(共13张PPT)
影响盐类水解的主要因素
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第3节 盐类的水解
一、探究盐类水解平衡移动的影响因素
任务1:揭示盐类水解的平衡与变化
实验 现象
1.取和NaHCO3溶液等pH(约为9)的NaOH溶液,加入0.5mol/L Al2(SO4)3溶液 无大量沉淀
2.取和Al2(SO4)3溶液等pH(约为2)的盐酸,加入0.5mol/L NaHCO3溶液 无大量沉淀
为什么泡沫灭火器会持续产生大量沉淀和气体?
Al3+水解:Al3++3H2O Al(OH)3+3H+
HCO3-水解:HCO3-+H2O H2CO3+OH-
互相促进
3HCO3-+Al3+=Al(OH)3↓+CO2↑
水解平衡移动的结果
一、探究盐类水解平衡移动的影响因素
水解平衡作为一种可逆反应,受到温度、浓度等反应条件的影响。
以Al2(SO4)3水解为例,从反应条件考虑,影响水解平衡的因素可能有哪些?
Al3++3H2O Al(OH)3+3H+
影响因素 具体操作 平衡移动方向 水解程度 结论
温度
反应物浓度
生成物浓度
盐类水解可看作酸碱中和反应的逆反应,中和反应是放热反应,盐类的水解是吸热反应。
一、探究盐类水解平衡移动的影响因素
(1)体系升温,促进平衡正向移动,盐的水解程度增大。
(2)加水稀释,各组分浓度等比例减小,浓度商Q(3)加入AlCl3固体,反应物浓度增大,促进平衡正向移动,但盐的水解程度反而减小。
(4)加入浓盐酸(酸),H+浓度增大,促进平衡逆向移动,盐的水解程度减小。
Al3++3H2O Al(OH)3+3H+
二、复杂溶液体系分析一般思路
任务2:复杂溶液体系中微粒行为的分析
探究温度对NaHCO3水解平衡的影响,室温下通过手持技术测量NaHCO3溶液pH约为8.31,向溶液中滴加酚酞,溶液变红。一段时间后持续升温,测量该溶液pH的变化,如图。
随着温度升高:(1)溶液颜色由浅红色逐渐变为红色;(2)pH下降;(3)溶液冷却后,测得pH上升为8.86。
注:加热过程中,不停补充水分保证溶液总体积不变。
二、复杂溶液体系分析一般思路
(1)溶液颜色由浅红色逐渐变为红色;
(2)pH下降;
(3)溶液冷却后,测得pH上升为8.86。
解释以下现象,提出可能的原因,并设计实验验证。
水解吸热,体系温度升高,水解平衡
HCO3-+H2O H2CO3+OH-正向移动,c(OH-)变大
水的电离吸热,体系升温,电离平衡
H2O H++OH-正向移动,c(H+)变大
NaHCO3分解变为Na2CO3,因为Na2CO3碱性比NaHCO3强
二、复杂溶液体系分析一般思路
等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液,前者碱性强,为何?
Na2CO3水解方程式:
CO3-+H2O HCO3-+OH-
HCO3-+H2O H2CO3+OH-
(多元弱酸酸根离子水解分步进行)
NaHCO3水解方程式:
HCO3-+H2O H2CO3+OH-
第二步水解受第一步水解产生的碱性条件意识,水解程度会减弱,以第一步水解为主。
决定盐类水解程度的主要因素是物质本身的性质。
溶液冷却后,测得pH上升为8.86,NaHCO3分解为Na2CO3,如何设计实验证明?
证明CO32-
盐酸滴定或CaCl2(Ca2+)生成沉淀
二、复杂溶液体系分析一般思路
NaHCO3溶液中存在HCO3-电离,本来就有CO32-,方案可行吗?
