鲁科版 (2019)选择性必修1第2节 弱电解质的电离 盐类的水解第2课时导学案

第2课时　盐类的水解

学习目标

1.通过盐类水解原理的学习,认识盐类水解的原理和影响盐类水解的主要因素。

2.通过盐类水解的学习,了解盐类水解知识在生产、生活中的应用。

学习任务1　盐类水解的原理

1.定义:在溶液中由盐电离产生的弱酸酸根离子或弱碱阳离子与水中的H+或OH-结合生成弱电解质的过程,叫作盐类的水解。

2.本质:弱电解质电离平衡与水的电离平衡相互影响的结果,弱电解质生成,水的电离平衡正向移动(促进了水的电离)。

3.特点

(1)可逆:水解反应属于可逆反应。

(2)吸热:水解过程的逆向过程是中和反应,所以水解反应属于吸热反应。

(3)微弱:水解反应极其微弱,大多数水解度都不足1%。

4.水解离子方程式的书写

(1)盐类水解程度一般很小,水解时通常不生成沉淀和气体,书写水解的离子方程式时,一般用“”连接,产物不标“↑”或“↓”。

(2)多元弱酸酸根离子的水解分步进行,水解以第一步为主,一级水解远大于二级水解。

(3)多元弱碱阳离子水解反应过程复杂,通常以总反应表示,一步写出。

(4)弱酸弱碱盐中阴、阳离子水解相互促进。

①N与S2-、HC、C、CH3COO-等组成的盐虽然水解相互促进,但水解程度较小,仍是部分水解,书写时仍用“”表示。如N+CH3COO-+H2OCH3COOH+NH3·H2O。

②Al3+与C、HC、S2-、HS-、[Al(OH)4]-及Fe3+与C、HC等组成的盐水解相互促进非常彻底,生成气体和沉淀,书写时用“”表示。如Al3++3HCAl(OH)3↓+3CO2↑。

5.盐类水解的规律

(1)规律:有弱才水解,越弱越水解,越热越水解,越稀越水解,谁强显谁性,双强显中性,双弱程度定。

(2)类型。

　多重平衡(Multiple Equilibrium)是指相互关联的若干平衡同时存在于一个平衡系统中,且至少有一种物质同时参与几种相互关联的平衡。盐类水解平衡就是一种多重平衡,是水的电离平衡与弱电解质的电离平衡相互关联造成的一种结果。我们来探究盐类水解的本质。

探究　盐类水解的本质

问题 1:根据水的电离平衡,纯水中c(H+)与c(OH-)是什么关系?

提示:根据H2OH++OH-,可知c(H+)=c(OH-)=10-7mol·L-1(25 ℃)。

问题2:向纯水中加入CH3COONa这种盐,根据醋酸电离平衡分析,再次平衡时溶液中c(H+)与c(OH-)是什么关系?

提示:醋酸的电离平衡为CH3COOHH++CH3COO-。水中加入CH3COONa电离产生CH3COO-,此时由于没有CH3COOH,所以醋酸的正向电离速率为0,逆向CH3COO-与水电离出的H+结合为CH3COOH分子速率大于醋酸正向电离速率,所以醋酸电离平衡逆向进行。醋酸电离平衡逆向进行导致c(H+)降低,所以水的电离平衡正向移动,直至再次平衡。由于水电离的一部分H+与CH3COO-结合为CH3COOH分子,所以c(H+)<c(OH-),溶液最终显碱性。

问题3:水的电离平衡①H2OH++OH-与醋酸的电离平衡逆向过程②H++CH3COO-CH3COOH叠加出的总反应是什么?其平衡常数与KW、Ka是什么关系?

提示:由①H2OH++OH-　KW与②H++CH3COO-CH3COOH　相加得,H2O+CH3COO-CH3COOH+OH-　K=,此常数称为水解常数,记为Kh。所以水解过程是水的电离平衡与弱电解质电离平衡逆过程叠加的一个总过程。

水解常数Kh与水的离子积常数KW、弱电解质电离常数Ka或b的关系

(1)一元弱酸酸根离子或N:Kh=。

(2)二元弱酸酸根离子:多元弱酸酸根离子水解与多元弱酸电离一样分步进行。第一步水解常数记为Kh1,第二步水解常数记为Kh2。Kh1=;Kh2=。

1.(2021·黑龙江牡丹江期中)下列水解离子方程式正确的是(　D　)

