化学选修四(化学反应原理)----盐类的水解

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化学选修四(化学反应原理)----盐类的水解

课题:盐类的水解反应

基础自测

盐类的水解

1.盐溶液呈酸碱性的原因 (1)盐的类型和溶液的酸碱性探究 ①实例:

盐溶液 NaCl Na 2CO 3 NH 4Cl CH 3COONa AlCl 3

溶液的酸碱性 中性 碱性 酸性 碱性 酸性 盐的类型 强酸强碱盐

弱酸强碱盐

强酸弱碱盐

弱酸强碱盐

强酸弱碱盐

并不是所有的盐溶液都呈中性,通常强酸强碱盐的溶液呈中性,强酸弱碱盐的溶液呈酸性,弱酸强碱盐的溶液呈碱性。

(2)盐溶液酸碱性的理论分析 ①NH 4Cl 溶液: 图示

解释 NH +4结合H 2O 电离产生的OH -

生成弱电解质NH 3·H 2O ,使水的电离平衡正向移动,

使c (H +

)>c (OH -

),溶液呈酸性 表示

NH +

4+H 2O

NH 3·H 2O +H +

②CH 3COONa 溶液: 图示

解释 CH 3COO -

结合H 2O 电离产生H +

生成弱电解质CH 3COOH ,使水的电离平衡正向移

动,使c (H +

)<c (OH -

),溶液呈碱性 表示

CH 3COO -

+H 2O

CH 3COOH +OH -

③NaCl 溶液:

?

????NaCl===Na ++Cl -

H 2O OH -+H + 2.盐类水解的概念和本质

(1)概念: 在水溶液中盐电离产生的离子与水电离产生的H +

或OH -

结合生成弱电解质

溶液中无弱电解质生成,水的电离平衡未被

破坏,溶液中c (H +)=c (OH -

),呈中性

的反应,叫做盐类的水解。

(2)实质:盐电离产生的阳离子或阴离子能结合水电离产生的OH-或H+生成弱电解质,从而促进水的电离平衡朝着电离方向移动。

(3)特征

①一般是可逆反应,在一定条件下达到化学平衡。

②盐类水解反应是中和反应的逆反应。

③盐类水解是吸热反应。

[特别提醒]HF、CH3COOH均为弱酸,且酸性HF>CH3COOH,依据越弱越水解可知,等浓度的CH3COONa的碱性强于NaF。

盐类水解离子方程式

1.盐类水解离子方程式的书写规律

(1)一般盐类水解程度很小,水解产物很少,通常不生成沉淀和气体,也不发生分解,因此盐类水解的离子方程式中不标“↑”或“↓”,也不把生成物(如NH3·H2O、H2CO3等)写成其分解产物的形式。

(2)盐类水解是可逆反应,是中和反应的逆反应,而中和反应是趋于完成的反应,所以盐的水解反应是微弱的。盐类水解的离子方程式一般不写“===”而写“”。

2.盐类水解方程式的常见类型

一元弱酸的强碱盐

以CH3COONa为例:

CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-

一元弱碱的强酸盐

以NH4Cl为例:

NH+4+H2O NH3·H2O+H+

多元弱酸的强碱盐(正盐)多元弱酸的阴离子水解是分步进行的,以第一步水解为主。如Na2CO3的水解:

CO2-3+H2O HCO-3+OH-

多元弱碱的强酸盐多元弱碱的阳离子水解复杂,可看作一步水解,如AlCl3的水解:

Al3++3H2O Al(OH)3+3H+

互促水解反应某些盐溶液在混合时,一种盐的阳离子和另一种盐的阴离子,在一起都发生水解,相互促进对方的水解,水解趋于完全。

如:Al3+与HCO-3的水解反应:Al3++3HCO-3===Al(OH)3↓+3CO2↑

[特别提醒]

(1)误把电离方程式看成水解方程式,如HS-+H2O S2-+H3O+,此方程式为HS-的

电离方程式,不是HS-的水解方程式,因为其化简可写为HS-S2-+H+。HS-的水解方程式应为HS-+H2O H2S+OH-。

(2)书写盐类水解方程式常见错误有:

