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化学选择性必修1第三节 盐类的水解背景图ppt课件
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这是一份化学选择性必修1第三节 盐类的水解背景图ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了抑制Fe3+水解，水解平衡常数，课堂回眸等内容，欢迎下载使用。
一、影响盐类水解的主要因素1.主要因素——盐的本性
2.外界条件填写外界条件对FeCl3水解平衡的影响:FeCl3水解的离子方程式为_______________________。
Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+
【巧判断】(1)向Na2CO3溶液中加入少量Ca(OH)2固体,C 水解平衡左移,pH减小( )提示:×。C 与Ca2+反应,使C +H2O HC +OH-,平衡左移,但是加入Ca(OH)2固体,会引入OH-,pH增大。
(2)加热CH3COONa溶液,溶液中 的值将减小。( )提示:√。加热,水解平衡右移,c(CH3COO-)减小,c(Na+)不变,故 的值将减小。
二、盐类水解的应用1.热纯碱溶液去油污:纯碱水解的离子方程式为_____________________。加热促进____的水解,溶液碱性_____,去污能力增强。2.盐溶液的配制和保存:配制、保存FeCl3等易水解的盐溶液时,加入少量盐酸的目的是____________。
C +H2O HC +OH-
3.盐类作净水剂:铝盐、铁盐等部分盐类水解生成胶体,有较强的吸附性,常用作净水剂。如明矾水解的离子方程式为_____________________________。4.制备胶体:向沸水中滴加FeCl3饱和溶液,并加热至沸腾以增大Fe3+的水解程度,从而制备Fe(OH)3胶体。
Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+
5.制备无机化合物:如用TiCl4制备TiO2。其反应的方程式为TiCl4+(x+2)H2O(过量) TiO2·xH2O↓+4HCl。6.化肥的施用:例如草木灰与铵态氮肥不能混合施用,否则会使肥效损耗。这是两种盐发生水解相互促进反应放出氨气的缘故。
【情境·思考】泡沫灭火器的外壳是铁皮制成的,内装碳酸氢钠与发沫剂的混合溶液,另有一玻璃瓶内胆,装有硫酸铝水溶液。当使用时将筒身颠倒过来,碳酸氢钠和硫酸铝两溶液混合后发生化学作用,产生大量气体泡沫,火就被扑灭。你能解释其中的道理吗?
提示:碳酸氢钠和硫酸铝两溶液混合后,发生水解相互促进反应进行,产生大量CO2气体和Al(OH)3沉淀。离子方程式为:3HC +Al3+====3CO2↑+Al(OH)3↓。
【想一想】碳酸钠的水解分两步:C +H2O HC +OH- Kh1HC +H2O H2CO3+OH- Kh2
请思考:Kh1与Kh2的大小关系如何?请解释原因。提示:Kh1>Kh2。由水解常数与电离常数的表达式可知Kh1= ,Kh2= ,由于Ka1>Ka2,则Kh1>Kh2。
知识点一 盐类水解的影响因素【重点释疑】1.内因酸或碱越弱,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。
【易错提醒】(1)稀溶液中,盐的浓度越小,水解程度越大,但由于溶液体积的增大是主要的,故水解产生的H+或OH-的浓度是减小的,则溶液酸性(或碱性)越弱;(2)向CH3COONa溶液中加入少量冰醋酸,并不会与CH3COONa溶液水解产生的OH-反应而使平衡向水解方向移动,原因是体系中c(CH3COOH)增大是主要因素,会使平衡CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-左移。
【思考·讨论】(1)在Na2SO3溶液中滴加酚酞,溶液变红色,若在该溶液中滴入过量的BaCl2溶液,现象是什么?并结合离子方程式,运用平衡原理进行解释。
提示:产生白色沉淀,且红色褪去。在Na2SO3溶液中,S 水解:S +H2O HS +OH-,加入BaCl2后,Ba2++S ====BaSO3↓(白色),由于c(S )减小,S 水解平衡左移,c(OH-)减小,红色褪去。
(2)MgO可除去MgCl2溶液中的Fe3+,其原理是什么?提示:溶液中存在Fe3++H2O Fe(OH)3+3H+,加入MgO,MgO和H+反应,使c(H+)减小,平衡右移,生成Fe(OH)3沉淀除去。
(3)将镁条投入浓NH4Cl溶液中,有H2、NH3两种气体产生,利用有关离子方程式分析原因。 提示:NH4Cl溶液中发生水解NH4+H2O NH3·H2O+H+、加入镁条发生Mg+2H+====Mg2++H2↑,促进水解平衡右移,产生大量NH3·H2O,NH3·H2O====NH3↑+H2O,产生NH3。
【案例示范】【典例】(2020·菏泽高二检测)室温下,将0.05 ml Na2CO3固体溶于水配成100 mL溶液,向溶液中加入下列物质,有关结论正确的是( )
【解题指南】解答本题时注意以下两点:(1)向Na2CO3溶液中加水,C 的水解平衡右移,但c(OH-)减小。(2)NaHSO4溶于水时完全电离,电离出Na+、H+与S 。
【解析】选B。室温下,将0.05 ml Na2CO3固体溶于水配成100 mL溶液,溶液中存在C +H2O HC +OH-,溶液呈碱性;加入50 mL 1 ml·L-1H2SO4,H2SO4与Na2CO3恰好反应,则反应后的溶液溶质为Na2SO4,故根据物料守恒,反应结束后c(Na+)=2c(S ),A项错误;向溶液中加入0.05 ml CaO,则CaO+H2O====Ca(OH)2,c(OH-)增大,且Ca2++ C ====CaCO3↓,使C +H2O HC +OH-
平衡左移,c(HC )减小,故 增大,B项正确;加入50 mL水,溶液体积变大,C +H2O HC +OH-平衡右移,但c(OH-)减小,即由水电离的c(OH-)减小,在Na2CO3溶液中由水电离出的H+、OH-相等,故由水电离出的c(H+)·c(OH-)减小,C项错误;原Na2CO3溶液呈碱性,
加入0.1 ml NaHSO4固体,NaHSO4为强酸酸式盐,电离出的H+与C 完全反应,反应后溶液为Na2SO4溶液,溶液呈中性,故溶液pH减小,引入了Na+,故c(Na+)增大,D项错误。
【母题追问】(1)Na2CO3溶液中加入50 mL 1 ml·L-1H2SO4后,水的电离程度如何变化? 提示:水的电离程度减小。由于Na2CO3溶液中C 水解促进了水的电离。加入50 mL 1 ml·L-1H2SO4后,H2SO4与Na2CO3恰好反应,则反应后的溶液溶质为Na2SO4,Na2SO4对水的电离没有影响,溶液呈中性,水的电离程度减小。
(2)Na2CO3溶液加水稀释后,溶液中c(H+)·c(OH-)是否变化。 提示:不变。溶液中c(H+)·c(OH-)=Kw,水的离子积仅与温度有关,温度不变,水的离子积不变。
【迁移·应用】为了使Na2S溶液中, 的比值变小,可采取的措施是( )①加适量盐酸 ②加适量NaOH(s) ③加适量KOH(s)④加适量KHS(s) ⑤加水 ⑥通H2S(g) ⑦加热A.②③④B.①②⑤⑥⑦C.②③D.③④
【解析】选D。欲使溶液中 的比值变小,即使c(S2-)增大,从S2-+H2O HS-+OH-的平衡角度分析,增加c(OH-)或c(HS-)可抑制S2-水解,使平衡向左移动,但不能加入Na+。显然③④可以,②不可以。①发生反应:2H++S2-====H2S,使比值变大,⑤⑦促进Na2S水解,使比值变大。通入H2S后,发生如下反应:H2S+S2-====2HS-,使比值变大。
【补偿训练】1.在Al3++3H2O Al(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( )①加热 ②通入HCl ③加入适量NaOH(s) ④加入NaCl溶液A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【解析】选C。加热能使平衡向水解方向移动,c(H+)增大,pH减小,①错误; 通入HCl能增大c(H+),抑制了水解,且pH减小,②错误;加入适量NaOH(s),由于发生反应:H++OH-====H2O,引起c(H+)减小,使平衡向水解方向移动,且pH增大,③正确;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,④正确。
2.Na2CO3溶液在稀释过程中,溶液中下列哪些量逐渐增大( )A.c(H+)B.c(OH-)C.pHD.
