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第三章 水溶液中的离子反应与平衡
3.4 盐类水解的应用
CO32-+H2O HCO3- + OH-(吸热)
HCO3-+H2O H2CO3 + OH-(吸热)
1、热纯碱溶液去油污
一、在生产生活中的应用
+ 3C17H35COONa
C17H35COOCH2
C17H35COOCH2
C17H35COOCH
+3NaOH →
CH2OH
CH2OH
CHOH
硬脂酸甘油酯
甘油
硬脂酸
(提示:油脂在碱性条件下可以发生水解反应生成甘油和高级脂肪酸盐而溶于水)
加热:能促进CO32-水解,产生更多OH-,使油脂水解更完全。
一、在生产生活中的应用
【生活常识】为什么用肥皂洗衣服时用温水比冷水洗得干净一些?
肥皂主要成分:硬脂酸钠(C17H35COONa)
硬脂酸(C17H35COOH)是一种一元弱酸
C17H35COO- + H2O C17H35COOH + OH- (吸热)
1、纯碱溶液去油污
Al 3+ + 3H2O Al(OH)3 (胶体) + 3H +
Fe 3+ + 3H2O Fe(OH)3 (胶体) + 3H +
【回顾】如何制备Fe(OH)3胶体?
一、在生产生活中的应用
2、净水剂原理
【问题】为什么明矾[KAl(SO4)2·12H2O] 、 FeCl3 等盐可用做净水剂?
可溶性的铝盐、铁盐本身无毒,水解生成胶体,胶体表面积大,有较强的吸附性,可以使水中细小的悬浮颗粒聚集成较大的颗粒而沉淀,常用作净水剂。
KAl(SO4)2= K+ + Al3+ + 2SO42-
(1)明矾[KAl(SO4) 2·12H2O]
(2)铁盐( FeCl3)
2、净水剂原理——胶体
①实验操作:
②反应原理:____________________________________。
将烧杯中的蒸馏水加热至沸腾
向沸水中滴加几滴 FeCl3 饱和溶液
继续煮沸至液
体呈红褐色
(3)氢氧化铁胶体的制备
一、在生产生活中的应用
草木灰的成分—— K2CO3,水解呈碱性
铵态氮肥——铵盐,水解呈酸性
混合后,OH-与H+中和,促进水解,水解平衡向右移动,以致生成大量的NH3·H2O, NH3·H2O分解成NH3逸出,从而降低了肥效。
CO32-+H2O HCO3- +OH-
HCO3-+H2O H2CO3 +OH-
NH4++H2O NH3·H2O+ H+
一、在生产生活中的应用
3、化肥施用防水解
【问题】为什么草木灰不宜与铵态氮肥混合施用?
内筒(玻璃或塑料)装有Al2(SO4)3溶液
外筒(钢质)装有NaHCO3溶液
混合前:
混合后:
×3
速度快
耗盐少
【药品:Al2(SO4)3溶液和NaHCO3溶液】
一、在生产生活中的应用
4、泡沫灭火器原理
Al 3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H +
HCO3– + H2O H2CO3 + OH –
Al3+ + 3HCO3- = Al(OH)3↓+ 3CO2↑
混合后,OH-与H+中和,促进水解,水解平衡向右移动,以致生成大量的CO2, CO2将胶状Al(OH)3吹出可形成泡沫。
一、在生产生活中的应用
4、泡沫灭火器
一、在生产生活中的应用
4、泡沫灭火器
警示:电器着火时禁止使用泡沫灭火器。
NH4++H2O NH3 H2O + H+
Fe2O3 + 2H+ = 2Fe3+ + H2O
一、在生产生活中的应用
5、焊接金属作除锈剂
【问题】工业上常用NH4Cl、ZnCl2等溶液做焊接时的除锈剂,原理?