①把“”误写为“===”。

如Fe3++3H2O===Fe(OH)3+3H+是错误的,

正确的为Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+。

①水解产物量很小时,标上“↑”或“↓”。

如Al3++3H2O Al(OH)3↓+3H+是错误的,

正确的为Al3++3H2O Al(OH)3+3H+。

考点分析

考点一:盐类的水解

1.盐类水解的规律

(1)“有弱才水解,无弱不水解”——盐中有弱酸阴离子或弱碱阳离子才水解,若没有,则是强酸强碱盐,不发生水解反应。

(2)“越弱越水解”——弱酸阴离子对应的酸越弱,水解程度越大;弱碱阳离子对应的碱越弱,其水解程度越大。

(3)“都弱都水解”——弱酸弱碱盐电离出的弱酸阴离子和弱碱阳离子都发生水解,且相互促进。

(4)“谁强显谁性”——当盐中的阴离子对应的酸比阳离子对应的碱更容易电离时,水解后盐溶液呈酸性,反之,呈碱性,即强酸弱碱盐显酸性,强碱弱酸盐显碱性。

2.弱酸酸式盐水解的规律

弱酸酸式盐水解,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)若电离程度大于水解程度,溶液显酸性,如NaHSO3、NaH2PO4等。

(2)若电离程度小于水解程度,溶液显碱性,如NaHCO3、Na2HPO4等。

1.下列溶液中,因为电离产生的离子发生水解而显酸性的是()

A.Na2CO3B.NaHSO4

C.CuSO4D.Ca(NO3)2

解析:选C Na2CO3溶液显碱性;Ca(NO3)2溶液显中性;NaHSO4因电离出H+而显酸性;CuSO4溶液显酸性是因为Cu2+水解。

2.有下列盐溶液:①KNO3②AgNO3③K2CO3

④FeCl3⑤K2SO4⑥NaClO⑦NH4Cl

呈酸性的是________,呈碱性的是________,呈中性的是________。

解析:AgNO3、FeCl3、NH4Cl属于强酸弱碱盐,溶液呈酸性;K2CO3、NaClO属于强碱弱酸盐,溶液呈碱性;KNO3、K2SO4属于强酸强碱盐,溶液呈中性。

答案:②④⑦③⑥①⑤

考点二:

1.下列各物质常温下发生水解,对应的离子方程式正确的是()

A.Na2CO3:CO2-3+2H2O H2O+CO2↑+2OH-

B.NH4Cl:NH+4+H2O NH3·H2O+OH-

C.CuSO4:Cu2++2H2O Cu(OH)2+2H+

D.NaF:F-+H2O===HF+OH-

解析:选C多元弱酸根离子分步水解,多元弱碱阳离子一步完成,故A错误,C正确;B中电荷不守恒;D应用“”。

2.下列离子方程式中,属于水解反应的是()

A.HCO-3+H2O H3O+CO2-3

B.HCO-3+H2O H2CO3+OH-

C.CO2+H2O HCO-3+H+

D.CH3COOH CH3COO-+H+

解析:选B水解离子方程式中应有弱酸或弱酸的酸式酸根离子、弱碱等生成,A、C、D均为电离方程式,B符合题意。

课堂练习

1.在水中加入下列物质,可使水的电离平衡正向移动,且所得溶液呈酸性的是() A.NaCl B.H2SO4

C.Na2CO3D.NH4Cl

解析:选D A项,NaCl对水的电离平衡无影响,溶液呈中性;B项,H2SO4抑制水的电离;C项,Na2CO3水解促进水的电离,溶液呈碱性;D项,NH4Cl水解促进水的电离,溶液呈酸性。

2.下列有关盐类水解的说法不正确的是()

