(共33张PPT)
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
3.3 盐类水解的应用
生产生活
科学研究
【回顾】
盐类水解规律:
有弱才水解,无弱不水解,
越弱越水解,都弱双水解,
谁强显谁性,同强显中性。
升高温度?
加水稀释?
加酸?
加碱?
外加盐?
越热越水解
越稀越水解
抑制弱碱阳离子水解,促进弱酸阴离子水解。
抑制弱酸阴离子水解,促进弱碱阳离子水解。
外加盐的水解性质相反则会促进水解,相同则会相互抑制水解。
CO32-+H2O HCO3- + OH-(吸热)
HCO3-+H2O H2CO3 + OH-(吸热)
1、热纯碱溶液去油污
+ 3C17H35COOH
C17H35COOCH2
C17H35COOCH2
C17H35COOCH
+3H2O →
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。
【环节一】盐类的水解——生产生活中的应用
越热越水解,碱性越强!
【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-
【环节一】盐类的水解——生产生活中的应用
越热越水解
1、热纯碱溶液去油污
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?
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)可溶性铁盐( FeCl3)
【环节一】盐类的水解——生产生活中的应用
常规单一水解
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
【环节一】盐类的水解——生产生活中的应用
促进水解
例1:广西治理龙江河镉(Cd2+)污染时,先向河中投入沉淀剂将Cd2+转化为难溶物,再投入氯化铝,试说明氯化铝的作用:
(用必要的离子方程式和文字进行解释)。
氯化铝溶于水,Al3+发生水解:Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+,生成的Al(OH)3胶体能吸附镉的难溶物而沉降,从而消除Cd2+污染
【课堂练习】
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,使两种盐的水解平衡向右移动,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+
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?
【环节一】盐类的水解——生产生活中的应用
农业谚语 :“灰混粪,粪混灰,灰粪相混损肥分。”
互促双水解
例2:《礼记·内则》记载:“冠带垢,和灰清漱;衣裳垢,和灰清浣”。古人洗涤衣裳冠带,用的就是浸泡过草木灰的溶液。下列说法错误的是 ( )
A.草木灰的主要成分是K2CO3
B.浸泡过草木灰的溶液呈碱性
C.加热浸泡过草木灰的溶液可增强其去油污能力
D.草木灰作肥料时可与铵态氮肥混合施用
D
【课堂练习】
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】
4、泡沫灭火器
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。
【环节一】盐类的水解——生产生活中的应用
铁会与H+发生反应:Fe+2H+ = Fe2++H2
彻底双水解
4、泡沫灭火器
警示:电器着火时禁止使用泡沫灭火器。
4、泡沫灭火器
【环节一】盐类的水解——生产生活中的应用
【环节一】盐类的水解——生产生活中的应用
思考:金属镁与水反应比较困难,若加一些NH4Cl马上产生大量气体?为什么?
总方程式:Mg+2NH4Cl=MgCl2+ 2NH3 +H2
NH4++H2O NH3 H2O + H+
△
NH3 H2O = NH3 ↑ + H2O
Mg+ 2H+ = Mg2+ + H2↑
NH4++H2O NH3 H2O + H+
Fe2O3 + 2H+ = 2Fe3+ + H2O
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+
【环节一】盐类的水解——生产生活中的应用
促进水解
6、盐碱地成因及解决办法
【环节一】盐类的水解——生产生活中的应用
教材P87——8题
盐碱地(含较多的 NaCl、Na2CO3 )不利于农作物的生长,通过施加适量石膏可以降低土壤的碱性。试用离子方程式表示盐碱地呈碱性的原因,以及用石膏降低其碱性的反应原理。
石膏 CaSO4·2H2O
+
Ca2+
CaCO3
Na2CO3 水解,使得盐碱地呈碱性,施加适量石膏可以降低土壤的碱性。
盐碱地呈碱性的原因
CO3 +H2O HCO3- +OH-
2-
抑制水解
【环节一】盐类的水解——生产生活中的应用
7、污水中重金属离子处理
污水中重金属离子通过水解形成沉淀除去
除去MgCl2溶液中少量的Fe3+离子,在加热时,通过加入下列物质中的一种物质就可实现,这种物质可以是( )
A、 MgO B、 MgCO3
C、Mg(OH)2 D、NaOH
A/B/C
Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+
促进水解
(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。
浓盐酸
1、盐溶液的配制和保存
Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+
【环节二】盐类的水解——科学研究中的应用
在配制FeCl3溶液时,若将FeCl3晶体直接溶于蒸馏水中,制得的液体会出现丁达尔效应,为什么?
抑制水解
问题 如何配制澄清的FeCl3溶液?
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FeCl2溶液、CuSO4溶液、Na2S溶液?
(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)
【环节二】盐类的水解——科学研究中的应用
1、盐溶液的配制和保存
(3)配制 CuSO4溶液:加少量 和 .