【原因】NH4+ 、 Zn2+水解使溶液显酸性,
金属表面的氧化膜可与H+反应。
Zn2++2H2O Zn(OH) 2 + 2H+
(1)配制FeCl3溶液:
为抑制水解,先将FeCl3固体溶于_______中,再加蒸馏水稀释到所需浓度。
①强酸弱碱盐溶液:滴几滴相应的强酸,平衡向左移,抑制弱碱阳离子的水解。
②强碱弱酸盐溶液:加几滴相应的强碱,平衡向左移,可抑制弱酸根离子水解。
【试一试】如何配制CuSO4溶液、Na2S溶液、FeCl2溶液?
浓盐酸
二、在科学研究中的应用
1、盐溶液的配制和保存
(2)配制 FeCl2溶液:加少量盐酸(抑制Fe2+水解)和Fe粉(防止Fe2+被氧化)
Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+
(3)Na2SiO3、Na2CO3、NaAlO2等溶液不能贮存在 的试剂瓶中。
(4)NH4F不能存放在 试剂瓶中 ,保存在塑料瓶中。
【思考】请从盐类水解的角度解释下列溶液保存的方法:
玻璃塞
玻璃
【注意】实验室贮存碱性溶液的试剂瓶一律使用橡胶塞。
CO32- + H2O HCO3- + OH-
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
二、在科学研究中的应用
1、盐溶液的配制和保存
【原因】F- + H2O HF + OH-,HF会腐蚀玻璃 。
(水解呈碱性,与玻璃成分之一SiO2反应生成有黏性的Na2SiO3,导致瓶塞无法打开)
【思考】工业上如何用TiCl4制取TiO2 ?
反应为:TiCl4+(x+2)H2O = TiO2·xH2O↓+4HCl
【原理】制备时,加入大量的水,同时加热,促使水解趋于完全,所得TiO2·xH2O经焙烧得TiO2 。类似的方法可以制备SnO,Sn2O3和SnO2等。
TiO2·xH2O TiO2+xH2O
二、在科学研究中的应用
2、制备无机化合物
FeCl3+3H2O Fe(OH)3+3HCl
(1)加热促进水解 (2) HCl挥发
蒸干:Fe(OH)3
溶液中的反应:FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3↓+3HCl↑
灼烧:2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
【问题2】FeCl3溶液如何得到FeCl3晶体?
只有在干燥的HCl气流中加热,才能得到无水晶体
【问题1】把FeCl3溶液蒸干灼烧,最后得到的固体产物是什么,为什么?
二、在科学研究中的应用
3、盐溶液蒸干灼烧的产物判断
同种原理:AlCl3溶液
MgCl2· 6H2O
【思考3】Al2(SO4)3溶液加热蒸干后得到固体是什么?
尽管Al3+水解生成Al(OH)3和H2SO4,但由于H2SO4是高沸点酸,不易挥发,加热最终只是把水蒸去,因此仍得Al2(SO4)3固体。
Al2(SO4)3+6H2O 2Al(OH)3+3H2SO4
二、在科学研究中的应用
3、盐溶液蒸干灼烧的产物判断
1、强酸弱碱盐
2、强碱弱酸盐[ Na2CO3 ]
3、还原性盐[ Na2SO3 ]
4、受热易分解的盐[Ca(HCO3)2 、 NaHCO3、KMnO4、 NH4HCO3等]
水解生成易挥发酸