A.盐类水解过程破坏了纯水的电离平衡

B.盐类水解反应是酸碱中和反应的逆反应

C.盐类水解的结果使溶液不一定呈中性

D.Na2S溶液中c(Na+)是c(S2-)的2倍

解析:选D由于盐电离出的离子与水电离出的H+或OH-结合,从而促进了水的电离,

使溶液不一定呈中性;盐类水解与酸碱中和反应互为逆反应;D项中,Na2S溶液中若无S2-水解,则c(Na+)=2c(S2-)成立,由于S2-的水解,故c(Na+)>2c(S2-),因此应选D。

3.pH=4的醋酸和氯化铵溶液中,水的电离程度的关系前者与后者比较()

A.大于B.小于

C.等于D.无法确定

解析:选B在醋酸溶液中,醋酸电离出的H+会抑制水的电离,使水的电离程度小于纯水的电离程度;在氯化铵溶液中,氯化铵电离出的铵根离子会与水电离出的OH-结合成弱电解质NH3·H2O,从而促进了水的电离,使水的电离程度大于纯水中水的电离程度,故前者水的电离程度小于后者。

4.明矾水溶液呈________性,原因是____________________________(用离子方程式表示,下同);小苏打水溶液呈______性,原因是________________________。二者均______(填“促进”或“抑制”)水的电离。

解析:明矾中Al3+水解显酸性,小苏打(NaHCO3)中HCO-3水解显碱性,二者水解都促进了水的电离。

答案:酸Al3++3H2O Al(OH)3+3H+碱HCO-3+H2O H2CO3+OH-促进

课后作业

一、单项选择题

1.在盐类的水解过程中,下列叙述正确的是()

A.盐的电离平衡被破坏B.水的电离平衡被破坏

C.没有能量的变化D.溶液的pH一定变大

解析:选B盐类水解促进了水的电离。

2.下列变化不属于盐类水解反应的是()

①NH3+H2O NH+4+OH-

②HCO-3+H2O H2CO3+OH-

③HCO-3+H2O H3O++CO2-3

④Al3++3HCO-3===Al(OH)3↓+3CO2↑

⑤CH3COOH+OH-===CH3COO-+H2O

⑥NH+4+2H2O NH3·H2O+H3O+

A.①③⑤B.②③⑤

C.①④⑤D.①③

解析:选A①、③是电离方程式,⑤是酸碱中和反应的离子方程式。

3.有下列盐:①FeCl3,②CH3COONa,③NaCl,其水溶液的pH由大到小排列正确的是()

A.①>③>②B.②>③>①

C.③>②>①D.①>②>③

解析:选B在水溶液中FeCl3水解显酸性;CH3COONa水解显碱性;NaCl不水解,显中性。

4.25 ℃时,某物质的溶液中,由水电离出的c(H+)=1×10-5mol·L-1,下列说法一定正确的是()

A.该溶液的溶质是碱B.该溶液显碱性

C.该溶液的溶质是酸D.该溶液的溶质是盐

解析:选D由水电离出的c(H+)=1×10-5 mol·L-1>10-7 mol·L-1,可知水的电离受到了促进,加入的物质应该是能发生水解的盐,则溶液可能显酸性,也可能显碱性。

5.下列物质的溶液中,所含离子种类最多的是()

A.Na2S B.Na3PO4

C.Na2CO3D.AlCl3

解析:选B Na3PO4所含离子种类最多,因它的水解有三级:

PO3-4+H2O HPO2-4+OH-

HPO2-4+H2O H2PO-4+OH-

H2PO-4+H2O H3PO4+OH-

再加水的电离H2O H++OH-,所以磷酸钠溶液中,除Na+外还有五种离子:PO3-4、HPO2-4、H2PO-4、H+、OH-。

6.物质的量浓度相同的三种正盐NaX、NaY、NaZ的水溶液,其pH分别为8、9、10,则HX、HY、HZ的酸性由强到弱的顺序是()

A.HX>HZ>HY B.HZ>HY>HX

C.HX>HY>HZ D.HY>HZ>HX

解析:选C三种盐的阳离子都是Na+,当物质的量浓度相同时,溶液的pH分别为8、9、10,碱性逐渐增强,也就是X-、Y-、Z-的水解程度依次增大。因为越容易水解的弱酸根对应的酸的酸性越弱,因此三种酸的酸性由强到弱的顺序为HX、HY、HZ。

