鹽類水解的規(guī)律、影響因素及其應(yīng)用

河北

所謂鹽類水解，是指在溶液中鹽電離出來的離子跟水電離產(chǎn)生的H+或OH-結(jié)合生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)。其實質(zhì)是鹽電離出來的陰離子跟水電離產(chǎn)生的H+結(jié)合，而陽離子跟水電離產(chǎn)生的OH-結(jié)合，進(jìn)而破壞水的電離平衡，水的電離程度增大，導(dǎo)致c(H+)≠c(OH-)，使得溶液呈堿性、酸性或中性。水解反應(yīng)是可逆的吸熱反應(yīng)，是酸堿中和反應(yīng)的逆反應(yīng)，只是水解反應(yīng)的程度較微弱。

一、鹽類水解及其規(guī)律

鹽類水解必須具備兩個條件：(1)鹽必須溶于水；(2)鹽中必須有弱酸陰離子或弱堿陽離子。其規(guī)律可簡單表述為“有弱才水解，無弱不水解；越弱越水解，都弱都水解；誰強(qiáng)顯誰性，同強(qiáng)顯中性。”

鹽的類型實例是否水解水解的離子溶液的酸堿性溶液的pH強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽NaCl、KNO3否中性pH=7強(qiáng)酸弱堿鹽NH4Cl、Cu(NO3)2是NH+4、Cu2+酸性pH<7弱酸強(qiáng)堿鹽CH3COONa、Na2CO3是CH3COO-、CO2-3堿性pH>7

溶液中的“四大常數(shù)”Ka(Kb)、Kw、Kh、Ksp只與溫度有關(guān)，其中：Ka、Kb、Kw隨溫度的升高而增大。

(1)CH3COONa、CH3COOH溶液中，Ka、Kh、Kw的關(guān)系是Kw=Ka·Kh。

(2)M(OH)n懸濁液中Ksp、Kw、pH間關(guān)系

【例1】(2016·全國丙卷·13)下列有關(guān)電解質(zhì)溶液的說法正確的是

( )

【答案】D

【例2】(2014·上海卷)室溫下，甲、乙兩燒杯均盛有5 mL pH=3的某一元酸溶液，向乙燒杯中加水稀釋至pH=4。關(guān)于甲、乙燒杯中溶液的描述正確的是

( )

A.溶液的體積10V甲≤V乙

B.水電離出的OH-濃度：10c甲(OH-)≤c乙(OH-)

C.若分別用等濃度的NaOH溶液完全中和，所得溶液的pH：甲≤乙

D.若分別與5 mL pH=11的NaOH溶液反應(yīng)，所得溶液的pH：甲≤乙

【答案】AD

【解析】本題考查弱電解質(zhì)的電離和鹽類水解。由題意原甲、乙兩燒杯均盛有5 mL的溶液，向乙燒杯中加水稀釋至pH=4，若該酸為強(qiáng)酸則10V甲=V乙，若為弱酸10V甲乙,所以C錯誤；D中若分別與5 mL pH=11的NaOH溶液反應(yīng)，若為強(qiáng)酸則甲=乙，若為弱酸，所得溶液應(yīng)為酸性，甲中濃度大，酸性強(qiáng)，pH小，所以甲≤乙；綜上所述本題正確答案為AD。

二、溶液中粒子濃度比較的規(guī)律

1.溶液中粒子濃度比較的兩個理論依據(jù)

2.電解質(zhì)溶液中的離子定量關(guān)系

3.解題思路

4.大小比較方法

(3)多元弱酸溶液：如H2S溶液：c(H+)>c(HS-)>c(S2-)>c(OH-)

(6)混合溶液：混合溶液中離子濃度的比較，要注意能發(fā)生反應(yīng)的先反應(yīng)后再比較，同時要注意混合后溶液體積的變化，一般情況下，混合液的體積等于各溶液體積之和。

②分子的電離小于相應(yīng)離子的水解：如在0.1 mol·L-1的NaCN和0.1 mol·L-1的HCN溶液的混合液中，各離子濃度的大小順序為c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)。