[AlCl3、Fe(NO3)3]
水解生成难挥发酸[Fe2(SO4)3]
蒸干
氢氧化物
灼烧
氧化物
蒸干灼烧
原物质
蒸干灼烧
原物质
蒸干灼烧
氧化产物[ Na2SO4 ]
CaO
Na2CO3
MnO2+K2MnO4
无固体
蒸干灼烧
二、在科学研究中的应用
将溶液经蒸干、灼烧最终所得物质填入下表:
【达标检测】
物质 蒸干 灼烧
AlCl3
FeCl3
CuCl2
MgCl2
Al2(SO4)3
FeCl2
NH4Cl
NaHCO3
Na2CO3
Al2O3
Fe2O3
CuO
MgO
Al2(SO4)3
Fe2O3
无
Na2CO3
Na2CO3
Al(OH)3
Fe(OH)3
Cu(OH)2
Mg(OH)2
Al2(SO4)3
Fe(OH)3
NH4Cl
Na2CO3
Na2CO3
1、下列根据反应原理设计的应用,不正确的是( )
A.CO32-+H2O HCO3-+OH-热的纯碱溶液清洗油污
B.Al3++3H2O Al(OH)3+3H+明矾净水
C.TiCl4+(x+2)H2O(过量) TiO2·xH2O+4HCl用TiCl4制备TiO2
D.SnCl2+H2O Sn(OH)Cl+HCl配制氯化亚锡溶液时加入氢氧化钠
D
2、实验室有下列试剂:①NaOH溶液 ②水玻璃③Na2S溶液④Na2CO3溶液⑤NH4Cl溶液⑥澄清的石灰水⑦浓硫酸。其中必须用带橡胶塞的试剂瓶保存的是( )
A. ①⑥ B. ①②③④⑥
C. ①②③⑥ D. ①②③④
B
3、下列事实,其中与盐类的水解有关的是____________。
①NaHSO4溶液呈酸性;
②长期使用化肥(NH4)2SO4会使土壤酸性增大,发生板结;
③配制CuCl2溶液,用稀盐酸溶解CuCl2固体;
④实验室盛放纯碱溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞;
⑤氯化铵或氯化锌溶液可去除金属制品表面的锈斑;
⑥加热FeCl3·6H2O晶体,往往得不到FeCl3固体。
②③④⑤⑥
常见:因发生彻底双水解而不能在溶液中大量共存的阴、阳离子
①Al3+与AlO2-、CO32-、HCO3-、 SiO32-、HS-、S2-
② Fe3+与AlO2-、CO32-、HCO3- 、SiO32-
③ NH4+与SiO32-、AlO2-
Fe3+与 S2-、HS-
主要发生氧化还原反应
特别提醒:发生微弱双水解的离子能共存,例如NH4+与CO32、HCO3-、 CH3COO-(无沉淀)
二、在科学研究中的应用
4、判断离子共存问题
【思考1】除去CuCl2溶液中的FeCl3用什么试剂?
在溶液中加入Cu(OH)2或CuO调节pH值到3左右
【思考2】某溶液含有Cu2+和Fe2+,如何得到较纯净的Cu2+溶液?
二、在科学研究中的应用
5、除杂
除杂试剂:不溶于水,与H+反应,不引入新杂质
【例题】已知酸性:HCO3- ①Na2CO3 ②NaClO ③CH3COONa ④Na2SO4
⑤NaOH ⑥(NH4)2SO4 ⑦NaHSO4 ⑧H2SO4
⑤>①>②>③>④>⑥>⑦>⑧
二、在科学研究中的应用
6、判断盐溶液的酸碱性
盐溶液水解的特点:
有弱才水解、无弱不水解、越弱越水解、谁强显谁性、同强显中性
【思考】相同条件的同浓度的酸式盐NaHCO3和NaHSO3溶液谁的PH大?
