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盐类水解的规律及拓展应用探析

2017-06-14白菊萍

理科考试研究·高中 2017年4期
关键词:应用探析规律

白菊萍

摘要:在溶液中盐电离出来的离子跟水电离产生的H+或OH-结合生成弱电解质的反应,就是盐类的水解反应.本文就盐类的水解反应问题的原理、过程、一般规律进行梳理,通过例题详解探讨,以期找到解决这类问题的一般思路与方法.

关键词:盐类水解;规律;应用探析

一、盐类水解的实质与特点

1.实质:

盐电离→弱酸的阴离子→结合H+弱碱的阳离子→结合OH-→破坏了水的电离平衡→水的电离程度增大→c(H+)≠

c(OH-)→溶液呈碱性、酸性或中性.

2.特点

可逆→水解反应是可逆反应

|

吸热→水解反应是酸碱中和反应的逆反应

|

微弱→水解反应程度很微弱

二、盐类水解的规律

有弱才水解,越弱越水解;谁强显谁性,同强显中性.

盐的类型实例是否水解水解的离子溶液的酸碱性溶液的pH

强酸强碱盐NaCl、KNO3否中性pH=7

强酸弱碱盐NH4Cl、Cu(NO3)2是NH+4、Cu2+酸性pH<7

弱酸强碱盐CH3COONa、Na2CO3是CH3COO-、CO2-3碱性pH>7

1.“谁弱谁水解,越弱越水解”.如酸性:HCNCH3COONa.

2.强酸的酸式盐只电离,不水解,溶液显酸性.如NaHSO4在水溶液中:NaHSO4Na++H++SO2-4.

3.弱酸的酸式盐溶液的酸碱性,取决于酸式酸根离子的电离程度和水解程度的相对大小.

(1)若电离程度小于水解程度,溶液呈碱性.如NaHCO3溶液中:

HCO-3H++CO2-3(次要)

HCO-3+H2OH2CO3+OH-(主要)

(2)若电离程度大于水解程度,溶液显酸性.如NaHSO3溶液中:HSO-3H++SO2-3(主要)

HSO-3+H2OH2SO3+OH-(次要)

4.相同条件下的水解程度:正盐>相应酸式盐,如CO2-3>HCO-3.

5.相互促进水解的盐>单独水解的盐>水解相互抑制的盐.如NH+4的水解:(NH4)2CO3>(NH4)2SO4>(NH4)2Fe(SO4)2.

三、示例应用

例1有①Na2CO3、②CH3COONa、③NaOH三种溶液各25 mL,物质的量浓度均为0.1 mol·L-1,下列说法正确的是()

A.三种溶液pH的大小顺序是③>②>①

B.若将三种溶液稀释相同倍数,pH变化最大的是②

C.若分别加入25 mL 0.1 mol·L-1盐酸后,pH最大的是①

D.若三种溶液的pH均为9,则物质的量浓度的大小顺序是③>①>②

解析酸根离子越弱越易水解,因此三种溶液pH的大小顺序应是③>①>②;若将三种溶液稀释相同倍数,由于Na2CO3溶液和CH3COONa溶液中存在水解平衡,随着水的加入弱酸根离子会水解产生少量的OH-,因此pH变化最大的应是③;选项D正确的顺序应为②>①>③.答案C

例2根据下列化合物:①NaCl、②NaOH、③HCl、④NH4Cl、⑤CH3COONa、⑥CH3COOH、⑦NH3·H2O、⑧H2O,回答下列问题.

(1)NH4Cl溶液显性,用离子方程式表示原因,其溶液中离子浓度大小顺序为.

(2)常温下,pH=11的CH3COONa溶液中,水电离出来的c(OH-)=,在pH=3的CH3COOH溶液中,水电离出来的c(H+)=.

(3)已知纯水中存在如下平衡:H2O+H2OH3O++OH-ΔH>0,现欲使平衡向右移动,且所得溶液显酸性,可选择的方法是(填字母序号).

