盐类的水解
[盐类的水解]
(1)盐类水解的概念:在溶液中盐电离出来的离子跟水电离产生出来的H+或OH-结合生成弱电解质的反应,叫做盐类的水解.
说明 盐类的水解反应与中和反应互为可逆过程:
盐 水酸 碱 - 热量
(2)盐类水解的实质:盐溶于水时电离产生的弱碱阳离子(如NH4+、A13+、Fe3+等)或者弱酸阴离子(如CH3COO-、CO32-、S2-等)与水电离产生的OH-或H+结合生成了难电离的弱碱、弱酸(弱电解质),使水的电离平衡发生移动,从而引起水电离产生的c(H+)与c(OH-)的大小发生变化.
(3)各种类型的盐的水解情况比较:
盐的类型 强酸强碱盐 强酸弱碱盐 弱酸强碱盐 弱酸弱碱盐
水解情况 不水解 水解 水解 水解
参与水解的离子 弱碱阳离子 弱酸阴离子 弱酸阴离子和弱碱阳离子
溶液的酸碱性 正盐显中性;酸式盐因电离产生H’而显酸性 酸性
[弱碱阳离子与H2O电离产生的OH-结合而使得c(H+)> c(OH-)] 碱性
[弱酸阴离子与H2O电离产生的OH-结合而使得c(H+)<c(OH-)] 依组成盐对应的酸、碱的电离常数尺的相对大小而定K酸>K碱:溶液呈酸性K酸<K碱:溶液呈碱性
实例 正 盐:KCl、Na2SO4、NaNO3、KNO3等
酸式盐:NaHSO4等 CuCl2、NH4C1、FeCl3、A12(SO4)3 CH3COONa、NaClO、NaF、K2S、K2CO3 CH3COONH4、NH4F、(NH4)2CO3
说明 ①盐类的水解程度很小,水解后生成的难溶物的微粒数、易挥发性物质的微粒数都很少,没有沉淀、气体产生,因此不能用“↑”、“↓”符号表示②发生水解的盐都是使水的电离平衡正向移动而促进水的电离(而酸或碱则总是抑制水的电离)
①判断某盐是否水解的简易口诀:
不溶不水解,无弱不水解,谁弱谁水解,都弱都水解.
②判断盐溶液酸碱性的简易口诀:
谁强显谁性,都强显中性,都弱具体定(比较等温时K酸与K碱的大小).
(4)盐类水解离子方程式的书写方法
书写原则:方程式左边的水写化学式“H2O”,中间符号用“”,右边不写“↓”、“↑”符号.整个方程式中电荷、质量要守恒.
①强酸弱碱盐:
弱碱阳离子:
Mn+ nH2OM(OH)n nH+
如CuSO4水解的离子方程式为: Cu2+ 2H2OCu(OH)2 2H+
说明 溶液中离子浓度大小的顺序为:c(SO42-)>c(Cu2+)>c(H+)>c(OH-)
②弱酸强碱盐:
a. 一元弱酸对应的盐.如
CH3COONa水解的离子方程式为: CH3COO- H2OCH3COOH OH-
说明 溶液中离子浓度大小的顺序为:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
根据“任何电解质溶液中阴、阳离子电荷守恒”可知:
c(Na+) c(H+) = c(CH3COO-) c(OH-)
b.多元弱酸对应的盐.多元弱酸对应的盐发生水解时,是几元酸就分几步水解,且每步水解只与1个H2O分子结合,生成1个OH-离子.多元弱酸盐的水解程度是逐渐减弱的,因此,多元弱酸盐溶液的酸碱性主要由第一步水解决定.
例如K2CO3的水解是分两步进行的:
第一步:CO32- H2OHCO3- OH-
第二步:HCO3- H2OH2CO3 OH-
水解程度:第一步>第二步.所以K2CO3溶液中各微粒浓度大小的顺序为:
c(K+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(H+)
根据“任何电解质溶液中电荷守恒”可知:
c(K+) c(H+) =2×c(CO32-) c(OH-) c(HCO3-)
⑧弱酸弱碱盐:
如CH3COONH4水解的离子方程式为:
CH3COO- NH4+ H2OCH3COOH NH3·H2O
因为K(CH3COOH)=K(NH3·H2O)=1.8×10-5,所以CH3COONH4溶液呈中性.