【解析】选A。Na2CO3溶液中C 发生水解反应:C +H2O HC +OH-,加水稀释,平衡向正反应方向移动,但c(OH-)减小,则pH减小,因Kw不变,故c(H+)增大;又因为 所以该比值减小。
3.(2020·锦州高二检测)下列关于盐类水解的说法错误的是( )A.在纯水中加入能水解的盐一定促进水的电离B.常温下,醋酸分子不可能存在于pH>7的碱性溶液中C.在NH4Cl溶液中加入稀盐酸能抑制N 水解D.加热CH3COONa溶液,溶液中 的值将减小
【解析】选B。盐类水解促进水的电离,A项正确;常温下,CH3COONa溶液呈碱性,溶液中CH3COO-水解能生成CH3COOH,B项错误;溶液中N 水解使溶液显酸性,加入稀盐酸能抑制N 的水解,C项正确;加热CH3COONa溶液,CH3COO-的水解程度增大,c(CH3COO-)减小,c(Na+)不变,则 的值减小,D项正确。
【素养提升】 纯碱,化学名称是碳酸钠,俗名苏打,它是重要的化工产品,广泛用于玻璃、肥皂、纸浆、洗涤剂、石油炼制等。
现有常温下0.1 ml·L-1纯碱溶液。(1)你认为该溶液呈碱性的原因是什么?(用离子方程式表示)请设计一个简单的实验证明你的观点。(2)同学甲认为溶液中Na2CO3的水解是微弱的,发生水解的C 不超过其总量的10%,请你设计实验证明该同学的观点是否正确。
(3)同学乙发现生活中人们常常使用纯碱去除油污,并且纯碱水的温度越高,去污效果越好,你知道其中原因吗?(已知:碱性越强油污越容易除去。)
【解析】(1)纯碱不是碱,其溶液呈碱性的原因是C 的水解,证明该观点正确与否的出发点是把能发生水解的离子消耗掉,看无水解离子的情况下滴加酚酞溶液是否发生变化。
(2)离子是微观的,发生水解的量是看不到的,但水解的后果——溶液酸碱性和酸碱度是可以测量的,可以用测溶液pH的方法测定水解程度。(3)纯碱溶液中碳酸钠水解显碱性,可以去除油污。水解过程是吸热的,当温度升高,水解平衡右移,溶液的碱性增强,油污越容易除去。
答案:(1)C +H2O HC +OH- 向纯碱溶液中滴加数滴酚酞后,溶液呈红色;然后逐滴加入氯化钙至过量,若溶液的红色逐渐变浅直至消失,则说明纯碱溶液呈碱性是由C 引起的,故上述观点正确
(2)用pH试纸,测常温下0.1 ml·L-1的纯碱溶液的pH,若pH>12,则该同学观点正确;若pH<12,则该同学观点不正确(3)水解过程是吸热的,当温度升高,水解平衡右移,溶液的碱性增强
知识点二 盐类水解原理的应用【重点释疑】1.在科学研究中的应用:
2.在生产生活中的应用:
3.盐溶液蒸干灼烧产物的判定:(1)强酸强碱盐溶液和水解生成难挥发性酸的盐溶液,蒸干后一般得到原物质,如CuSO4溶液蒸干得CuSO4固体,Na2SO4溶液蒸干得Na2SO4固体。盐溶液水解生成易挥发性酸时,蒸干后一般得到对应的弱碱,如AlCl3、FeCl3溶液蒸干后一般得到Al(OH)3、Fe(OH)3,若灼烧则会生成Al2O3、Fe2O3。
(2)考虑盐受热时是否分解。因为Ca(HCO3)2、KMnO4、NH4Cl固体受热易分解,因此蒸干Ca(HCO3)2溶液得CaCO3固体;蒸干KMnO4溶液得K2MnO4和MnO2的混合物;蒸干NH4Cl溶液不能得到固体。(3)还原性盐在蒸干时会被O2氧化。例如,Na2SO3溶液蒸干得到Na2SO4;FeSO4溶液蒸干会得到Fe2(SO4)3和Fe2O3。
(4)其他需要考虑的方面。例如,蒸干Na2CO3溶液时,由于C 分两步水解,第二步水解非常微弱,所以蒸干Na2CO3溶液所得固体仍为Na2CO3。蒸干NaHCO3溶液时,析出NaHCO3固体,继续灼烧,NaHCO3分解为Na2CO3固体。
【思考·讨论】(1)如何除去CuCl2溶液中混有的Fe3+? 提示:向溶液中加入CuO、Cu (OH)2或CuCO3,消耗H+,促进Fe3+的水解,使Fe3+转化成Fe(OH)3沉淀而除去。
(2)蒸干并灼烧Al2(SO4)3溶液,能得到Al2O3吗?提示:得不到Al2O3。Al2(SO4)3溶液中存在:Al3++3H2O Al(OH)3+3H+,加热,平衡右移,但硫酸难挥发,当溶液蒸干时,又重新生成Al2(SO4)3,故蒸干并灼烧Al2(SO4)3溶液得到Al2(SO4)3。
【案例示范】【典例】下列问题与盐类水解有关的是( )①NH4Cl与ZnCl2溶液可作焊接金属中的除锈剂②用NaHCO3与Al2(SO4)3两种溶液可作泡沫灭火剂③草木灰与铵态氮肥不能混合施用④实验室盛放碳酸钠溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞⑤加热蒸干AlCl3溶液得到Al(OH)3固体A.①②③ B.②③④ C.①④⑤D.①②③④⑤
【解题指南】解答本题需注意以下三点:(1)弱碱阳离子水解溶液显酸性,弱酸阴离子水解溶液显碱性。(2)能发生水解的阳离子与阴离子互相促进水解。(3)盐酸具有挥发性。
【解析】选D。①中NH4Cl与ZnCl2溶液水解均显酸性,可除去金属表面的锈;②HC 与Al3+水解相互促进,产生二氧化碳,可作灭火剂;③草木灰的主要成分碳酸钾水解显碱性,而铵态氮肥水解显酸性,因而不能混合施用;④碳酸钠溶液水解显碱性,而磨口玻璃塞中的二氧化硅会与碱反应生成硅酸钠将瓶塞与瓶口黏结,因此盛放碳酸钠的试剂瓶应用橡胶塞;⑤AlCl3溶液中存在水解平衡:
AlCl3+3H2O Al(OH)3+3HCl,加热时,HCl挥发使平衡不断右移,最终得到Al(OH)3固体。
【母题追问】(1)Na2CO3的碱性比NaHCO3强,为什么不用Na2CO3溶液作泡沫灭火剂?提示:虽然Na2CO3的碱性比NaHCO3强,但Na2CO3分步水解,与Al2(SO4)3反应产生泡沫的速率比NaHCO3慢,因此不能用作泡沫灭火剂。
(2)除了Na2CO3,还有哪些试剂不能用磨口玻璃塞的试剂瓶储存?提示:因为玻璃的主要成分是SiO2、硅酸钠、硅酸钙,SiO2能和碱反应,因此能和玻璃的成分反应的试剂(NaOH、Na2S、Na2SiO3、KOH等)都不能用磨口玻璃塞的试剂瓶。
【迁移·应用】1.实验室配制硫酸铁溶液时,先把硫酸铁晶体溶解在较浓的硫酸中,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.提高硫酸铁的溶解度D.提高溶液的pH
【解析】选B。配制Fe2(SO4)3溶液时,加入H2SO4的目的是抑制Fe3+的水解。
2.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.铁生锈C.加热FeCl3溶液颜色变深D.浓硫化钠溶液有臭味
【解析】选B。A项是纯碱发生水解生成碱,油污在碱性条件下水解;B项是Fe与空气中O2、H2O作用发生氧化还原反应,与水解无关;C项是加热促进了FeCl3水解;D项是因为水解产生了H2S气体。
【补偿训练】1.下列根据反应原理设计的应用,不正确的是( )A.C +H2O HC +OH- 热的纯碱溶液清洗油污B.Al3++3H2O Al(OH)3+3H+ 明矾净水C.TiCl4+(x+2)H2O(过量) TiO2·xH2O↓+4HCl用TiCl4制备TiO2D.SnCl2+H2O Sn(OH)Cl+HCl 配制氯化亚锡溶液时加入氢氧化钠
【解析】选D。A项,加热使平衡向右移动,溶液碱性增强,有利于除油污;D项,根据平衡移动原理可知,向溶液中加入氢氧化钠,平衡向氯化亚锡水解的方向移动,错误。
2.实验室有下列试剂:①NaOH溶液 ②水玻璃③Na2S溶液 ④NH4Cl溶液 ⑤浓硫酸,其中必须用带橡胶塞的试剂瓶保存的是( ) A.①④⑤B.①②③C.①②④D.②④⑤【解析】选B。由于玻璃中的成分之一SiO2能和NaOH反应生成矿物胶Na2SiO3,故碱及碱性溶液必须用橡胶塞。
【素养提升】2019年中国地质大学(武汉)新校区开展了“身边的化学”年度秀,让同学们“get”生活妙招,如 “一杯矿泉水摇身成为草莓牛奶”、“自制护手霜”,这次该校化学院“Chemistry Shw——身边的化学”年度秀活动,吸引数百名师生围观。
请同学们利用化学知识来分析一下下列问题的化学原理:(1)实验室在配制Cu(NO3)2的溶液时,常将Cu(NO3)2固体先溶于较浓的硝酸中,再用蒸馏水稀释到所需的浓度,其目的是______________________。 (2)FeCl3净水的原理是________________(用离子方程式表示);将AlCl3溶液蒸干,灼烧,最后得到的主要固体产物是________ (写化学式)。
(3)已知草酸是二元弱酸,常温下测得0.1 ml·L-1的KHC2O4的pH为4.8,则此KHC2O4溶液中c(C2 )____________c(H2C2O4)(填“大于”“小于”或“等于”)。