可行。NaHCO3水解为主,电离次要(本身CO32-很少),通常情况下不与CaCl2溶液反应。
实验验证:向pH为8.31的NaHCO3溶液中滴加CaCl2溶液,无白色沉淀;向pH为8.86的溶液中滴加CaCl2溶液,看到有白色沉淀,证明升温后NaHCO3分解为Na2CO3。
查阅文献:较浓的NaHCO3溶液与较浓的CaCl2溶液混合,会出现白色沉淀和气泡,请结合化学方程式从平衡移动的角度进行解释。
Ca2++CO32-=CaCO3↓,c(CO32-)减小,HCO3-电离平衡正移,c(H+)变大,HCO3-+H+=H2O+CO2↑,2HCO3-+Ca2+ CaCO3↓+CO2↑+H2O
二、复杂溶液体系分析一般思路
分析溶液组成
分析相互作用
分析作用结果
同时关注溶质与溶剂,区分强、弱电解质(如果溶质之间有反应发生,并明确知道反应的结果,可以直接根据反应后的溶液组成进行分析)
关注每种物质在水中的电离、水解平衡等情况,再考虑微粒之间和各平衡之间的相互作用。
微粒之间相互作用的结果是微粒的种类和数量发生变化,这种变化最终会反映在宏观现象上,如pH的变化、导电性的变化、颜色的变化、生成气体、生成沉淀等。
温度升高对水的电离平衡影响程度大于对HCO3-水解程度的影响,综合二者,造成溶液的c(H+)变大。
三、学以致用
任务3:泡沫灭火器反应器选择
泡沫没火气[Al2(SO4)3和NaHCO3]中的NaHCO3可以替换为Na2CO3吗?可以从哪些方面进行分析?
预测 分析 实验验证设计
可以 相比NaHCO3,Na2CO3水解程度更大,所以现象更剧烈、更好
不可以 1mol CO32-生成CO2需结合2mol H+,1mol HCO3-生成CO2结合1mol H+,所以按反应计量比混合Na2CO3产生的CO2的量比NaHCO3少一半 混合0.5mol/L Al2(SO4)3溶液和0.5mol/L Na2CO3溶液,观察现象。
三、学以致用
任务3:泡沫灭火器反应器选择
泡沫没火气[Al2(SO4)3和NaHCO3]中的NaHCO3可以替换为Na2CO3吗?可以从哪些方面进行分析?
实验现象 结论及分析
反应速度慢,且气体量少 不可以换成Na2CO3溶液。等浓度NaHCO3溶液与Na2CO3溶液相比,Na2CO3溶液碱性更强,但其消耗H+量也更大,且后者决定了气体生成的总量。
盐类水解应用广泛,在具体的生活与生产情境中,需要综合考虑多种因素,如反应原理、反应物溶解度、价格等。
课堂小结
影响盐类水解的主要因素
1.反应条件:温度、浓度等
例:HCO3- CO32-+H+ H>0
操作 平衡移动方向 水解程度
升温 平衡正向移动 水解程度增大
加入AlCl3固体 平衡逆向移动 水解程度减小
加入浓盐酸 平衡逆向移动 水解程度减小
加水 平衡正向移动 水解程度增大
课堂小结
影响盐类水解的主要因素
2.本质:物质的性质
例:等物质的量浓度的苏打和小苏打,前者碱性更强
酸性:H2CO3>HCO3- 水解程度:HCO3-HCO3-
CO32-
HCO3-+H2O H2CO3+OH-
HCO3- CO32-+H+
CO3-+H2O HCO3-+OH-(主)
HCO3-+H2O H2CO3+OH-
分析溶液组成
分析相互作用
分析作用结果
复杂溶液体系
分析一般思路(共8张PPT)
盐类的水解
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第3节 盐类的水解
一、问题初探
任务1:探究泡沫灭火器的反应产物
观点1:实验生成大量白色沉淀和大量气体,基于元素分析,预测气体是二氧化碳。
观点2:白色沉淀也是灭火物质,起覆盖可燃物、隔绝氧气的作用,基于元素分析,预测沉淀是碳酸铝。
一、问题初探
实验探究1:沉淀成分分析
方案 预期现象 实际现象
取少量白色沉淀加入盐酸 沉淀溶解并出现气泡 溶解但无明显气泡
实验证明沉淀不是碳酸铝,基于元素分析预测沉淀是氢氧化铝。
实验探究2:沉淀成分再分析
方案 预期现象 实际现象
取少量白色沉淀,分成两份,一份加入盐酸,另一份加入氢氧化钠溶液 加盐酸后沉淀溶解不出现明显气泡,加氢氧化钠沉淀溶解 符合预期
二、问题解决
任务2:探究二氧化碳和氢氧化铝是如何产生的
二氧化碳是如何产生的?Al2(SO4)3怎么会有H+?