二、不定项选择题

7.相同物质的量浓度的NaCN和NaClO相比,NaCN溶液的pH较大,则下列关于同温、同体积、同浓度的HCN和HClO溶液的说法中正确的是()

A.酸的强弱:HCN

B.pH:HClO>HCN

C.与NaOH恰好完全反应时,消耗NaOH的物质的量:HClO>HCN

D.酸根离子浓度:c(CN-)

解析:选AD强碱弱酸盐的水溶液呈碱性,相应酸的酸性越弱,其强碱盐溶液的碱性越强。NaCN溶液的pH比NaClO大,说明HCN的酸性比HClO弱。

8.有①Na2CO3溶液②CH3COONa溶液③NaOH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.3种溶液pH的大小顺序是③>②>①

B.若将3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3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:选C A项,等浓度时强碱的pH最大,强碱弱酸盐中对应的酸性越强,水解程度越小,HCO-3的酸性小于CH3COOH,所以3种溶液pH的大小顺序是③>①>②,错误;B 项,稀释时,强碱的pH变化程度大,即稀释相同倍数,pH变化最大的是③,错误;C项,等体积等浓度HCl混合后,①中溶质为NaHCO3、NaCl,②中溶质为NaCl、CH3COOH,③中溶质为NaCl,而HCO-3水解显碱性,溶液的pH大小顺序是①>③>②,正确;D项,三种溶液的pH均为9,c(OH-)=10-5mol·L-1,c(NaOH)=10-5mol·L-1,但碳酸的酸性小于醋酸的酸性,所以c(CH3COONa)>c(Na2CO3)>10-5 mol·L-1,三种溶液的pH均为9,则物质的量浓度的大小顺序是②>①>③,错误。

9.由一价离子组成的四种盐(AC、BD、AD、BC)溶液的浓度为1 mol·L-1,在室温下前两种溶液的pH=7,第三种溶液pH>7,最后一种溶液pH<7,则()

pH<7,可知BOH的电离程度小于HC。同理由AC、BD溶液的pH=7,可知AOH与HC、BOH 与HD的电离程度相同。故有电离程度:HC=AOH>HD=BOH,即HC的酸性大于HD,AOH的碱性大于BOH。

三、非选择题

10.现有S2-、SO2-3、NH+4、Al3+、Na+、SO2-4、AlO-2、Fe3+、HCO-3、Cl-等离子,请按要求填空:

(1)在水溶液中,该离子水解呈碱性的是________。

(2)在水溶液中,该离子水解呈酸性的是________。

(3)既能在酸性较强的溶液里大量存在,又能在碱性较强的溶液里大量存在的离子有________。

(4)既不能在酸性较强的溶液里大量存在,又不能在碱性较强的溶液里大量存在的离子有________。

解析:(1)水解呈碱性的是弱酸的酸根离子:S2-、SO2-3、AlO-2、HCO-3。

(2)水解呈酸性的是弱碱的阳离子:NH+4、Al3+、Fe3+。

(3)与酸和碱均不反应的是强酸的酸根离子或强碱的阳离子:Na+、SO2-4、Cl-。

(4)与酸和碱均反应的是弱酸的酸式酸根离子:HCO-3。

答案:(1)S2-、SO2-3、AlO-2、HCO-3(2)NH+4、Al3+、Fe3+(3)Na+、SO2-4、Cl-(4)HCO-3

能力提升练习

1.25 ℃时,浓度均为0.2 mol·L-1的NaHCO3和Na2CO3溶液中,下列判断不正确的是()

A.均存在电离平衡和水解平衡

B.存在的粒子种类相同

C.c(OH-)前者大于后者

D.分别加入NaOH固体,恢复到原温度,c(CO2-3)均增大

解析:选C A项,两种溶液中均存在着水的电离平衡,NaHCO3溶液中还存在:HCO-3 H++CO2-3及HCO-3+H2O H2CO3+OH-,Na2CO3溶液中还存在有CO2-3+H2O HCO-3+OH-,正确;B项,两种溶液中均存在Na+、CO2-3、HCO-3、H2CO3、