(4)泡沫灭火器内装有NaHCO3饱和溶液,该溶液呈碱性的原因是_____________________(用离子方程式表示);灭火器内另一容器中装有Al2(SO4)3溶液,该溶液呈酸性的原因是____________________(用离子方程式表示);当意外失火时,使泡沫灭火器倒过来摇动即可使药液混合,喷出大量的白色泡沫,阻止火势蔓延,其相关的离子方程式为________________。
【解析】(1)在配制Cu(NO3)2溶液时,Cu2+会发生水解:Cu2++2H2O Cu(OH)2+2H+,故常将Cu(NO3)2固体先溶于较浓的硝酸中,再用蒸馏水稀释到所需的浓度,以此抑制Cu2+的水解;
(2)Fe3+水解产生Fe(OH)3胶体,能够吸附水中悬浮的杂质形成沉淀而除去,从而达到净水的目的,其反应原理用离子方程式表示为Fe3++3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+;AlCl3溶液在加热时水解生成Al(OH)3,生成的HCl易挥发,蒸干后最终生成Al(OH)3,Al(OH)3不稳定,在灼烧时分解生成Al2O3;
(3)HC2 电离生成C2 ,HC2 水解生成H2C2O4,由KHC2O4的pH为4.8可知,HC2 的电离程度大于其水解程度,故KHC2O4溶液中c(C2 )大于c(H2C2O4);
(4)碳酸氢钠溶液中碳酸氢根离子的水解程度大于其电离程度,溶液显碱性,水解离子方程式为HC +H2O H2CO3+OH-;硫酸铝是强酸弱碱盐,Al3+能水解使溶液中氢离子浓度大于氢氧根离子浓度而导致其溶液呈酸性,水解离子方程式为Al3++3H2O Al(OH)3+3H+;碳酸氢钠和硫酸铝在水溶液中能相互促进水解,生成二氧化碳和氢氧化铝,离子方程式为3HC +Al3+====Al(OH)3↓+3CO2↑。
答案:(1)抑制Cu2+的水解(2)Fe3++3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+ Al2O3 (3)大于(4)HC +H2O H2CO3+OH- Al3++3H2O Al(OH)3+3H+ 3HC +Al3+====Al(OH)3↓+3CO2↑
知识点三 溶液中离子浓度的比较【重点释疑】1.判断粒子浓度关系的三个守恒规律
2.溶液中离子浓度的大小比较:(1)不同溶液中同一离子浓度的比较。要看溶液中其他离子对其影响的因素。例如:在相同物质的量浓度的下列溶液中:a.NH4Cl、b.CH3COONH4、c.NH4HSO4,c(N )由大到小的顺序:c>a>b。
(2)同一溶液中不同离子浓度的大小比较。
(3)混合溶液中各离子浓度的比较。根据电离程度、水解程度的相对大小分析。①分子的电离大于相应离子的水解例如:等物质的量浓度的NH4Cl与NH3·H2O混合溶液中,c(N )>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)。
②分子的电离小于相应离子的水解例如:在0.1 ml·L-1的NaCN和0.1 ml·L-1的HCN溶液的混合液中,各离子浓度的大小顺序为c(HCN)>c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)。
(4)抓“四点”,突破酸碱中和滴定曲线中的粒子浓度关系。①抓反应“一半”点,判断是什么溶质的等量混合。②抓“恰好”反应点,生成的溶质是什么,判断溶液的酸碱性。
③抓溶液的“中性”点,生成什么溶质,哪种物质过量或不足。④抓反应的“过量”点,溶液中的溶质是什么,判断哪种物质过量。
实例分析:向CH3COOH溶液中逐滴加入NaOH溶液,溶液pH与加入NaOH溶液的关系如图所示:(注:a点为反应一半点,b点呈中性,c点恰好完全反应,d点NaOH过量一倍)
分析:a点,溶质为CH3COONa CH3COOH离子浓度关系:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)b点,溶质为CH3COONa CH3COOH离子浓度关系:c(CH3COO-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-)
c点,溶质为CH3COONa离子浓度关系:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)d点,溶质为CH3COONa NaOH离子浓度关系:c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)
【易错提醒】(1)粒子浓度等量关系中的两个易错点。①在列电荷守恒式时,要注意粒子所带电荷的多少,不能认为只是各粒子浓度的简单相加。如书写NaHCO3溶液中的电荷守恒式时,2c(C )的化学计量数“2”代表一个C 带2个负电荷,不可漏掉。
②物料守恒式中,粒子浓度的化学计量数不能漏写或颠倒。如Na2S溶液中的物料守恒式中,“2”表示c(Na+)是溶液中各种硫元素存在形式的总浓度的2倍。(2)粒子浓度的关系分析时的两个误区。①粒子浓度的关系比较,要优先考虑微粒间的化学反应,然后再考虑微粒发生的电离或水解,不能本末倒置。
②同浓度的弱酸和弱酸盐、弱碱和弱碱盐共存时,一般考虑弱酸(碱)的电离而不是弱酸(碱)盐的水解。如相同浓度、相同体积的CH3COOH和CH3COONa溶液混合显酸性,而相同浓度、相同体积的NH3·H2O和NH4Cl溶液混合则显碱性。但也有反例,如等浓度的NaCN与HCN混合液显碱性。
【思考·讨论】(1)Na2S溶液中电荷守恒和物料守恒关系式分别是什么? 提示:电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-);物料守恒:c(Na+)=2c(H2S)+2c(HS-)+2c(S2-)。
(2)0.1 ml·L-1NaCN和0.1 ml·L-1HCN的混合液显碱性,则c(Na+)、c(CN-)、c(OH-)、c(H+)、c(HCN)的大小顺序如何?提示:若不考虑HCN电离和CN-水解,c(Na+)=c(CN-)=c(HCN),混合液显碱性,说明水解程度大于电离程度,故只考虑CN-水解,则c(CN-)减小,c(HCN)增大,顺序为c(HCN)>c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)。
【案例示范】【典例1】(2020·常州高二检测)下列有关电解质溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是( )A.在0.1 ml·L-1 Na2CO3溶液中:c(Na+)>c(HC )>c(C )>c(OH-)>c(H+)B.某二元弱酸的酸式盐NaHA溶液中:c(OH-)+2c(A2-)=c(H+)+c(H2A)
C.向NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至恰好呈中性:c(Na+)>c(S )=c(N )>c(OH-)=c(H+)D.常温下,将50 mL 0.1 ml·L-1的盐酸与100 mL 0.1 ml·L-1的氨水混合,所得溶液中:c(N )>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)
【思维建模】解答有关离子浓度关系的思维流程如下:
【解析】选D。在Na2CO3溶液中,c(Na+)>c(C )>c(OH-)>c(HC )>c(H+),A项错误;根据质子守恒可知:c(OH-)+c(A2-)=c(H+)+c(H2A),B项错误;N 与S 均来自NH4HSO4溶液,N 部分水解,所以c(S )>c(N ),C项错误;混合溶液中NH4Cl和NH3·H2O的物质的量相等,NH3·H2O的电离程度大于N 的水解程度,溶液显碱性,D项正确。
【母题追问】(1)上题B项溶液若显酸性,溶液中离子浓度由大到小的顺序为_____________________。 提示:弱酸的酸式盐溶液显酸性,说明电离程度大于水解程度,离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(HA-)>c(H+) >c(A2-)>c(OH-)。
(2)向NH4HSO4溶液中滴加等物质的量的NaOH,溶液中离子浓度由大到小的顺序为_____________________。 提示:向NH4HSO4溶液中滴加等物质的量的NaOH,得到等物质的量的(NH4)2SO4和Na2SO4,水解溶液显酸性,则c(Na+)=c(S )>c(N )> c(H+)>c(OH-)。