( )

A.加入氫氧化鈉固體 B.加水

C.通入二氧化碳?xì)怏w D.加入飽和石灰水溶液

【答案】D

【跟蹤訓(xùn)練】常溫下，對于pH均為9的NaOH溶液、CH3COONa溶液，下列說法正確的是

( )

A.兩溶液稀釋10倍后，pH相等

B.兩溶液加熱至相同的溫度后，pH相等

C.兩溶液中各加入等體積的pH等于5的HCl溶液后，pH相等

D.兩溶液中水的離子積相等

【答案】D

【解析】A.加水稀釋促進(jìn)醋酸鈉水解，導(dǎo)致溶液中pH大小為CH3COONa>NaOH，故A錯誤；B.水的電離和鹽類水解都是可逆過程，加熱促進(jìn)水的電離和醋酸根離子水解平衡正向進(jìn)行，pH=9的氫氧化鈉溶液pH變化不大，CH3COONa溶液加熱促進(jìn)水解溶液pH增大，pH不相等，故B錯誤；C.兩溶液中各加入等體積的pH等于5的HCl溶液后，鹽酸和氫氧化鈉溶液恰好完全反應(yīng)，溶液顯中性，和醋酸鈉反應(yīng)生成醋酸，溶液顯酸性，pH不同，故C錯誤；D.常溫下，水的離子積常數(shù)隨溫度變化，對于pH均為9的NaOH溶液CH3COONa溶液中水的離子積相等，故D正確；故選D。

三、影響鹽類水解的因素

影響鹽類水解的因素表現(xiàn)在兩個方面：

(1)內(nèi)因：鹽本身的性質(zhì)，組成鹽的酸根相對應(yīng)的酸越弱(或陽離子對應(yīng)的堿越弱)，水解程度就越大，溶液的堿性或酸性越強(qiáng)。

(2)外因：

因素水解平衡水解程度水解產(chǎn)生離子的濃度溫度升高正向移動增大增大濃度增大正向移動減小增大減小(即稀釋)正向移動增大減小外加酸堿酸弱堿陽離子的水解程度減小堿弱酸根離子的水解程度減小

條件移動方向H+數(shù)pH現(xiàn)象升溫正向移動增多減小顏色變深通HCl逆向移動增多減小顏色變淺加H2O正向移動增多增大顏色變淺加NaHCO3正向移動減小增大生成紅褐色沉淀,放出氣體

【例3】(2015·天津卷)室溫下，將0.05 mol Na2CO3固體溶于水配成100 mL溶液，向溶液中加入下列物質(zhì)。有關(guān)結(jié)論正確的是

( )

【答案】B

( )

B.升高溫度，溶液pH減小

C.稀釋溶液，溶液中所有離子濃度都減小

【答案】A

【跟蹤訓(xùn)練】0.1 mol·L-1AlCl3溶液，溫度從20℃升高到50℃，濃度增幅最大的離子是

( )

A.Cl-B.Al3+C.H+D.OH-

【答案】C

四、鹽類水解的應(yīng)用

鹽類水解的應(yīng)用有很多，從理論上說，包括：

(2)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；

(3)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；

(6)加熱蒸發(fā)和濃縮鹽溶液時產(chǎn)物的判斷：加熱濃縮不水解的鹽溶液時一般得原物質(zhì)；加熱濃縮Na2CO3型的鹽溶液一般得原物質(zhì)；加熱濃縮FeCl3型的鹽溶液，最后得到Fe(OH)3，灼燒得Fe2O3；加熱蒸干(NH4)2CO3或NH4HCO3型的鹽溶液時，得不到固體；加熱蒸干Ca(HCO3)2型的鹽溶液時，最后得相應(yīng)的正鹽；加熱Mg(HCO3)2、MgCO3溶液最后得到Mg(OH)2固體；加熱Na2SO3型鹽溶液，最后被空氣氧化為Na2SO4。