A.向水中加入NaHSO4固体

B.向水中加Na2CO3固体

C.加热至100 ℃(此时pH=6)

D.向水中加入(NH4)2SO4固体

(4)若将等pH、等体积的②NaOH溶液和⑦NH3·H2O溶液分别加水稀释m倍、n倍,稀释后两种溶液的pH仍相等,则mn(填“<”、“>”或“=”).

解析(1)NH4Cl为强酸弱碱盐,由于NH+4水解,其溶液呈酸性,故其溶液中离子浓度的大小关系为c(Cl-)>c(NH+4)>c(H+)>c(OH-).(2)CH3COONa溶液中由于醋酸根离子的水解促进水的电离,故pH=11的CH3COONa溶液中,水电离出来的c(OH-)=10-3 mol·L-1;在pH=3的CH3COOH溶液中水的电离受到抑制,故水电离出来的c(H+)=10-11 mol·L-1.(3)A项使溶液呈酸性但水的电离平衡向左移动;B项虽使平衡向右移动但溶液呈碱性;C项操作虽使平衡右移但水仍然呈中性;D项中由于NH+4的水解,促进水的电离而使溶液呈酸性.(4)由于NH3·H2O是弱电解质,存在电离平衡,故mc(NH+4)>c(H+)>c(OH-)(2)10-3 mol·L-110-11 mol·L-1(3)D(4)<

例3NH4Al(SO4)2是食品加工中最为快捷的食品添加剂,用于焙烤食品中;NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛.请回答下列问题:

(1)NH4Al(SO4)2可作净水剂,其理由(用必要的化学用语和相关文字说明).

(2)相同条件下,浓度為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)图1是01 mol·L-1

电解质溶液的pH随温度变化的图像.

①其中符合01 mol·L-1NH4Al(SO4)2的pH随温度变化的曲线是(填写序号),导致pH随温度变化的原因是;

②20 ℃时,01 mol·L-1NH4Al(SO4)2中

2c(SO2-4)-c(NH+4)-3c(Al3+)=.

(4)室溫时,向100 mL 0.1 mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加01mol·L-1NaOH溶液,得到溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图2所示,试分析图中a、b、c、d四个点,水的电离程度最大的是;在b点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是.

解析(1)Al3+水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性,即:Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3胶体吸附悬浮颗粒使其沉降.

(2)NH4Al(SO4)2与NH4HSO4中的NH+4均发生水解,但NH4Al(SO4)2中Al3+水解呈酸性抑制NH+4水解,HSO-4电离出H+同样抑制NH+4水解,因为HSO-4电离生成的H+浓度比Al3+水解生成的H+浓度大,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,升高温度其水解程度增大,pH减小,符合的曲线为Ⅰ.

②根据电荷守恒,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四个点,根据反应量的关系,a点恰好消耗完H+,溶液中只有(NH4)2SO4与Na2SO4;b、c、d三点溶液均含有NH3·H2O,(NH4)2SO4可以促进水的电离,而NH3·H2O抑制水的电离,a点水的电离程度最大.b点溶液呈中性,即溶液含有(NH4)2SO4、Na2SO4、NH3·H2O三种成分,a点时c(Na+)=c(SO2-4),b点时c(Na+)>c(SO2-4),根据N元素与S元素的关系,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胶体具有吸附性,即Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3胶体吸附悬浮颗粒使其沉降从而净化水.(2)小于;(3)①ⅠNH4Al(SO4)2水解,溶液呈酸性,升高温度其水解程度增大,pH减小②10-3mol·L-1(4)ac(Na+)>c(SO2-4)>c(NH+4)>c(OH-)=c(H+)

参考文献:

[1]徐文华.元素推断题知识归纳及其应用[J].新高考(物理化学生物),2007,(03):55.

[2]高淑平.推断元素位置和名称的技巧和方法[J].高中数理化,2009,(04):44-45.

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