【方法规律】溶液中粒子浓度比较的四个步骤(1)判反应:判断两种溶液混合时,是否发生化学反应,弄清楚溶液的真实组成。(2)写平衡:根据溶液的组成,写出溶液中存在的所有平衡(电离平衡、水解平衡),尤其不能漏写水的电离平衡。
(3)列等式:根据溶液中存在的电荷守恒、物料守恒列出等式,据此可列出溶液中各种阴阳离子浓度间的数学关系式。(4)分主次:根据溶液中存在的平衡和题给条件,结合平衡的有关规律,分析哪些平衡进行的程度相对大一些,哪些平衡进行的程度相对小一些,再依此比较出溶液中各粒子浓度的大小。
【典例2】室温下,用0.100 ml·L-1 NaOH溶液分别滴定20.00 mL 0.100 ml·L-1的盐酸和醋酸,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.Ⅱ表示的是滴定醋酸的曲线B.pH=7时,滴定醋酸消耗的V(NaOH)小于20 mLC.V(NaOH)=20.00 mL时,两份溶液中c(Cl-)=c(CH3COO-)D.V(NaOH)=10.00 mL时,醋酸溶液中c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
【解析】选B。A项,CH3COOH是弱酸,0.100 ml·L-1的CH3COOH溶液pH>1,则Ⅱ表示的是滴定盐酸的曲线,Ⅰ表示的是滴定CH3COOH的曲线,错误;B项,CH3COO-水解使溶液呈碱性,20.00 mL 0.100 ml·L-1CH3COOH与0.100 ml·L-1NaOH溶液反应至pH=7时,消耗的V(NaOH)小于20 mL,正确;C项,CH3COO-能水解为CH3COOH,Cl-不能水解。等体积、等浓度CH3COOH溶液、HCl溶液分别
用NaOH溶液完全中和时,两份溶液中c(Cl-)>c(CH3COO-),错误;D项,V(NaOH)=10.00 mL时,CH3COOH恰好有一半被NaOH中和为CH3COO-,该溶液中同时存在CH3COOH电离(使溶液显酸性)和CH3COO-水解(使溶液显碱性),而CH3COOH的电离强于CH3COO-的水解,则c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),错误。
【迁移·应用】1.下列溶液中粒子浓度关系一定正确的是( )A.氨水与氯化铵的pH=7的混合溶液中:c(Cl-)>c( )B.pH=2的一元酸和pH=12的一元强碱等体积混合:c(OH-)=c(H+)
C.0.1 ml·L-1的硫酸铵溶液中:c( )>c( )>c(H+)D.0.1 ml·L-1的硫化钠溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+c(H2S)
【解析】选C。根据电荷守恒,pH=7时,c(H+)=c(OH-),则c( )=c(Cl-),A项错误;B项,若酸为强酸则正确,若酸为弱酸则溶液显酸性,c(H+)>c(OH-),错误;盐的水解程度比较小,主要的还是盐的电离,故c( )>c( )>c(H+),C项正确;根据质子守恒得,c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S),D项错误。
2.(2020·日照高二检测)在0.1 ml·L-1的醋酸钠溶液中加入等体积的下列物质,溶液中离子浓度大小关系正确的是( )
A.水;c(CH3COO-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)B.0.1 ml·L-1盐酸;c(Na+)=c(Cl-)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-)C.0.1 ml·L-1醋酸;c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)D.0.1 ml·L-1氢氧化钠;c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
【解析】选B。A项,正确的离子浓度关系为c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+);B项,加入0.1 ml·L-1盐酸后,生成等浓度的NaCl和醋酸混合液,故有c(Na+)=c(Cl-),考虑水的电离,故有c(H+)>c(CH3COO-),B正确;C项,电离程度大于水解程度,正确的离子浓度关系为c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-);D项,正确的离子浓度关系为c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)。
【补偿训练】2.室温下,下列溶液中粒子浓度关系正确的是( )A.Na2S溶液:c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H2S)B.Na2C2O4溶液:c(OH-)=c(H+)+c(HC2 )+2c(H2C2O4)C.Na2CO3溶液:c(Na+)+c(H+)=2c(C )+c(OH-)D.CH3COONa和CaCl2混合溶液:c(Na+)+c(Ca2+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+2c(Cl-)
【解析】选B。A项,Na2S溶液中微粒关系为:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H2S),错误;B项,Na2C2O4溶液中,由电荷守恒得:c(Na+)+c(H+)=2c(C2 )+c(HC2 )+c(OH-)①,由物料守恒得:c(Na+)=2c(C2 )+2c(HC2 )+2c(H2C2O4)②,由①-②得:c(OH-)=c(H+)+c(HC2 )+2c(H2C2O4),正确;C项,Na2CO3溶液中,由电荷守恒得:c(Na+)+c(H+)
=2c(C )+c(HC )+c(OH-),错误;D项,CH3COONa和CaCl2混合溶液中存在:c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)①,2c(Ca2+)=c(Cl-)②,①+②得:c(Na+)+2c(Ca2+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+c(Cl-),D错误。
一、影响盐类水解的主要因素1.主要因素——盐的本性
2.外界条件填写外界条件对FeCl3水解平衡的影响:FeCl3水解的离子方程式为_______________________。
Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+
【巧判断】(1)向Na2CO3溶液中加入少量Ca(OH)2固体,C 水解平衡左移,pH减小( )提示:×。C 与Ca2+反应,使C +H2O HC +OH-,平衡左移,但是加入Ca(OH)2固体,会引入OH-,pH增大。
(2)加热CH3COONa溶液,溶液中 的值将减小。( )提示:√。加热,水解平衡右移,c(CH3COO-)减小,c(Na+)不变,故 的值将减小。
二、盐类水解的应用1.热纯碱溶液去油污:纯碱水解的离子方程式为_____________________。加热促进____的水解,溶液碱性_____,去污能力增强。2.盐溶液的配制和保存:配制、保存FeCl3等易水解的盐溶液时,加入少量盐酸的目的是____________。
C +H2O HC +OH-
3.盐类作净水剂:铝盐、铁盐等部分盐类水解生成胶体,有较强的吸附性,常用作净水剂。如明矾水解的离子方程式为_____________________________。4.制备胶体:向沸水中滴加FeCl3饱和溶液,并加热至沸腾以增大Fe3+的水解程度,从而制备Fe(OH)3胶体。
Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+
5.制备无机化合物:如用TiCl4制备TiO2。其反应的方程式为TiCl4+(x+2)H2O(过量) TiO2·xH2O↓+4HCl。6.化肥的施用:例如草木灰与铵态氮肥不能混合施用,否则会使肥效损耗。这是两种盐发生水解相互促进反应放出氨气的缘故。
【情境·思考】泡沫灭火器的外壳是铁皮制成的,内装碳酸氢钠与发沫剂的混合溶液,另有一玻璃瓶内胆,装有硫酸铝水溶液。当使用时将筒身颠倒过来,碳酸氢钠和硫酸铝两溶液混合后发生化学作用,产生大量气体泡沫,火就被扑灭。你能解释其中的道理吗?
