例談鹽類的水解在高考中的考查方式

2015-06-05 07:29:27郭文羽

中學(xué)化學(xué) 2015年2期

郭文羽

一、鹽類水解及其規(guī)律

1.定義

在溶液中鹽電離出來(lái)的離子跟水電離產(chǎn)生的H+或OH-結(jié)合生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)。

2.實(shí)質(zhì)

鹽電離→弱酸的陰離子→結(jié)合H+

弱堿的陽(yáng)離子→結(jié)合OH-→破壞了水的電離平衡→水的電離程度增大→c（H+）≠c（OH-）→溶液呈堿性、酸性或中性。

3.特點(diǎn)

（1）可逆，水解反應(yīng)是可逆反應(yīng)；

（2）吸熱，水解反應(yīng)是酸堿中和反應(yīng)的逆反應(yīng)；

（3）微弱，水解反應(yīng)程度很微弱。

4.規(guī)律

有弱才水解，越弱越水解；誰(shuí)強(qiáng)顯誰(shuí)性，同強(qiáng)顯中性。

5.鹽類水解的規(guī)律拓展應(yīng)用

（1）“誰(shuí)弱誰(shuí)水解，越弱越水解”。如酸性：HCNCH3COONa。

（2）強(qiáng)酸的酸式鹽只電離，不水解，溶液顯酸性。如NaHSO4在水溶液中：

NaHSO4Na++H++SO2-4

（3）弱酸的酸式鹽溶液的酸堿性，取決于酸式酸根離子的電離程度和水解程度的相對(duì)大小。

例1NH4Cl溶液呈，用離子方程式表示原因。

常溫下，pH=11的CH3COONa溶液中，水電離出來(lái)的c（OH-）=，在pH=3的CH3COOH溶液中，水電離出來(lái)的c（H+）=。

解析NH4Cl為強(qiáng)酸弱堿鹽，NH+4水解呈酸性；CH3COONa溶液中由于CH3COO-水解促進(jìn)水的電離，故pH=11的CH3COONa溶液中，c（OH-）水=1×10-3 mol·L-1 ，在pH=3的CH3COOH溶液中水的電離受到抑制，故c（H+）水=1×10-11 mol·L-1 。

答案：酸性NH+4+H2ONH3·H2O+H+ 1×10-3 mol·L-1 1×10-11 mol·L-1

例2有①Na2CO3溶液、②CH3COONa溶液、③NaOH溶液各25 mL，物質(zhì)的量濃度均為0.1 mol·L-1，下列說(shuō)法正確的是（）。

A.三種溶液pH的大小順序是③>②>①

B.若將三種溶液稀釋相同倍數(shù)，pH變化最大的是②

C.若分別加入25 mL 0.1 mol·L-1 鹽酸后，pH最大的是①

D.若三種溶液的pH均為9，則物質(zhì)的量濃度的大小順序③>①>②

解析酸根離子越弱越易水解，因此三種溶液pH的大小順序應(yīng)是③>①>②。若將三種溶液稀釋相同倍數(shù)，由于Na2CO3溶液和CH3COONa溶液中存在水解平衡，隨著水的加入弱酸根離子會(huì)水解產(chǎn)生少量的OH-，因此pH變化最大的應(yīng)是③；選項(xiàng)D正確的順序應(yīng)為②>①>③。

答案：C。

二、水解離子方程式

1.一般來(lái)說(shuō)，鹽類水解的程度不大，應(yīng)該用可逆號(hào)“”表示。鹽類水解一般不會(huì)產(chǎn)生沉淀和氣體，所以不用符號(hào)“↓”和“↑”表示水解產(chǎn)物。如：

NH+4+H2ONH3·H2O+H+

2.多元弱酸鹽的水解是分步進(jìn)行的，水解離子方程式要分步表示。如Na2CO3水解反應(yīng)的離子方程式為

CO2-3+H2OHCO-3+OH-

HCO-3+H2OH2CO3+OH-

3.水解分別是酸性和堿性的離子組，并且由于相互促進(jìn)水解程度較大，書(shū)寫(xiě)時(shí)要用“”、“↑”、“↓”等，如NaHCO3與AlCl3混合溶液的反應(yīng)離子方程式：

