱性会增强,所以溶液颜色会变深,B项正确;氨水显碱性,溶液中存在电离平衡:NH3·H2ONH4++OH-,加入少量NH4Cl固体,会增大NH4+的浓度,抑制一水合氨的电离,从而降低碱性,颜色会变浅,C项不正确;NaHCO3属于强电解质,电离方程式为NaHCO3===Na++HCO3-,HCO3-同时存在电离和水解平衡,方程式为HCO3-H++CO32-,HCO3-+H2OH2CO3+OH-,由于水解程度大于电离程度,所以NaHCO3溶液显弱碱性,但加入少量NaCl固体时,对两个平衡不会产生影响,即颜色不发生变化,D项不正确。
3.在Al3++3H2OAl(OH)3+3H+的平衡体系中,要使平衡向水解方向移动,且使溶液的pH增大,应采取的措施是()
A.加热B.通入HCl
C.加入适量Na2CO3(s)D.加入NaCl溶液
答案D
解析 加热能使平衡向水解方向移动,c(H+)增大,pH减小,故A项不符合题意;通入HCl能增大c(H+),抑制了水解,且pH减小,故B项也不符合题意;加入适量Na2CO3(s),由于发生2Al3++3CO32-+3H2O===2Al(OH)3↓+3CO2↑,相互促进水解,但pH不增大,故C项不符合题意;加入NaCl溶液,相当于加水稀释,能促进水解,但因加入NaCl溶液稀释引起c(H+)变小,故pH也增大,因而D项符合题意。
4.为使Na2S溶液中c(S2-)c(Na+)的值减小,可加入的物质是()
①盐酸 ②适量的NaOH溶液 ③适量的KOH溶液 ④适量的KHS溶液
A.①②B.②③C.③④D.①④
答案 C
解析 在Na2S溶液中存在S2-+H2OHS-+OH-。①中加入盐酸,H+中和OH-,水解平衡右移,c(S2-)减小,c(S2-)c(Na+)的值增大;②中加入适量的NaOH溶液,c(OH-)增大,平衡左移,c(S2-)增大,但c(Na+)增大得更多,故c(S2-)c(Na+)的值增大;③中加入适量的KOH溶液,c(OH-)增大,平衡左移,n(S2-)增大而n(Na+)不变,故c(S2-)c(Na+)的值减小;④中加入适量的KHS溶液,c(HS-)增大,平衡左移,n(S2-)增大而n(Na+)不变,故c(S2-)c(Na+)的值减小。
5.下列说法中正确的是()
A.AlCl3溶液和Al2(SO4)3溶液加热,蒸发,浓缩结晶,灼烧,所得固体的成分相同
B.配制FeCl3溶液时,将FeCl3固体溶解在硫酸中,后再加水稀释到所需的浓度
C.向CuCl2溶液中加入CuO,调节pH可除去溶液中混有的Fe3+
D.泡沫灭火器中常使用的原料是Na2CO3和Al2(SO4)3
答案 C
解析 A项不正确,AlCl3和Al2(SO4)3水解方程式为AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl,Al2(SO4)3+6H2O2Al(OH)3+3H2SO4,加热,由于盐酸易挥发,促进水解,硫酸难挥发,抑制水解,故前者得到Al2O3,后者得到Al2(SO4)3;B项不正确,FeCl3固体溶于硫酸中,会引入杂质SO42-;C项正确,由于Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,加入CuO消耗H+,会促进水解生成Fe(OH)3沉淀,除去Fe3+;D项不正确,为加快产生CO2的速率,泡沫灭火器中使用的原料是NaHCO3和Al2(SO4)3。
6.回答下列问题:
(1)已知:H2S:Ka1=1.3×10-7Ka2=7.1×10-15
H2CO3:Ka1=4.3×10-7Ka2=5.6×10-11
CH3COOH:Ka=1.8×10-5
NH3·H2O:Kb=1.8×10-5
①常温下,0.1mol·L-1Na2S溶液和0.1mol·L-1Na2CO3溶液,碱性更强的是,其原因是。
②25℃时,CH3COONH4溶液显性。NaHCO3溶液的pH(填“大于”或“小于”)CH3COONa溶液的pH。
③NH4HCO3溶液显性,原因是
。
(2)25℃时,H2SO3HSO3-+H+的电离常数Ka=1.0×10-2,则该温度下NaHSO3的水解常数Kh=;若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中)-将(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)能证明Na2SO3溶液中存在SO32-+H2OHSO3-+OH-水解平衡的事实是(填字母,下同)。
A.滴入酚酞溶液变红,再加H2SO4溶液红色褪去
B.滴入酚酞溶液变红,再加BaCl2溶液后产生沉淀且红色褪去
C.滴入酚酞溶液变红,再加氯水后红色褪去
(4)已知:Ka(HClO2)=1.1×10-2,Ka(CH3COOH)=1.8×10-5。25℃时,浓度均为0.1mol·L-1的NaClO2溶液和CH3COONa溶液,两溶液中c(ClO2-)(填“”、“”或“=”)c(CH3COO-)。若要使两溶液的pH相等应。
a.向NaClO2溶液中加适量水
b.向NaClO2溶液中加适量NaOH
c.向CH3COONa溶液中加CH3COONa固体
d.向CH3COONa溶液中加适量的水
(5)在空气中直接加热CuCl2·2H2O晶体得不到纯的无水CuCl2,原因是(用化学方程式表示)。由CuCl2·2H2O晶体得到纯的无水CuCl2的合理方法是。
答案 (1)①Na2S溶液 H2S的Ka2小于H2CO3的Ka2,Na2S更容易水解 ②中 大于 ③碱 NH3·H2O的KbH2CO3的Ka1,故NH4+的水解程度小于HCO3-的水解程度
(2)1.0×10-12 增大
(3)B
(4)bc
(5)CuCl2·2H2O△=====Cu(OH)2+2HCl↑ 在干燥的HCl气流中加热脱水
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