提示:碳酸氢钠和硫酸铝两溶液混合后,发生水解相互促进反应进行,产生大量CO2气体和Al(OH)3沉淀。离子方程式为:3HC +Al3+====3CO2↑+Al(OH)3↓。
【想一想】碳酸钠的水解分两步:C +H2O HC +OH- Kh1HC +H2O H2CO3+OH- Kh2
请思考:Kh1与Kh2的大小关系如何?请解释原因。提示:Kh1>Kh2。由水解常数与电离常数的表达式可知Kh1= ,Kh2= ,由于Ka1>Ka2,则Kh1>Kh2。
知识点一 盐类水解的影响因素【重点释疑】1.内因酸或碱越弱,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。
【易错提醒】(1)稀溶液中,盐的浓度越小,水解程度越大,但由于溶液体积的增大是主要的,故水解产生的H+或OH-的浓度是减小的,则溶液酸性(或碱性)越弱;(2)向CH3COONa溶液中加入少量冰醋酸,并不会与CH3COONa溶液水解产生的OH-反应而使平衡向水解方向移动,原因是体系中c(CH3COOH)增大是主要因素,会使平衡CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-左移。
【思考·讨论】(1)在Na2SO3溶液中滴加酚酞,溶液变红色,若在该溶液中滴入过量的BaCl2溶液,现象是什么?并结合离子方程式,运用平衡原理进行解释。
提示:产生白色沉淀,且红色褪去。在Na2SO3溶液中,S 水解:S +H2O HS +OH-,加入BaCl2后,Ba2++S ====BaSO3↓(白色),由于c(S )减小,S 水解平衡左移,c(OH-)减小,红色褪去。
(2)MgO可除去MgCl2溶液中的Fe3+,其原理是什么?提示:溶液中存在Fe3++H2O Fe(OH)3+3H+,加入MgO,MgO和H+反应,使c(H+)减小,平衡右移,生成Fe(OH)3沉淀除去。
(3)将镁条投入浓NH4Cl溶液中,有H2、NH3两种气体产生,利用有关离子方程式分析原因。 提示:NH4Cl溶液中发生水解NH4+H2O NH3·H2O+H+、加入镁条发生Mg+2H+====Mg2++H2↑,促进水解平衡右移,产生大量NH3·H2O,NH3·H2O====NH3↑+H2O,产生NH3。
【案例示范】【典例】(2020·菏泽高二检测)室温下,将0.05 ml Na2CO3固体溶于水配成100 mL溶液,向溶液中加入下列物质,有关结论正确的是( )
【解题指南】解答本题时注意以下两点:(1)向Na2CO3溶液中加水,C 的水解平衡右移,但c(OH-)减小。(2)NaHSO4溶于水时完全电离,电离出Na+、H+与S 。
【解析】选B。室温下,将0.05 ml Na2CO3固体溶于水配成100 mL溶液,溶液中存在C +H2O HC +OH-,溶液呈碱性;加入50 mL 1 ml·L-1H2SO4,H2SO4与Na2CO3恰好反应,则反应后的溶液溶质为Na2SO4,故根据物料守恒,反应结束后c(Na+)=2c(S ),A项错误;向溶液中加入0.05 ml CaO,则CaO+H2O====Ca(OH)2,c(OH-)增大,且Ca2++ C ====CaCO3↓,使C +H2O HC +OH-
平衡左移,c(HC )减小,故 增大,B项正确;加入50 mL水,溶液体积变大,C +H2O HC +OH-平衡右移,但c(OH-)减小,即由水电离的c(OH-)减小,在Na2CO3溶液中由水电离出的H+、OH-相等,故由水电离出的c(H+)·c(OH-)减小,C项错误;原Na2CO3溶液呈碱性,
加入0.1 ml NaHSO4固体,NaHSO4为强酸酸式盐,电离出的H+与C 完全反应,反应后溶液为Na2SO4溶液,溶液呈中性,故溶液pH减小,引入了Na+,故c(Na+)增大,D项错误。
【母题追问】(1)Na2CO3溶液中加入50 mL 1 ml·L-1H2SO4后,水的电离程度如何变化? 提示:水的电离程度减小。由于Na2CO3溶液中C 水解促进了水的电离。加入50 mL 1 ml·L-1H2SO4后,H2SO4与Na2CO3恰好反应,则反应后的溶液溶质为Na2SO4,Na2SO4对水的电离没有影响,溶液呈中性,水的电离程度减小。
(2)Na2CO3溶液加水稀释后,溶液中c(H+)·c(OH-)是否变化。 提示:不变。溶液中c(H+)·c(OH-)=Kw,水的离子积仅与温度有关,温度不变,水的离子积不变。
【迁移·应用】为了使Na2S溶液中, 的比值变小,可采取的措施是( )①加适量盐酸 ②加适量NaOH(s) ③加适量KOH(s)④加适量KHS(s) ⑤加水 ⑥通H2S(g) ⑦加热A.②③④B.①②⑤⑥⑦C.②③D.③④
【解析】选D。欲使溶液中 的比值变小,即使c(S2-)增大,从S2-+H2O HS-+OH-的平衡角度分析,增加c(OH-)或c(HS-)可抑制S2-水解,使平衡向左移动,但不能加入Na+。显然③④可以,②不可以。①发生反应:2H++S2-====H2S,使比值变大,⑤⑦促进Na2S水解,使比值变大。通入H2S后,发生如下反应:H2S+S2-====2HS-,使比值变大。
【补偿训练】1.在Al3++3H2O Al(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( )①加热 ②通入HCl ③加入适量NaOH(s) ④加入NaCl溶液A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【解析】选C。加热能使平衡向水解方向移动,c(H+)增大,pH减小,①错误; 通入HCl能增大c(H+),抑制了水解,且pH减小,②错误;加入适量NaOH(s),由于发生反应:H++OH-====H2O,引起c(H+)减小,使平衡向水解方向移动,且pH增大,③正确;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,④正确。
2.Na2CO3溶液在稀释过程中,溶液中下列哪些量逐渐增大( )A.c(H+)B.c(OH-)C.pHD.