A.Fe3++3H2OFe(OH)3↓+3H+

B.Br-+H2OHBr+OH-

C.C+2H2OH2CO3+2OH-

D.N+2H2ONH3·H2O+H3O+

解析:水解是微弱的,应该用可逆号,A错误;溴离子属于强酸阴离子,不水解,B错误;碳酸根离子为多元弱酸的酸根离子,分步水解,以第一步为主,生成碳酸氢根离子和氢氧根离子,C错误;铵根离子水解生成一水合氨和氢离子,D正确。

2.(2021·辽宁沈阳期中)下列溶液因盐的水解而显酸性的是(　A　)

A.GaCl2溶液 B.NH4HCO3溶液

C.CH3COONH4溶液 D.Rb2SO4溶液

解析:Ga与Al位于同一主族,性质相似,GaCl2溶液中因为镓离子水解而使溶液显酸性,故A正确;NH4HCO3为弱酸弱碱盐,由于碳酸酸性较弱,碳酸氢根离子水解程度大于铵根离子水解程度,溶液呈碱性,故B错误;CH3COONH4为弱酸弱碱盐,两种弱离子的水解程度相当,溶液呈中性,故C错误;Rb2SO4为强酸强碱盐,不水解,溶液显中性,故D错误。

3.(2021·安徽芜湖阶段练习)下列说法正确的是(以下数据均为25 ℃时测定)(　C　)

A.pH<7的溶液一定是酸溶液

B.pH=12的Na2CO3溶液中c水(OH-)=1.0×10-12 mol·L-1

C.已知H2A电离平衡常数Ka1=5.0×10-2 mol·L-1,Ka2=5.2×10-3mol·L-1,则NaHA溶液的pH<7

D.pH=1的HNO3溶液和pH=13的Ba(OH)2溶液按体积之比为1∶1混合后,溶液的pH>7

解析:室温时,某溶液的pH小于7,溶液显酸性,可能为强酸的酸式盐,如硫酸氢钠溶液显酸性,还可能为强酸弱碱盐,A错误;pH=12的Na2CO3溶液中,c(H+)=10-12 mol·L-1,碳酸根离子水解促进水的电离,水电离出的氢氧根离子浓度c水(OH-)== mol·L-1=10-2 mol·L-1,B错误;NaHA溶液中存在HA-的电离和水解,水解离子方程式为HA-+H2OH2A+OH-,水解平衡常数为Kh==2×10-13 mol·L-1<Ka2=5.2×10-3 mol·L-1,则HA-的电离程度大于其水解程度,NaHA溶液呈酸性,常温下pH<7,C正确;pH=1的HNO3溶液和pH=13的Ba(OH)2溶液按体积之比为1∶1混合后,H+和OH-的物质的量相等,恰好中和,溶液呈中性,pH=7,D错误。

盐类中只有弱离子(弱酸酸根离子或弱碱阳离子)才会水解,弱碱阳离子水解产生H+导致溶液显酸性,弱酸酸根离子水解产生OH-导致溶液显碱性。

学习任务2　盐类水解平衡的移动和盐类水解的应用

1.影响盐类水解的因素

(1)内因:盐所含弱离子越弱(即弱离子对应的弱电解质Ka或b越小),盐类水解程度越大。此规律总结为“越弱越水解”。

(2)外因。

2.盐类水解平衡移动方向的判断

(1)定性判断:根据勒·夏特列原理。

(2)定量判断:根据Q与Kh的关系。

3.盐类水解的应用

(1)判断溶液的酸碱性:根据谁强显谁性,如FeCl3溶液显酸性是因为属于“强酸弱碱盐”。

(2)判断酸性强弱:根据越弱越水解,如NaCN溶液的碱性大于CH3COONa溶液的碱性,可推出HCN的酸性弱于CH3COOH的。

(3)配制或贮存易水解的盐溶液:配制易水解的盐溶液必须加入相应的酸、碱抑制其水解。如配制FeCl3溶液要加入稀HCl溶液。

(4)胶体的制备:制取Fe(OH)3胶体的离子反应为Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+。

(5)胶体净水:Al3+与Fe3+水解分别产生Al(OH)3(胶体)、Fe(OH)3(胶体),胶体具有吸附性,可吸附水中悬浮物,起到净水作用。

(6)判断盐溶液蒸干产物:一些易挥发酸的弱碱强酸盐(常见氯化物)蒸干后不会得到相应无水盐,必须在HCl气流中蒸干才能得到无水盐。如直接蒸干FeCl3溶液最终得到Fe(OH)3固体,如果蒸干并灼烧会得到Fe2O3。