1、含义:描述盐水解程度相对大小。
2、影响因素:只受温度影响,因水解过程是吸热过程,故它随温度的升高而增大。
3、表达式:
Kh=
c ( HA).c( OH- )
c(A-)
=
c ( HA).c( OH- ).c(H+ )
c(A-).c(H+ )
=
Kw
Ka
Kh=
c (MOH).c(H+)
c(M+)
=
c ( MOH). c(H+) .c ( OH- )
c(M+).c(OH- )
=
Kw
Kb
(1)强碱弱酸盐: A-+H2O HA +OH-
(2)强酸弱碱盐:M++H2O MOH+H+
>
越弱越水解
三、盐类水解平衡常数Kh
(1)NaHCO3
①水解
②电离
程度:
>
∴ NaHCO3溶液呈 性
碱
①HCO3 -+H2O H2CO3+OH- Kh
②HCO3-+H2O CO32-+H3O+ Ka2=4.7×10-11
Kh=
c(H2CO3).c(OH-)
c(HCO3-)
=
Kw
Ka1
=
c(OH-).c(H+)
c(HCO3-).c(H+)
c(H2CO3)
=
10-14
4.4×10-7
=2.3×10-8
Ka2=4.7×10-11
∴Kh>Ka2
治疗胃酸过多
(显酸性)
(显碱性)
4、多元弱酸酸式盐的酸碱性
三、盐类水解平衡常数Kh
(2) NaHSO3
=
10-14
1.3×10-2
=7.6×10-11
Ka2=6.3×10-8
∴Ka2>Kh
Kh=
c (H2SO4).c(OH-)
c(HSO3-)
=
Kw
Ka1
=
c(OH-).c(H+)
c(HSO3-).c(H+)
c(H2SO3)
②电离
①水解
程度:
>
∴ NaHSO3溶液呈 性
酸
①HSO3 -+H2O H2SO3+OH- Kh
②HSO3-+H2O SO32-+H3O+ Ka2=6.3×10-8
(显碱性)
(显酸性)
4、多元弱酸酸式盐的酸碱性
三、盐类水解平衡常数Kh
【总结】酸式酸根中:HSO4-只电离不水解,溶液呈酸性
NaHCO3、NaHS、 Na2HPO4电离<水解,呈碱性
NaHSO3、NaH2PO4 、NaHC2O4电离>水解,呈酸性
4、多元弱酸酸式盐的酸碱性
三、盐类水解平衡常数Kh
【资料】几种多元弱酸的电离常数(25℃)
弱酸 电离常数 弱酸 电离常数
H2CO3 K1=4.4×10-7 K2=4.7×10-11 H2SO3 K1=1.3×10-2
K2=6.3×10-8
H3PO4 K1=7.1×10-3 K2=6.3×10-8 K3=4.2×10-13 H3C6H5O7 (柠檬酸) K1=7.4×10-4
K2=1.73×10-5
K3=4×10-7
Kb(NH3·H2O )=1.79 × 10-5
Kh(NH4+)=5.1 × 10-10
【拓展延伸】定量(Ka、Kb、Kh)判断溶液的酸碱性
1、NH4Cl和NH3·H2O浓度相同的的混合溶液
Kb>Kh,电离程度大于水解程度,溶液显碱性。
2、相同浓度的HAc和 NaAc混合溶液
Kh(Ac-)=5.7 × 10-10
Ka(HAc)=1. 75× 10-5
Ka>Kh,电离程度大于水解程度,溶液显酸性。
都弱都水解,谁强显谁性,同强显中性
【课外拓展】高铁酸钾已成为新型的绿色环保水处理材料
高铁酸盐的消毒和除污效果,全面优于含氯消毒剂和高锰酸盐,不会产生任何对人体有害的物质,因此高铁酸盐被科学家们公认为绿色消毒剂。
高铁酸盐(钠、钾)是六价铁盐,可用于水的消毒和净化。
①高铁酸盐能够消毒的原因是什么
提示:高铁酸盐是六价铁盐,有效成分是高铁酸根,具有很强的氧化性,因此能通过氧化作用进行消毒。
②高铁酸盐为何又能起到净水的作用
写出有关离子方程式。
提示:消毒时高铁酸盐的还原产物是Fe3+,在溶液中发生水解Fe3++3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+,胶体能够将水中的悬浮物聚集形成沉淀,能高效净水。
学习目标和核心素养
1.变化观念与平衡思想:了解影响盐类水解平衡的因素,能多角度分析外界条件对盐类水解平衡的影响。
2.科学探究与创新意识:了解盐类水解在生产生活、化学实验、科学研究中的应用。能发现和提出有关盐类水解的问题,并设计探究方案,进行实验探究。