【解析】选A。Na2CO3溶液中C 发生水解反应:C +H2O HC +OH-,加水稀释,平衡向正反应方向移动,但c(OH-)减小,则pH减小,因Kw不变,故c(H+)增大;又因为 所以该比值减小。
3.(2020·锦州高二检测)下列关于盐类水解的说法错误的是( )A.在纯水中加入能水解的盐一定促进水的电离B.常温下,醋酸分子不可能存在于pH>7的碱性溶液中C.在NH4Cl溶液中加入稀盐酸能抑制N 水解D.加热CH3COONa溶液,溶液中 的值将减小
【解析】选B。盐类水解促进水的电离,A项正确;常温下,CH3COONa溶液呈碱性,溶液中CH3COO-水解能生成CH3COOH,B项错误;溶液中N 水解使溶液显酸性,加入稀盐酸能抑制N 的水解,C项正确;加热CH3COONa溶液,CH3COO-的水解程度增大,c(CH3COO-)减小,c(Na+)不变,则 的值减小,D项正确。
【素养提升】 纯碱,化学名称是碳酸钠,俗名苏打,它是重要的化工产品,广泛用于玻璃、肥皂、纸浆、洗涤剂、石油炼制等。
现有常温下0.1 ml·L-1纯碱溶液。(1)你认为该溶液呈碱性的原因是什么?(用离子方程式表示)请设计一个简单的实验证明你的观点。(2)同学甲认为溶液中Na2CO3的水解是微弱的,发生水解的C 不超过其总量的10%,请你设计实验证明该同学的观点是否正确。
(3)同学乙发现生活中人们常常使用纯碱去除油污,并且纯碱水的温度越高,去污效果越好,你知道其中原因吗?(已知:碱性越强油污越容易除去。)
【解析】(1)纯碱不是碱,其溶液呈碱性的原因是C 的水解,证明该观点正确与否的出发点是把能发生水解的离子消耗掉,看无水解离子的情况下滴加酚酞溶液是否发生变化。
(2)离子是微观的,发生水解的量是看不到的,但水解的后果——溶液酸碱性和酸碱度是可以测量的,可以用测溶液pH的方法测定水解程度。(3)纯碱溶液中碳酸钠水解显碱性,可以去除油污。水解过程是吸热的,当温度升高,水解平衡右移,溶液的碱性增强,油污越容易除去。
答案:(1)C +H2O HC +OH- 向纯碱溶液中滴加数滴酚酞后,溶液呈红色;然后逐滴加入氯化钙至过量,若溶液的红色逐渐变浅直至消失,则说明纯碱溶液呈碱性是由C 引起的,故上述观点正确
(2)用pH试纸,测常温下0.1 ml·L-1的纯碱溶液的pH,若pH>12,则该同学观点正确;若pH<12,则该同学观点不正确(3)水解过程是吸热的,当温度升高,水解平衡右移,溶液的碱性增强
知识点二 盐类水解原理的应用【重点释疑】1.在科学研究中的应用:
2.在生产生活中的应用:
3.盐溶液蒸干灼烧产物的判定:(1)强酸强碱盐溶液和水解生成难挥发性酸的盐溶液,蒸干后一般得到原物质,如CuSO4溶液蒸干得CuSO4固体,Na2SO4溶液蒸干得Na2SO4固体。盐溶液水解生成易挥发性酸时,蒸干后一般得到对应的弱碱,如AlCl3、FeCl3溶液蒸干后一般得到Al(OH)3、Fe(OH)3,若灼烧则会生成Al2O3、Fe2O3。
(2)考虑盐受热时是否分解。因为Ca(HCO3)2、KMnO4、NH4Cl固体受热易分解,因此蒸干Ca(HCO3)2溶液得CaCO3固体;蒸干KMnO4溶液得K2MnO4和MnO2的混合物;蒸干NH4Cl溶液不能得到固体。(3)还原性盐在蒸干时会被O2氧化。例如,Na2SO3溶液蒸干得到Na2SO4;FeSO4溶液蒸干会得到Fe2(SO4)3和Fe2O3。
(4)其他需要考虑的方面。例如,蒸干Na2CO3溶液时,由于C 分两步水解,第二步水解非常微弱,所以蒸干Na2CO3溶液所得固体仍为Na2CO3。蒸干NaHCO3溶液时,析出NaHCO3固体,继续灼烧,NaHCO3分解为Na2CO3固体。
【思考·讨论】(1)如何除去CuCl2溶液中混有的Fe3+? 提示:向溶液中加入CuO、Cu (OH)2或CuCO3,消耗H+,促进Fe3+的水解,使Fe3+转化成Fe(OH)3沉淀而除去。
(2)蒸干并灼烧Al2(SO4)3溶液,能得到Al2O3吗?提示:得不到Al2O3。Al2(SO4)3溶液中存在:Al3++3H2O Al(OH)3+3H+,加热,平衡右移,但硫酸难挥发,当溶液蒸干时,又重新生成Al2(SO4)3,故蒸干并灼烧Al2(SO4)3溶液得到Al2(SO4)3。
【案例示范】【典例】下列问题与盐类水解有关的是( )①NH4Cl与ZnCl2溶液可作焊接金属中的除锈剂②用NaHCO3与Al2(SO4)3两种溶液可作泡沫灭火剂③草木灰与铵态氮肥不能混合施用④实验室盛放碳酸钠溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞⑤加热蒸干AlCl3溶液得到Al(OH)3固体A.①②③ B.②③④ C.①④⑤D.①②③④⑤
【解题指南】解答本题需注意以下三点:(1)弱碱阳离子水解溶液显酸性,弱酸阴离子水解溶液显碱性。(2)能发生水解的阳离子与阴离子互相促进水解。(3)盐酸具有挥发性。
【解析】选D。①中NH4Cl与ZnCl2溶液水解均显酸性,可除去金属表面的锈;②HC 与Al3+水解相互促进,产生二氧化碳,可作灭火剂;③草木灰的主要成分碳酸钾水解显碱性,而铵态氮肥水解显酸性,因而不能混合施用;④碳酸钠溶液水解显碱性,而磨口玻璃塞中的二氧化硅会与碱反应生成硅酸钠将瓶塞与瓶口黏结,因此盛放碳酸钠的试剂瓶应用橡胶塞;⑤AlCl3溶液中存在水解平衡:
AlCl3+3H2O Al(OH)3+3HCl,加热时,HCl挥发使平衡不断右移,最终得到Al(OH)3固体。
【母题追问】(1)Na2CO3的碱性比NaHCO3强,为什么不用Na2CO3溶液作泡沫灭火剂?提示:虽然Na2CO3的碱性比NaHCO3强,但Na2CO3分步水解,与Al2(SO4)3反应产生泡沫的速率比NaHCO3慢,因此不能用作泡沫灭火剂。
(2)除了Na2CO3,还有哪些试剂不能用磨口玻璃塞的试剂瓶储存?提示:因为玻璃的主要成分是SiO2、硅酸钠、硅酸钙,SiO2能和碱反应,因此能和玻璃的成分反应的试剂(NaOH、Na2S、Na2SiO3、KOH等)都不能用磨口玻璃塞的试剂瓶。
【迁移·应用】1.实验室配制硫酸铁溶液时,先把硫酸铁晶体溶解在较浓的硫酸中,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.提高硫酸铁的溶解度D.提高溶液的pH
【解析】选B。配制Fe2(SO4)3溶液时,加入H2SO4的目的是抑制Fe3+的水解。
2.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.铁生锈C.加热FeCl3溶液颜色变深D.浓硫化钠溶液有臭味
【解析】选B。A项是纯碱发生水解生成碱,油污在碱性条件下水解;B项是Fe与空气中O2、H2O作用发生氧化还原反应,与水解无关;C项是加热促进了FeCl3水解;D项是因为水解产生了H2S气体。
【补偿训练】1.下列根据反应原理设计的应用,不正确的是( )A.C +H2O HC +OH- 热的纯碱溶液清洗油污B.Al3++3H2O Al(OH)3+3H+ 明矾净水C.TiCl4+(x+2)H2O(过量) TiO2·xH2O↓+4HCl用TiCl4制备TiO2D.SnCl2+H2O Sn(OH)Cl+HCl 配制氯化亚锡溶液时加入氢氧化钠
【解析】选D。A项,加热使平衡向右移动,溶液碱性增强,有利于除油污;D项,根据平衡移动原理可知,向溶液中加入氢氧化钠,平衡向氯化亚锡水解的方向移动,错误。
2.实验室有下列试剂:①NaOH溶液 ②水玻璃③Na2S溶液 ④NH4Cl溶液 ⑤浓硫酸,其中必须用带橡胶塞的试剂瓶保存的是( ) A.①④⑤B.①②③C.①②④D.②④⑤【解析】选B。由于玻璃中的成分之一SiO2能和NaOH反应生成矿物胶Na2SiO3,故碱及碱性溶液必须用橡胶塞。
【素养提升】2019年中国地质大学(武汉)新校区开展了“身边的化学”年度秀,让同学们“get”生活妙招,如 “一杯矿泉水摇身成为草莓牛奶”、“自制护手霜”,这次该校化学院“Chemistry Shw——身边的化学”年度秀活动,吸引数百名师生围观。