提出假设 实验方案设计 现象 结论
①SO42-与水反应②Al3+与水反应[演示试验中溶Al2(SO4)3液浓度为0.5mol/L,NaHCO3溶液浓度为0.5mol/L] 方案一:分别用1.5mol/L的Na2SO4溶液和1.0mol/L的AlCl3溶液与0.5mol/LNaHCO3溶液混合 Na2SO4:无现象;AlCl3:出现大量气泡 H+是Al3+与水反应生成的
方案二:分别测1.5mol/L Na2SO4、0.5mol/L Al2(SO4)3和1.0mol/L AlCl3的的pH Na2SO4:无现象;Al2(SO4)3、AlCl3:pH约为2 探究硫酸铝溶液中氢离子来源
更直接讨论本质,更简洁
二、问题解决
Al3+水解:Al3++3H2O Al(OH)3+3H+
Al2(SO4)3溶液显酸性,泡沫灭火器内筒为塑料材质而不是铁。
为什么Al2(SO4)3溶液中没有沉淀?
Al3+水解程度低,未出现明显沉淀
若Al3+全部水解,c(H+)应为3mol/L,但pH远小于2!
反应产物Al(OH)3是如何产生?
HCO3-水解:HCO3-+H2O H2CO3+OH-
HCO3-水解程度低,未出现明显沉淀
若HCO3-全部水解,c(OH-)应为0.5mol/L,但pH远大于9!
c(H+)>c(OH-)
c(OH-)>c(H+)
三、反思总结
推断还有哪些盐水解显酸性,哪些盐水解显碱性?
是所有盐都水解吗?为什么会出现水解现象?
结合复分解发生的条件,推测水解反应和复分解相似,盐水解出得离子若可以与水电离的氢离子或氢氧根生成沉淀、气体或弱电解质,则可促进水的电离平衡正向移动,就会发生水解。
NaCl和Na2SO4溶液显中性,Na+、Cl-、SO42-不水解
在水溶液中,盐电离出来的离子与水电离出来的H+或OH-结合生成弱电解质的反应,叫做盐类的水解。盐电离出的离子与H+生成弱电解质,最终使溶液显碱性,与OH-生成弱电解质,最终使溶液显酸性。
任务2:构建盐类水解与科学探究模型
三、反思总结
盐类水解的规律:强酸弱碱盐水解显酸性,强碱弱酸盐水解显碱性,强酸强碱盐不水解,弱酸弱碱盐水解结果具体看水解相对程度。同时,水解使微弱的、可逆的。
科学探究的一般方法
反复深化
认知冲突
发现问题—理论分析—提出猜想—设计实验—得出结论
由特殊到一般
由一般到特殊
课堂小结
盐类的水解
一、概念
例:Al3++3H2O Al(OH)3+3H+
HCO3-+H2O H2CO3+OH-
注:盐类的水解促进了水的电离,是酸碱中和的逆反应
二、特点与规律
1.水解是微弱的、可逆的
2.强酸弱碱盐水解显酸性,强碱弱酸盐水解显碱性,强酸强碱盐不水解,弱酸弱碱盐水解结果具体看相对程度。