(7)离子共存与泡沫灭火器:一些水解程度很大的阴、阳离子同时水解会相互促进使反应彻底,此时这些离子不能共存。如Al3+与C、HC、S2-、HS-、[Al(OH)4]-及Fe3+与HC、C、[Al(OH)4]-因相互促进水解而不能大量共存。泡沫灭火器中的主要成分为NaHCO3溶液与Al2(SO4)3溶液,发生的反应为Al3++3HCAl(OH)3↓+3CO2↑。

(8)除锈:一些盐类水解使溶液显酸性,可以溶解氧化铁而除锈。如ZnCl2、NH4Cl水解使溶液显酸性,可以用来除锈。

(9)化肥施用:铵态氮肥与草木灰(主要成分为K2CO3)不得混合施用,因为铵根离子与碳酸根离子双水解程度较大,会产生NH3,挥发造成肥分损失。

(10)洗涤油污:纯碱(Na2CO3)水解使溶液显碱性,热的纯碱溶液水解程度更大。碱性条件可以促进油脂水解,因此热的纯碱溶液可以去油污。

虽然盐类水解程度很小,但是通过平衡移动最终会产生很大的影响。生产、生活中盐类是普遍存在的,认识盐类水解,抑制有害的盐类水解,促进有益的盐类水解对于生产、生活价值巨大。下面我们一起探究盐类水解平衡的移动。

探究　盐类水解平衡的移动

问题1:CH3COONa溶液中加入冰醋酸(忽略温度变化),水解平衡向哪个方向移动?

提示:根据CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,Q==Kh,加入冰醋酸导致c(CH3COOH)增大,因此Q增大,Q>Kh,所以平衡向左移动。

问题2:CH3COONa溶液中加入少量NaOH固体(忽略温度变化),水解平衡向哪个方向移动?

提示:Q==Kh,加入NaOH后造成c(OH-)增大,因此导致Q>Kh,平衡向左移动。

问题3:CH3COONa溶液中加入蒸馏水,水解平衡向哪个方向移动?

提示:Q==

=

·=Kh,加水后n(CH3COOH)、n(CH3COO-)、n(OH-)不变,但是V液增大,因此Q减小,Q<Kh,因此平衡向右移动(越稀越水解)。

问题4:升高温度,CH3COONa溶液中水解平衡向哪个方向移动?

提示:Q==Kh,盐类水解反应属于吸热反应,升温后,Kh增大,导致Q<Kh,因此平衡向右移动(越热越水解)。

盐溶液蒸干灼烧后所得产物的判断

(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NaCl溶液蒸干得到NaCl固体,CuSO4溶液蒸干得到CuSO4固体。

(2)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。

(3)酸根阴离子易水解的强碱盐,蒸干后可得到原物质,如Na2CO3溶液蒸干得到Na2CO3固体。

(4)考虑盐受热时是否分解。如Ca(HCO3)2、NaHCO3、NH4Cl固体受热易分解,发生的反应分别为Ca(HCO3)2CaCO3+CO2↑+H2O、2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O、NH4ClNH3↑+HCl↑,因此蒸干灼烧溶液后得不到原溶液固体。

(5)还原性盐在蒸干时会被O2氧化,如Na2SO3溶液蒸干得到Na2SO4固体。

1.(2021·辽宁沈阳阶段练习)盐类水解在工农业生产和日常生活中有着广泛的应用。下列有关应用或说法与水解无关的是(　A　)

A.用浓氨水除去铜器表面的铜绿

B.TiO2化学性质稳定,制备时用TiCl4加入大量水,同时加热,生成物再经焙烧可得

C.配制FeCl3溶液时,先将晶体溶解在较浓的盐酸中,再加水至指定浓度

D.长期施用硫酸铵化肥的土壤,易变酸性,可施用适量的熟石灰

解析:铜绿主要成分是碱式碳酸铜,用浓氨水可将碱式碳酸铜转变成可溶性的铜氨络合物而被除去,与水解无关,故A符合题意;TiCl4中加入大量水,同时加热,促进水解,且生成HCl易挥发,则过滤,经焙烧得TiO2,与水解有关,故B不符合题意;将FeCl3晶体溶解在较浓的盐酸中,可抑制铁离子水解,再加水稀释至所需的浓度,与水解有关,故C不符合题意;长期施用硫酸铵化肥的土壤,易变酸性,和铵根离子水解有关,熟石灰显碱性,且价格便宜,常用来改良酸性土壤,与水解有关,故D不符合题意。

2.(2021·宁夏银川期中)一定条件下,CH3COONa溶液中,下列说法正确的是(　A　)