Al3++3HCO-3Al（OH）3↓+3CO2↑

例3下列離子方程式中屬于水解的離子方程式的是（）。

A.NH+4+2H2ONH3·H2O+H3O+

B.HCO-3+H2OH3O++CO2-3

C.HS-+H+H2S

D.Cl2+H2OH++Cl-+HClO

解析B項(xiàng)為電離方程式，C、D為化學(xué)反應(yīng)，不是水解反應(yīng)。

答案：A。

三、鹽類水解的影響因素

1.內(nèi)因

酸或堿越弱，其對(duì)應(yīng)的弱酸根離子或弱堿陽(yáng)離子的水解程度越大，溶液的堿性或酸性越強(qiáng)。

2.外因

（1）溫度：溫度升高水解平衡右移。

（2）濃度：濃度增大或加水稀釋水解平衡都向右移動(dòng)。

（3）外加酸：弱堿陽(yáng)離子的水解程度減小；外加堿：弱酸根離子的水解程度減小。

例4在一定條件下，Na2CO3溶液存在水解平衡：

CO2-3+H2OHCO-3+OH-

下列說(shuō)法正確的是（）。

A.稀釋溶液，水解平衡常數(shù)增大

B.通入CO2，平衡朝正反應(yīng)方向移動(dòng)

C.升高溫度，c（HCO-3）c（CO2-3）減小

D.加入NaOH固體，溶液pH減小

解析平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān)，故稀釋時(shí)是不變的，A項(xiàng)錯(cuò)；CO2通入水中，相當(dāng)于生成H2CO3，可以與OH-反應(yīng)，而促進(jìn)平衡正向移動(dòng)，B項(xiàng)正確；升溫，促進(jìn)水解，平衡正向移動(dòng)，故表達(dá)式的結(jié)果是增大的，C項(xiàng)錯(cuò)；D項(xiàng)，加入NaOH固體，堿性肯定增強(qiáng)，pH增大，故錯(cuò)。

答案：B。

例5下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（多選）（）。

A.反應(yīng)NH3（g）+HCl（g）NH4Cl（s）在室溫下可自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH<0

B.電解法精煉銅時(shí)，以粗銅作陰極，純銅作陽(yáng)極

C.CH3COOH溶液加水稀釋后，溶液中c（CH3COOH）c（CH3COO-）的值減小

D.Na2CO3溶液中加入少量Ca（OH）2固體，CO2-3水解程度減小，溶液的pH減小

解析該反應(yīng)的ΔS<0，在室溫下能自發(fā)進(jìn)行，則有ΔH-TΔS<0，那么ΔH<0，A項(xiàng)對(duì)。電解精煉銅時(shí)，應(yīng)用粗銅作陽(yáng)極，純銅作陰極，含Cu2+的電解質(zhì)溶液作為電解液，B錯(cuò)。CH3COOH溶液中存在電離平衡：

CH3COOHCH3COO-+H+

加水稀釋時(shí)，平衡正向移動(dòng)，溶液中c（CH3COOH）/c（CH3COO-）減小，C對(duì)。Na2CO3溶液中存在水解平衡：

CO2-3+H2OHCO-3+OH-

加入少量Ca（OH）2固體，Ca2+與CO2-3生成CaCO3沉淀，同時(shí)溶液中c（OH-）增大，平衡逆向移動(dòng)，CO2-3的水解程度減小，但溶液的堿性增強(qiáng)，pH增大，D錯(cuò)。