请同学们利用化学知识来分析一下下列问题的化学原理:(1)实验室在配制Cu(NO3)2的溶液时,常将Cu(NO3)2固体先溶于较浓的硝酸中,再用蒸馏水稀释到所需的浓度,其目的是______________________。 (2)FeCl3净水的原理是________________(用离子方程式表示);将AlCl3溶液蒸干,灼烧,最后得到的主要固体产物是________ (写化学式)。
(3)已知草酸是二元弱酸,常温下测得0.1 ml·L-1的KHC2O4的pH为4.8,则此KHC2O4溶液中c(C2 )____________c(H2C2O4)(填“大于”“小于”或“等于”)。
(4)泡沫灭火器内装有NaHCO3饱和溶液,该溶液呈碱性的原因是_____________________(用离子方程式表示);灭火器内另一容器中装有Al2(SO4)3溶液,该溶液呈酸性的原因是____________________(用离子方程式表示);当意外失火时,使泡沫灭火器倒过来摇动即可使药液混合,喷出大量的白色泡沫,阻止火势蔓延,其相关的离子方程式为________________。
【解析】(1)在配制Cu(NO3)2溶液时,Cu2+会发生水解:Cu2++2H2O Cu(OH)2+2H+,故常将Cu(NO3)2固体先溶于较浓的硝酸中,再用蒸馏水稀释到所需的浓度,以此抑制Cu2+的水解;
(2)Fe3+水解产生Fe(OH)3胶体,能够吸附水中悬浮的杂质形成沉淀而除去,从而达到净水的目的,其反应原理用离子方程式表示为Fe3++3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+;AlCl3溶液在加热时水解生成Al(OH)3,生成的HCl易挥发,蒸干后最终生成Al(OH)3,Al(OH)3不稳定,在灼烧时分解生成Al2O3;
(3)HC2 电离生成C2 ,HC2 水解生成H2C2O4,由KHC2O4的pH为4.8可知,HC2 的电离程度大于其水解程度,故KHC2O4溶液中c(C2 )大于c(H2C2O4);
(4)碳酸氢钠溶液中碳酸氢根离子的水解程度大于其电离程度,溶液显碱性,水解离子方程式为HC +H2O H2CO3+OH-;硫酸铝是强酸弱碱盐,Al3+能水解使溶液中氢离子浓度大于氢氧根离子浓度而导致其溶液呈酸性,水解离子方程式为Al3++3H2O Al(OH)3+3H+;碳酸氢钠和硫酸铝在水溶液中能相互促进水解,生成二氧化碳和氢氧化铝,离子方程式为3HC +Al3+====Al(OH)3↓+3CO2↑。
答案:(1)抑制Cu2+的水解(2)Fe3++3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+ Al2O3 (3)大于(4)HC +H2O H2CO3+OH- Al3++3H2O Al(OH)3+3H+ 3HC +Al3+====Al(OH)3↓+3CO2↑
知识点三 溶液中离子浓度的比较【重点释疑】1.判断粒子浓度关系的三个守恒规律
2.溶液中离子浓度的大小比较:(1)不同溶液中同一离子浓度的比较。要看溶液中其他离子对其影响的因素。例如:在相同物质的量浓度的下列溶液中:a.NH4Cl、b.CH3COONH4、c.NH4HSO4,c(N )由大到小的顺序:c>a>b。
(2)同一溶液中不同离子浓度的大小比较。
(3)混合溶液中各离子浓度的比较。根据电离程度、水解程度的相对大小分析。①分子的电离大于相应离子的水解例如:等物质的量浓度的NH4Cl与NH3·H2O混合溶液中,c(N )>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)。
②分子的电离小于相应离子的水解例如:在0.1 ml·L-1的NaCN和0.1 ml·L-1的HCN溶液的混合液中,各离子浓度的大小顺序为c(HCN)>c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)。
(4)抓“四点”,突破酸碱中和滴定曲线中的粒子浓度关系。①抓反应“一半”点,判断是什么溶质的等量混合。②抓“恰好”反应点,生成的溶质是什么,判断溶液的酸碱性。
③抓溶液的“中性”点,生成什么溶质,哪种物质过量或不足。④抓反应的“过量”点,溶液中的溶质是什么,判断哪种物质过量。
实例分析:向CH3COOH溶液中逐滴加入NaOH溶液,溶液pH与加入NaOH溶液的关系如图所示:(注:a点为反应一半点,b点呈中性,c点恰好完全反应,d点NaOH过量一倍)
分析:a点,溶质为CH3COONa CH3COOH离子浓度关系:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)b点,溶质为CH3COONa CH3COOH离子浓度关系:c(CH3COO-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-)
c点,溶质为CH3COONa离子浓度关系:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)d点,溶质为CH3COONa NaOH离子浓度关系:c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)
【易错提醒】(1)粒子浓度等量关系中的两个易错点。①在列电荷守恒式时,要注意粒子所带电荷的多少,不能认为只是各粒子浓度的简单相加。如书写NaHCO3溶液中的电荷守恒式时,2c(C )的化学计量数“2”代表一个C 带2个负电荷,不可漏掉。
②物料守恒式中,粒子浓度的化学计量数不能漏写或颠倒。如Na2S溶液中的物料守恒式中,“2”表示c(Na+)是溶液中各种硫元素存在形式的总浓度的2倍。(2)粒子浓度的关系分析时的两个误区。①粒子浓度的关系比较,要优先考虑微粒间的化学反应,然后再考虑微粒发生的电离或水解,不能本末倒置。
②同浓度的弱酸和弱酸盐、弱碱和弱碱盐共存时,一般考虑弱酸(碱)的电离而不是弱酸(碱)盐的水解。如相同浓度、相同体积的CH3COOH和CH3COONa溶液混合显酸性,而相同浓度、相同体积的NH3·H2O和NH4Cl溶液混合则显碱性。但也有反例,如等浓度的NaCN与HCN混合液显碱性。
【思考·讨论】(1)Na2S溶液中电荷守恒和物料守恒关系式分别是什么? 提示:电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-);物料守恒:c(Na+)=2c(H2S)+2c(HS-)+2c(S2-)。
(2)0.1 ml·L-1NaCN和0.1 ml·L-1HCN的混合液显碱性,则c(Na+)、c(CN-)、c(OH-)、c(H+)、c(HCN)的大小顺序如何?提示:若不考虑HCN电离和CN-水解,c(Na+)=c(CN-)=c(HCN),混合液显碱性,说明水解程度大于电离程度,故只考虑CN-水解,则c(CN-)减小,c(HCN)增大,顺序为c(HCN)>c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)。
【案例示范】【典例1】(2020·常州高二检测)下列有关电解质溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是( )A.在0.1 ml·L-1 Na2CO3溶液中:c(Na+)>c(HC )>c(C )>c(OH-)>c(H+)B.某二元弱酸的酸式盐NaHA溶液中:c(OH-)+2c(A2-)=c(H+)+c(H2A)
C.向NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至恰好呈中性:c(Na+)>c(S )=c(N )>c(OH-)=c(H+)D.常温下,将50 mL 0.1 ml·L-1的盐酸与100 mL 0.1 ml·L-1的氨水混合,所得溶液中:c(N )>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)