OH-、H+、H2O,正确;C项,浓度相同时,CO2-3的水解程度大于HCO-3,Na2CO3溶液中c(OH-)大于NaHCO3溶液中c(OH-),错误;D项,NaHCO3溶液中加入NaOH固体:HCO-3+OH-===H2O+CO2-3,c(CO2-3)增大,Na2CO3溶液中加入NaOH,导致CO2-3的水解平衡向左移动,c(CO2-3)增大,正确。

2.等物质的量浓度的下列五种溶液:①CH3COOH,②(NH4)2CO3,③NaHSO4,④NaHCO3,⑤Ba(OH)2,溶液中水的电离程度由大到小排列正确的是()

A.⑤③①④②B.⑤③①②④

C.②④③①⑤D.②④①③⑤

解析:选D酸碱抑制水的电离,可水解的盐促进水的电离。

3.NH4Cl溶于重水(D2O)后,产生的一水合氨和水合氢离子均正确的是()

A.NH2D·H2O和D3O+B.NH3·D2O和HD2O+

C.NH3·HDO和D3O+D.NH2D·HDO和H2DO+

解析:选C NH4Cl===NH+4+Cl-,D2O OD-+D+,其中,NH+4与OD-结合成NH3·HDO,D+与D2O结合成的水合氢离子为D3O+。

4.相同物质的量浓度的下列化合物的水溶液,按pH减小顺序排列的是()

A.NaHSO4CH3COONa NH4Cl NaNO3

B.NaNO3CH3COONa NaHSO4NH4Cl

C.CH3COONa NaNO3NH4Cl NaHSO4

D.NaNO3CH3COONa NH4Cl NaHSO4

解析:选C CH3COONa属强碱弱酸盐,其水解使溶液呈碱性;NaNO3属强酸强碱盐,

不水解,其溶液呈中性;NH4Cl属强酸弱碱盐,其水解使溶液呈酸性;NaHSO4在水溶液中完全电离,NaHSO4===Na++H++SO2-4,它相当于一元强酸,其水溶液呈强酸性。

5.在pH=9的NaOH溶液和CH3COONa溶液中,设由水电离出的OH-浓度分别为M 和N,则M和N的关系为()

A.M >N B.M=10-4N

C.N=10-4M D.M=N

解析:选B pH=9的氢氧化钠溶液的H+均是由水电离的,c水(H+)=c水(OH-)=10-9 mol·L-1,即M=10-9mol·L-1;pH=9的CH3COONa溶液中c(OH-)=10-5mol·L-1,它完全由水电离产生,即N=10-5mol·L-1,所以M=10-4N。

二、不定项选择题

6.某酸HX稀溶液和某碱YOH稀溶液的物质的量浓度相等,两溶液混合后,溶液的pH大于7的是()

解析:选BD溶液呈中性,pH=7,不合理;B若为强酸与强碱,碱过量,溶液呈碱性,pH>7,合理;C若为强酸与弱碱,二者恰好完全反应,生成强酸弱碱盐,溶液呈酸性,pH<7,不合理;D若为弱酸与强碱,二者恰好完全反应,生成强碱弱酸盐,溶液呈碱性,pH>7,合理。

7.A、B、C、D四种无色溶液,它们分别是CH3COONa溶液、NH4Cl溶液、NaHSO4溶液和BaCl2溶液中的一种。已知A、B溶液的pH相同,A、C溶液混合后溶液变浑浊。下列说法正确的是()

A.D溶液的pH<7

B.C溶液中的溶质溶于水促进了水的电离

C.溶液A滴入到碳酸氢钠溶液中产生气体

D.溶液B进行焰色反应呈黄色

解析:选C四种溶液中,NH4Cl和NaHSO4溶液呈酸性,CH3COONa溶液呈碱性,BaCl2溶液呈中性。因A、B溶液的pH相同,且A、C混合产生白色沉淀,故A为NaHSO4,B为NH4Cl,C为BaCl2,进而推知D为CH3COONa,NaHSO4能与NaHCO3反应产生CO2气体。