稀硫酸
铁粉
加盐酸带来杂质离子Cl-
(4)配制Na2S溶液时,为防止水解产生剧毒的H2S,常先将Na2S溶于__________中,再加蒸馏水稀释到所需浓度。
NaOH
抑制水解
小结:
(5)Na2CO3、NaAlO2等溶液不能贮存在 的试剂瓶中。
(6)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
CO32- + H2O HCO3- + OH-
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
【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)
【环节二】盐类的水解——科学研究中的应用
1、盐溶液的配制和保存
【注意】实验室贮存碱性溶液的试剂瓶一律使用橡胶塞;
NaF溶液一般盛放在塑料容器中!
【思考】工业上如何用TiCl4制取TiO2 ?
反应为:TiCl4+(x+2)H2O(过量) = 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
【环节二】盐类的水解——科学研究中的应用
2、制备无机化合物
高温
促进水解
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?
3、盐溶液蒸干灼烧的产物判断
同种原理:AlCl3溶液
MgCl2· 6H2O
【环节二】盐类的水解——科学研究中的应用
FeCl3溶液加热,蒸干,灼烧 ,得 。
Fe2O3
抑制水解
3、盐溶液蒸干灼烧的产物判断
【环节二】盐类的水解——科学研究中的应用
MgCl2·6H2O Mg(OH)2+2HCl↑ +4H2O ↑
同理,思考为什么工业上加热MgCl2·6H2O晶体制取MgCl2固体时,要在干燥的HCl气流中进行?
干燥的HCl气流,抑制了MgCl2的水解,且带走MgCl2·6H2O受热产生的水汽
【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。
Al2(SO4)3+6H2O 2Al(OH)3+3H2SO4
3、盐溶液蒸干灼烧的产物判断
【环节二】盐类的水解——科学研究中的应用
3H2SO4+2Al(OH)3=Al2(SO4)3+6H2O
加热最终只是把水蒸去,因此仍得Al2(SO4)3固体
补充:挥发性酸:硝酸HNO3、盐酸HCl、氢氟酸HF、氢溴酸HBr,氢碘酸HI,
亚硫酸H2SO3、硫化氢(氢硫酸)H2S、醋酸CH3COOH。
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
总结:盐溶液蒸干规律
(蒸干:100°C 焙烧:500-1000°C;灼烧:1000°C左右;煅烧:>1200°C)
阴阳离子均易水解且水解产物易挥发的,蒸干后得不到任何固体物质。
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
例3.下列叙述正确的是
A.用图1装置制取无水氯化镁
B.利用图2装置将分液后的水层蒸干获得无水FeCl3
C.KAl(SO4)2·12H2O溶于NaOH溶液可形成Al(OH)3胶体
D.向滴有酚酞的Na2CO3溶液中加入足量CaCl2溶液,溶液红色褪去
√
【课堂练习】
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)
4、判断离子共存问题
【环节二】盐类的水解——科学研究中的应用
【课堂练习】
例4:相同条件,相同物质的量浓度的下列八种溶液:Na2CO3、NaClO、CH3COONa、Na2SO4、NaOH 、(NH4)2SO4、NaHSO4等溶液,pH值由大到小的顺序为:
pH: NaOH>Na2CO3>NaClO>CH3COONa> Na2SO4 >(NH4)2SO4>NaHSO4
(酸性:HCO3- 拓展:判断盐中弱酸根离子对应酸的强弱:
如:相同浓度的NaClO、NaAc溶液的PH前者大于后者,则酸性HClO __HAc
<
5、除杂
【环节二】盐类的水解——科学研究中的应用
Fe3+ Mg2+ Cu2+
开始水解的pH值 3 8 6
水解完全的pH值 4 10 7
【思考1】向FeCl3溶液中加MgO 有什么现象?
Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+
(主要)
Mg2+ + 2H2O Mg(OH)2 + 2H+
【思考2】除去MgCl2溶液中的FeCl3用什么试剂?
① 加Mg(OH)2
②加 MgO
③ 加MgCO3
1、调pH值法除杂
MgCO3固体能除去Fe3+的原因是______________________________________________________。
MgCO3促进了Fe3+的水解,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去
2Fe 3+ +3H2O+ 3MgO = 2Fe(OH)3 ↓ + 3Mg 2+
除了此以外,还可以加什么?可以加氢氧化钠固体吗?
除杂试剂:不溶于水,与H+反应,不引入新杂质
【环节二】盐类的水解——科学研究中的应用
调节溶液的酸碱性(调pH)使某些特定金属离子沉淀,
加入对应的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、碱式碳酸盐。
Mg2+(Fe3+): MgO 、Mg(OH)2、MgCO3、Mg2(OH)2CO3
5、除杂
【思考3】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
5、除杂
【环节二】盐类的水解——科学研究中的应用
提示:利用水解原理去除溶液中的杂质离子:
2、用 可以 除去 KNO3溶液中的少量的Fe3+
Fe 3+ +3H2O Fe(OH)3 +3H +
加热法
促进水解
【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
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?
【环节二】盐类的水解——科学研究中的应用