[影响盐类水解程度的因素]
(1)盐本身的组成决定盐是否水解及水解程度的大小.
对于强碱弱酸盐来说,组成盐的阴离子对应的酸越弱(强),则盐的水解程度越大(小),溶液中的c(OH-)越大(小),pH也越大(小).例如:相同温度下,等物质的量浓度的CH3COONa溶液与NaClO溶液相比,由于酸性CH3COOH>HClO,故pH较大<碱性较强)的是NaClO溶液.又如:相同温度下,等物质的量浓度的NaA、NaB、NaC三种溶液的pH的大小顺序为:NaA>NaB>NaC,则三种酸HA、HB、HC的酸性强弱顺序为:HA<HB<HC.
(2)盐类的水解平衡遵循勒夏特列原理.
①温度.因为盐水解时吸热,所以升温,盐的水解程度增大,盐溶液的酸性或碱性增强.
②浓度.盐溶液越稀,水解程度越大,故加水稀释能促进盐的水解.但因为溶液体积增大得更多,所以盐溶液中的c(H+)或c(OH-)反而减小(即酸性或碱性减弱).
③向能水解的盐溶液中加入与水解产物相同的离子,水解被抑制;若将水解产物反应掉,则促进盐的水解.例如,在FeCl3溶液中存在水解平衡:Fe3+ 3H2OFe(OH)3 3H+.若加入少量的NaOH溶液,则水解平衡向右移动,促进了Fe3+的水解;若加入少量盐酸,则水解平衡向左移动,Fe3+的水解受到抑制.
[盐类水解的应用]
(1)判断盐溶液的酸碱性(或pH范围).如A12(SO4)3。溶液的pH<7,显酸性.
(2)判断酸碱完全中和(恰好反应)时溶液的酸碱性.例如,等体积、等物质的量浓度的氨水跟盐酸混合后,因为完全反应生成了强酸弱碱盐NH4C1,故pH<7,溶液显酸性.
(3)比较盐溶液中离子浓度的大小或离子数目的多少.例如:在碳酸钠晶体中,n(Na+)=2n(CO32-),但在Na2CO3溶液中,由于CO32-的水解而有c(Na+)>2c(CO32-).
(4)配制盐溶液.配制强酸弱碱盐(如含Fe3+、A13+、Cu2+、、Sn2+、Fe2+盐等)的溶液时,加入少量对应的酸以防止水解.如配制FeCl3溶液的步骤是;先将FeCl3固体溶于较浓的盐酸中,再用蒸馏水稀释到所需的浓度.
配制弱酸强碱盐时,加入少量对应的碱以防止水解.如配制Na2S溶液时,需加入少量的NaOH固体,以抑制S2-的水解.
(5)利用升温促进盐水解的原理,使某些弱碱阳离子水解生成氢氧化物沉淀而将其除去.例如,KNO3中含有Fe(NO3)3时,先将其溶于蒸馏水中,再加热,使Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀后过滤除去.
(6)Mg、Zn等较活泼金属溶于某些强酸弱碱盐(如NH4C1、A1C13、FeCl3等)的溶液中,产生H2.例如,将Mg条投入浓NH4Cl溶液中,有H2、NH3两种气体产生.有关离子方程式为:
NH4+ H2ONH3·H2O H+
Mg 2H+ = Mg2+ H2↑
NH3·H2O = NH3↑ H2O
(7)用铁盐、铝盐等作净水剂.
(8)挥发性酸对应的盐(如AlCl3、FeCl3等)加热蒸干、灼烧.例如,将FeCl3溶液加热蒸干、灼烧,最后的固体残留物为Fe2O3,原因是:FeCl3 3H2OFe(OH)3 3HCl,升温促进了FeCl3的水解,同时加热使生成的HCl从溶液中逸出而产生大量的Fe(OH)3,蒸干后灼烧,则:
2Fe(OH)3 Fe2O3 3H2O
(9)水解显酸性的溶液与水解显碱性的溶液混合——双水解反应.例如,将A12(SO4)3溶液与NaHCO3溶液混合,发生反应:A13+ 3HCO3- =Al(OH)3↓ 3CO2↑(泡沫灭火器的灭火原理). ·
此外,还有盐溶液的鉴别、化肥的混施等也需要考虑盐类的水解.