答案：AC。

四、鹽類水解的應(yīng)用

應(yīng)用舉例

判斷溶液的酸堿性Fe

Cl3溶液顯酸性，原因是Fe3++3H2OFe（OH）3+3H+

判斷酸性強(qiáng)弱NaX、NaY、NaZ三種鹽pH分別為8、9、10，則酸性HX>HY>HZ

配制或貯存易水解的鹽溶液配制CuSO4溶液時(shí)，加入少量H2SO4，防止Cu2+水解；配制FeCl3溶液，加入少量鹽酸

膠體的制取制取Fe（OH）3膠體的離子反應(yīng)：Fe3++3H2O△Fe（OH）3（膠體）+3H+

物質(zhì)的提純除去MgCl2溶液中的Fe3+，可加入MgO、鎂粉、Mg（OH）2或MgCO3

泡沫滅火器原理成分為NaHCO3與Al2（SO4）3，發(fā)生反應(yīng)為Al3++3HCO-3Al（OH）3↓+3CO2↑

作凈水劑明礬作凈水劑，原理為Al3++3H2OAl（OH）3（膠體）+3H+

化肥的使用銨態(tài)氮肥與草木灰不得混用

例6下列有關(guān)問(wèn)題，與鹽的水解有關(guān)的是（）。

①NH4Cl與ZnCl2溶液可作焊接金屬時(shí)的除銹劑；

②用NaHCO3與Al2（SO4）3兩種溶液可作泡沫滅火劑；

③草木灰與銨態(tài)氮肥不能混合施用；

④實(shí)驗(yàn)室盛放Na2CO3溶液的試劑瓶不能用磨口玻璃塞；

⑤加熱蒸干AlCl3溶液得到Al（OH）3固體

A.①②③ B.②③④

C.①④⑤ D.①②③④⑤

解析①中NH4Cl與ZnCl2溶液水解均顯酸性，可以除去金屬表面的銹；②HCO-3與Al3+兩種離子水解相互促進(jìn)，產(chǎn)生二氧化碳，可作滅火劑；③草木灰主要成分為碳酸鉀，水解顯堿性，而銨態(tài)氮肥水解顯酸性，因而不能混合施用；④碳酸鈉溶液水解顯堿性，而磨口玻璃塞中的二氧化硅會(huì)與堿反應(yīng)生成硅酸鈉將瓶塞與瓶口黏合而打不開(kāi)，因此實(shí)驗(yàn)室盛放碳酸鈉的試劑瓶應(yīng)用橡膠塞；⑤AlCl3溶液中存在水解平衡：

AlCl3+3H2OAl（OH）3+3HCl

加熱時(shí)，HCl揮發(fā)使平衡不斷右移，最終得到Al（OH）3固體（如果灼燒，會(huì)得到Al2O3固體）。答案：D。

例7用酒精燈加熱下列溶液，蒸干后灼燒，所得固體質(zhì)量最大的是（）。

A.20 mL 2 mol·L-1 FeCl3溶液

B.40 mL 1 mol·L-1 NaHCO3溶液

C.20 mL 1 mol·L-1 Na2SO3溶液

D.40 mL 2 mol·L-1 NH4HCO3溶液

解析選項(xiàng)A，20 mL 2 mol·L-1 FeCl3溶液蒸干后灼燒得到0.02 mol Fe2O3，其質(zhì)量為3.2 g。選項(xiàng)B，40 mL 1 mol·L-1 NaHCO3溶液蒸干后灼燒得到0.02 mol Na2CO3，其質(zhì)量為2.12 g。選項(xiàng)C，20 mL 1 mol·L-1 Na2SO3溶液蒸干后灼燒得到0.02 mol Na2SO4，其質(zhì)量為2.84 g。選項(xiàng)D，NH4HCO3溶液蒸干后灼燒，導(dǎo)致NH4HCO3全部分解生成NH3、CO2、H2O氣體而不殘留固體，其質(zhì)量為0。答案：A。

五、水解除雜

利用水解除雜無(wú)論在化學(xué)工業(yè)還是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中都具有非常重要的意義，其原理是根據(jù)鹽的水解程度的不同，通過(guò)調(diào)節(jié)溶液pH使部分離子轉(zhuǎn)化為沉淀而除去。如MgCl2溶液中混有少量FeCl3雜質(zhì)，因Fe3+水解程度比Mg2+水解程度大，可加入MgO、Mg（OH）2或MgCO3等，調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe3+的水解平衡正向移動(dòng)，生成Fe（OH）3沉淀而除去；注意不能加NaOH、NH3·H2O等可溶性堿，因加這些物質(zhì)pH升高太迅速，且堿過(guò)量不易覺(jué)察，Mg2+也可能轉(zhuǎn)化為Mg（OH）2沉淀，還會(huì)引入NH+4、Na+等雜質(zhì)。

例8為了除去MgCl2溶液中的FeCl3，可在加熱攪拌的條件下加入一種試劑，該試劑是（）。

A.NaOH B.Na2CO3 C.氨水 D.MgO

解析利用了MgO消耗FeCl3水解生成的HCl，促使FeCl3水解成Fe（OH）3，同時(shí)MgO轉(zhuǎn)化成MgCl2，即使MgO過(guò)量，它不溶于水也不會(huì)引入新雜質(zhì)。答案：D。

六、離子共存要考慮水解

首先判斷離子反應(yīng)中是否有發(fā)生相互促進(jìn)水解的離子，若有則不能大量共存。

熟記下列因雙水解不能大量共存的離子組合：

（1）Al3+與HCO-3、CO2-3、AlO-2、SiO2-3、HS-、S2-、ClO-。

（2）Fe3+與HCO-3、CO2-3、AlO-2、SiO2-3、ClO-。

（3）NH+4與SiO2-3、AlO-2。特別提醒：NH+4與CH3COO-、HCO-3雖能發(fā)生雙水解反應(yīng)，但能大量共存。

例9下列指定溶液中一定能大量共存的離子組是（）。

A.pH=1的溶液中：NH+4、Na+、Fe3+、SO2-4

B.含有大量AlO-2的溶液中：Na+、K+、HCO-3、NO-3