A.加入冰醋酸,增大

B.通入HCl,平衡正向移动,溶液pH增大

C.加入NaOH固体,平衡正向移动,溶液pH减小 

D.稀释溶液,平衡正向移动,增大

解析:=,加入冰醋酸,Ka不变,氢离子浓度增大,所以增大,A正确;溶液中存在水解平衡CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,通入HCl,消耗氢氧根离子,平衡正向移动,HCl会电离出大量氢离子,溶液pH会减小,B错误;NaOH可以电离出大量氢氧根离子,平衡逆向移动,溶液碱性增强,溶液pH增大,C错误;稀释溶液,促进水解,平衡正向移动,即水解平衡常数,只与温度有关,温度不变则水解平衡常数不变,D错误。

3.(2022·河北石家庄阶段练习)下列有关问题,与盐的水解有关的是(　D　)

①实验室盛放Na2CO3溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞

②NaHCO3与Al2(SO4)3两种溶液可作泡沫灭火剂

③加热蒸干CuCl2溶液得到Cu(OH)2固体

④Al2S3不能通过溶液中的反应制取

⑤加热蒸干AlCl3溶液得到Al(OH)3固体

⑥铁在潮湿环境中生锈

A.①②③⑥ B.②③④⑥

C.①④⑤ D.①②③④⑤

解析:Na2CO3水解产生NaOH,NaOH会和玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3,Na2SiO3溶液有黏性,会将玻璃塞与试剂瓶黏在一起,故实验室盛放Na2CO3溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞,与盐的水解有关,①符合题意;NaHCO3与Al2(SO4)3发生互促的完全水解反应,生成氢氧化铝、二氧化碳,故NaHCO3与Al2(SO4)3两种溶液可作泡沫灭火剂,与盐的水解有关,②符合题意;CuCl2水解生成Cu(OH)2和HCl,加热蒸干CuCl2溶液,HCl挥发,水解平衡正向移动,得到Cu(OH)2固体,与盐的水解有关,③符合题意;S2-与Al3+在溶液中发生互促的完全水解反应,故Al2S3不能通过溶液中的反应制取,与盐的水解有关,④符合题意;AlCl3水解生成氢氧化铝和HCl,加热蒸干AlCl3溶液,HCl挥发,水解平衡正向移动,得到Al(OH)3固体,与盐的水解有关,⑤符合题意;Fe、H2O、O2反应生成氢氧化铁,氢氧化铁失水生成铁锈,铁在潮湿环境中生锈与盐的水解无关,⑥不符合题意,故选D。

分析盐类水解问题的基本思路

(1)找出存在的水解平衡体系(即可逆反应或可逆过程),并写出水解离子方程式,使抽象问题具体化。

(2)然后依据水解离子方程式找出影响水解平衡的条件,并判断水解平衡移动的方向。

(3)分析平衡移动的结果及移动结果与所解答问题的联系。

【知识整合】

【易错提醒】

1.误认为Fe3+可在中性溶液中大量存在。其实不然,由于Fe3+水解能力较强,在pH=3左右,Fe3+就几乎完全水解生成氢氧化铁。

2.误认为[Al(OH)4]-与HC不共存是因为两者发生了水解互促反应,其实水解互促指的是“一阴一阳”两种弱离子水解互相促进,同性质的两种离子水解是相互抑制的,两者实际的反应为[Al(OH)4]-+HCAl(OH)3↓+C+H2O,反应原理可以认为是HC酸性强于Al(OH)3,属于强酸制弱酸反应。

3.误认为溶液显中性的盐都是强酸强碱盐,不发生水解,其实有些弱酸弱碱盐的阴、阳离子水解程度相同,溶液也会显中性。例如CH3COONH4属于能水解的盐,但N和CH3COO-水解程度相同,溶液显中性。

4.误认为在pH相等的CH3COONa溶液与NaOH溶液中,水的电离程度相同。其实不然,虽然pH相等,但CH3COONa促进水的电离,水的电离程度比纯水的大,NaOH抑制水的电离,水的电离程度比纯水的小。

5.误认为HS-+H2OS2-+H3O+是HS-的水解离子方程式。其实不然,一定要注意弱离子水解一定产生同电性的H+或OH-,弱碱阳离子水解产生H+,弱酸阴离子水解产生OH-。HS-水解会产生OH-,但上述反应没有产生氢氧根离子,所以不是水解而是电离,只是HS-电离通常写作HS-S2-+H+,由于H+在溶液中是水合离子形式,所以也可以写作HS-+H2OS2-+H3O+。