三、非选择题

8.(1)向浓NH4Cl溶液中加入CaCO3粉末,发现碳酸钙逐渐溶解,同时还观察到有气泡产生,生成气体的成分是________。用离子方程式表示产生上述现象的原因:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)向浓NH4Cl溶液中加入一种单质,也会产生类似上述现象的反应,这种单质是________(填字母序号)。

A.碳B.铜

C.镁D.硫

解析:溶液中存在平衡:NH+4+H2O NH3·H2O+H+。(1)加入CaCO3粉末时,CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O,使NH+4水解平衡正向移动,c(NH3·H2O)增大,分解产生NH3,总反应的离子方程式为2NH+4+CaCO3===Ca2++CO2↑+2NH3↑+H2O。(2)C、Cu、S均不能与NH+4水解产生的H+反应,但Mg能与H+反应生成H2。

答案:(1)CO2和NH32NH+4+CaCO3===Ca2++CO2↑+2NH3↑+H2O(2)C

9.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,由水电离出来的c(OH-)=________,在pH =3的CH3COOH溶液中,由水电离出来的c(H+)=________。

(3)已知纯水中存在如下平衡:H2O+H2O H3O++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)。

A.向水中加入NaHSO4固体

B.向水中加入Na2CO3固体

C.加热至100 ℃[其中c(H+)=1×10-6 mol·L-1]

D.向水中加入(NH4)2SO4固体

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

(5)除⑧H2O外,若其余7种溶液的物质的量浓度相同,则这7种溶液按pH由大到小的顺序排列为______________________________________________________________

____________________________________________________________________(填序号)。

解析:(1)NH4Cl溶液显酸性,因为NH+4水解使溶液显酸性,NH+4+H2O NH3·H2O +H+,溶液中离子浓度大小顺序为c(Cl-)>c(NH+4)>c(H+)>c(OH-)。

(2)CH3COONa溶液中,CH3COO-水解促进了水的电离,使溶液显碱性,故由水电离出

来的c(OH-)=K W

10-11mol·L-1=

10-14

10-11

mol·L-1=10-3 mol·L-1。在pH=3的CH3COOH溶液中,

溶液中的c(H+)=10-3 mol·L-1,c(OH-)=10-11 mol·L-1,由水电离出来的c(H+)等于溶液中的c(OH-),即水电离出来的c(H+)=10-11 mol·L-1。

(3)A项,向水中加入NaHSO4固体,其电离出的H+会抑制水的电离,使水的电离平衡向左移动;B项,向水中加入Na2CO3固体,CO2-3水解促进水的电离,使溶液显碱性;C项,水的电离是吸热过程,加热至100 ℃,促进了水的电离,但c(H+)=c(OH-),溶液显中性;D项,向水中加入(NH4)2SO4固体,NH+4水解,促进了水的电离,使溶液显酸性。故D项符合题意。

(4)加水稀释,NH3·H2O会继续电离出OH-,故稀释相同的倍数,氨水的pH会大于NaOH 溶液的pH,若要使二者的pH相等,氨水应该继续稀释,故m

(5)物质的量浓度相同的溶液的pH的大小顺序一般是:强碱>弱碱>强碱弱酸盐>强酸强碱盐(中性)>强酸弱碱盐>弱酸>强酸,故7种溶液按pH由大到小的顺序排列为NaOH>NH3·H2O>CH3COONa>NaCl>NH4Cl>CH3COOH>HCl,即②>⑦>⑤>①>④>⑥>③。

答案:(1)酸NH+4+H2O NH3·H2O+H+

c(Cl-)>c(NH+4)>c(H+)>c(OH-)

(2)10-3 mol·L-110-11 mol·L-1

(3)D(4)<

(5)②>⑦>⑤>①>④>⑥>③

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