[电解质溶液中的电荷守恒和物料守恒]
(1)电荷守恒:在任何一种电解质溶液中,所有阳离子所带的正电荷总数等于所有阴离子所带的负电荷总数.即溶液呈电中性.
例如,在A12(SO4)3溶液中存在的电荷守恒关系为: 2×c(A13+) c(H+) = 3×c(SO42-) c(OH-).
(2)物料守恒:电解质溶液中,某一组分的原始浓度等于该组分在溶液中以各种形式存在的浓度之和.例如,在Na2CO3溶液中,由于CO32-离子的水解,碳元素以CO32-、HCO3-、H2CO3三种形式存在.
因为c(Na+)=2×c原始(CO32-),而c原始(CO32-)=c(CO32-) c(HCO3-) c(H2CO3).
又因为c(Na+) c(H+) = 2×c(CO32-) c(HCO3-) c(OH-),所以,在Na2CO3溶液中存在下列关系:c(HCO3-) 2×c(H2CO3) c(H+) = c(OH-)
8.酸碱中和滴定
[酸碱中和滴定]
(1)酸碱中和的实质:H+ OH-=H2O,即1 mol H+恰好与1 mol OH-中和生成水.
说明:酸与碱在发生中和反应时,是按有关化学方程式中酸与碱的化学计量数之比进行的.
(2)酸碱中和滴定的概念:用已知物质的量浓度的酸(或碱)来测定未知物质的量浓度的碱(或酸)的方法,叫做酸碱中和滴定.
(3)酸碱中和滴定原理:酸碱发生中和反应时的物质的量之比等于它们的化学计量数之比.即:
当参与中和滴定的酸碱为一元酸和一元碱时,由于,则:
c(A)·V(A)=c(B)·V(B)
上式中的c(A)、V(A)、(A)分别表示酸的物质的量浓度、酸溶液的体积和发生中和反应时酸的化学计量数;c(B)、V(B)、(B)分别表示碱的物质的量浓度、碱溶液的体积和发生中和反应时碱的化学计量数.
(4)所需主要仪器:①滴定管(精确到0.1mL).滴定管有酸式滴定管和碱式滴定管两种,其中,酸式滴定管带有玻璃活塞,碱式滴定管是橡皮管连接玻璃尖嘴.②锥形瓶(用于盛装待测液).
(5)所需药品:指示剂(用来准确判断中和反应是否恰好进行完全),标准液,待测液.
(6)主要操作步骤:润洗滴定管一调整滴定管内液面在“0”或“0”以下并读数→在锥形瓶中注入待测液和指示剂→滴定(重复2~3次)→计算.
⑺酸碱中和滴定误差分析:若用一元强酸滴定一元强碱,则:
因为c(A)、V(B)均为定值,所以c(B)的大小取决于V(A)的大小.在测定待测液的物质的量浓度时,若消耗标准液的体积过多,则结果偏高;若消耗标准液的体积过少,则结果偏低.
(8)应注意的问题:
①滴定管的零(“0”)刻度在上方,最大标称容量在下方.在滴定管下端还有一段空间没有刻度线,滴定时不能滴至刻度线以下.
②酸式滴定管不能盛放碱性溶液(碱性物质与玻璃活塞作用生成硅酸盐,导致活塞黏结而失灵);碱式滴定管不能盛放酸性溶液、氯水、溴水及强氧化性物质的溶液[如KMnO4、K2CrO4、Ca(C1O)2等),它们会腐蚀橡胶管.
③滴定管在使用之前应检查玻璃活塞转动是否灵活,挤压玻璃球是否灵活,有无漏液及阻塞情况.
④洗净的滴定管在注入溶液时,先用少许所盛的溶液润洗2~3次,以保证所盛溶液不被稀释.
⑤用蒸馏水洗净后的锥形瓶不能再用待测液润洗,也无需干燥.根据实验需要,在滴定过程中,可向锥形瓶中注入蒸馏水.
[混合液的酸碱性的确定方法]
(1)若酸、碱的量按有关化学计量数之比恰好反应,则反应后溶液的酸碱性由生成的盐的性质决定.
(2)若酸、碱混合反应后,有一种过量,则混合液的酸碱性由过量的酸或碱决定.