【思维建模】解答有关离子浓度关系的思维流程如下:
【解析】选D。在Na2CO3溶液中,c(Na+)>c(C )>c(OH-)>c(HC )>c(H+),A项错误;根据质子守恒可知:c(OH-)+c(A2-)=c(H+)+c(H2A),B项错误;N 与S 均来自NH4HSO4溶液,N 部分水解,所以c(S )>c(N ),C项错误;混合溶液中NH4Cl和NH3·H2O的物质的量相等,NH3·H2O的电离程度大于N 的水解程度,溶液显碱性,D项正确。
【母题追问】(1)上题B项溶液若显酸性,溶液中离子浓度由大到小的顺序为_____________________。 提示:弱酸的酸式盐溶液显酸性,说明电离程度大于水解程度,离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(HA-)>c(H+) >c(A2-)>c(OH-)。
(2)向NH4HSO4溶液中滴加等物质的量的NaOH,溶液中离子浓度由大到小的顺序为_____________________。 提示:向NH4HSO4溶液中滴加等物质的量的NaOH,得到等物质的量的(NH4)2SO4和Na2SO4,水解溶液显酸性,则c(Na+)=c(S )>c(N )> c(H+)>c(OH-)。
【方法规律】溶液中粒子浓度比较的四个步骤(1)判反应:判断两种溶液混合时,是否发生化学反应,弄清楚溶液的真实组成。(2)写平衡:根据溶液的组成,写出溶液中存在的所有平衡(电离平衡、水解平衡),尤其不能漏写水的电离平衡。
(3)列等式:根据溶液中存在的电荷守恒、物料守恒列出等式,据此可列出溶液中各种阴阳离子浓度间的数学关系式。(4)分主次:根据溶液中存在的平衡和题给条件,结合平衡的有关规律,分析哪些平衡进行的程度相对大一些,哪些平衡进行的程度相对小一些,再依此比较出溶液中各粒子浓度的大小。
【典例2】室温下,用0.100 ml·L-1 NaOH溶液分别滴定20.00 mL 0.100 ml·L-1的盐酸和醋酸,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.Ⅱ表示的是滴定醋酸的曲线B.pH=7时,滴定醋酸消耗的V(NaOH)小于20 mLC.V(NaOH)=20.00 mL时,两份溶液中c(Cl-)=c(CH3COO-)D.V(NaOH)=10.00 mL时,醋酸溶液中c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
【解析】选B。A项,CH3COOH是弱酸,0.100 ml·L-1的CH3COOH溶液pH>1,则Ⅱ表示的是滴定盐酸的曲线,Ⅰ表示的是滴定CH3COOH的曲线,错误;B项,CH3COO-水解使溶液呈碱性,20.00 mL 0.100 ml·L-1CH3COOH与0.100 ml·L-1NaOH溶液反应至pH=7时,消耗的V(NaOH)小于20 mL,正确;C项,CH3COO-能水解为CH3COOH,Cl-不能水解。等体积、等浓度CH3COOH溶液、HCl溶液分别
用NaOH溶液完全中和时,两份溶液中c(Cl-)>c(CH3COO-),错误;D项,V(NaOH)=10.00 mL时,CH3COOH恰好有一半被NaOH中和为CH3COO-,该溶液中同时存在CH3COOH电离(使溶液显酸性)和CH3COO-水解(使溶液显碱性),而CH3COOH的电离强于CH3COO-的水解,则c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),错误。
【迁移·应用】1.下列溶液中粒子浓度关系一定正确的是( )A.氨水与氯化铵的pH=7的混合溶液中:c(Cl-)>c( )B.pH=2的一元酸和pH=12的一元强碱等体积混合:c(OH-)=c(H+)
C.0.1 ml·L-1的硫酸铵溶液中:c( )>c( )>c(H+)D.0.1 ml·L-1的硫化钠溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+c(H2S)
【解析】选C。根据电荷守恒,pH=7时,c(H+)=c(OH-),则c( )=c(Cl-),A项错误;B项,若酸为强酸则正确,若酸为弱酸则溶液显酸性,c(H+)>c(OH-),错误;盐的水解程度比较小,主要的还是盐的电离,故c( )>c( )>c(H+),C项正确;根据质子守恒得,c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S),D项错误。
2.(2020·日照高二检测)在0.1 ml·L-1的醋酸钠溶液中加入等体积的下列物质,溶液中离子浓度大小关系正确的是( )
A.水;c(CH3COO-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)B.0.1 ml·L-1盐酸;c(Na+)=c(Cl-)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-)C.0.1 ml·L-1醋酸;c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)D.0.1 ml·L-1氢氧化钠;c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
【解析】选B。A项,正确的离子浓度关系为c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+);B项,加入0.1 ml·L-1盐酸后,生成等浓度的NaCl和醋酸混合液,故有c(Na+)=c(Cl-),考虑水的电离,故有c(H+)>c(CH3COO-),B正确;C项,电离程度大于水解程度,正确的离子浓度关系为c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-);D项,正确的离子浓度关系为c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)。
【补偿训练】2.室温下,下列溶液中粒子浓度关系正确的是( )A.Na2S溶液:c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H2S)B.Na2C2O4溶液:c(OH-)=c(H+)+c(HC2 )+2c(H2C2O4)C.Na2CO3溶液:c(Na+)+c(H+)=2c(C )+c(OH-)D.CH3COONa和CaCl2混合溶液:c(Na+)+c(Ca2+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+2c(Cl-)
【解析】选B。A项,Na2S溶液中微粒关系为:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H2S),错误;B项,Na2C2O4溶液中,由电荷守恒得:c(Na+)+c(H+)=2c(C2 )+c(HC2 )+c(OH-)①,由物料守恒得:c(Na+)=2c(C2 )+2c(HC2 )+2c(H2C2O4)②,由①-②得:c(OH-)=c(H+)+c(HC2 )+2c(H2C2O4),正确;C项,Na2CO3溶液中,由电荷守恒得:c(Na+)+c(H+)
=2c(C )+c(HC )+c(OH-),错误;D项,CH3COONa和CaCl2混合溶液中存在:c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)①,2c(Ca2+)=c(Cl-)②,①+②得:c(Na+)+2c(Ca2+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+c(Cl-),D错误。
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