鹽類水解的實際應(yīng)用也有許多情況，如溶液配制、試劑貯存、分離除雜、泡沫滅火器原理等：

(7)鹽溶液的配制：

①配制強(qiáng)酸弱堿鹽溶液，需在溶液中分別加入幾滴相應(yīng)的強(qiáng)酸，抑制弱堿陽離子的水解。如FeCl3、SnCl2溶液時常將它們?nèi)苡谳^濃的鹽酸中，然后再用水稀釋到相應(yīng)的濃度，以抑制它們的水解；配制Fe2(SO4)3、CuSO4等溶液時，滴幾滴稀硫酸。

②配制強(qiáng)堿弱酸鹽溶液時，需滴幾滴相應(yīng)的強(qiáng)堿，可使水解平衡逆向移動，抑制弱酸根離子的水解，如配制Na2CO3、NaHS溶液時滴幾滴NaOH溶液。

(9)制備某些金屬氧化物：如果溶液濃度較低，可以利用水解反應(yīng)來獲得納米材料(氫氧化物可變?yōu)檠趸?。如果水解程度很大，還可用于無機(jī)化合物的制備，如制TiO2：

(10)判斷中和滴定終點時溶液酸堿性，選擇指示劑以及當(dāng)pH=7時酸或堿過量的判斷等問題時，應(yīng)考慮到鹽的水解。如CH3COOH與NaOH剛好反應(yīng)時pH>7，若二者反應(yīng)后溶液pH=7，則CH3COOH過量。指示劑選擇的總原則是，所選擇指示劑的變色范圍應(yīng)該與滴定后所得鹽溶液的pH范圍相一致。即強(qiáng)酸與弱堿互滴時應(yīng)選擇甲基橙，弱酸與強(qiáng)堿互滴時應(yīng)選擇酚酞。

(11)物質(zhì)的提純(水解除雜)：

如MgCl2溶液中混有少量Fe3+雜質(zhì)時，因Fe3+水解的程度比Mg2+的水解程度大，可加入MgO或MgCO3等，導(dǎo)致水解平衡正向移動，生成Fe(OH)3沉淀而除去。

【例5】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

( )

A.20 mL 2 mol/L FeCl3溶液

B.40 mL 1 mol/L NaHCO3溶液

C.20 mL 1 mol/L Na2SO3溶液

D.40 mL 2 mol/L NH4HCO3溶液

【答案】A

【解析】本題綜合考查物質(zhì)的性質(zhì)，主要對水解原理應(yīng)用及根據(jù)元素守恒的計算等知識考查，加熱蒸干并灼燒的過程中，要注意考慮鹽的水解平衡的移動、物質(zhì)的氧化、物質(zhì)的分解等情況來解答。

【例6】合理利用某些鹽能水解的性質(zhì)，能解決許多生產(chǎn)、生活中的問題，下列敘述的事實與鹽水解的性質(zhì)無關(guān)的是

( )

A.金屬焊接時可用NH4Cl溶液作除銹劑

B.配制FeSO4溶液時，加入一定量Fe粉

C.長期施用銨態(tài)氮肥會使土壤酸化

D.向FeCl3溶液中加入CaCO3粉末后有氣泡產(chǎn)生

【答案】B

【解析】NH4Cl溶液水解顯酸性，能和鐵銹反應(yīng)從而除去鐵銹，故和鹽類水解有關(guān)，A錯誤；亞鐵離子易被氧化，配制FeSO4溶液時，加入一定量Fe粉的目的是防止氧化，與鹽類的水解無關(guān)，B正確；銨根水解顯酸性，所以長期施用銨態(tài)氮肥會使土壤酸化，與鹽類的水解有關(guān)，C錯誤；FeCl3是強(qiáng)酸弱堿鹽，水解顯酸性，故加入碳酸鈣后有氣泡產(chǎn)生，和鹽類的水解有關(guān)，D錯誤。

【跟蹤訓(xùn)練】下列根據(jù)反應(yīng)原理設(shè)計的應(yīng)用，不正確的是

( )

【答案】D