第三单元 盐类的水解
基础课时20 盐类水解的原理
学习 任务 1.通过认识盐类水解有一定限度,理解盐类水解的概念,能正确书写盐类水解的离子方程式和化学方程式,培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。 2.通过实验分析、推理等方法认识盐类水解的实质、掌握盐溶液呈现酸、碱性的原因和规律,能根据盐的组成判断溶液的酸、碱性,培养证据推理与模型认知的化学核心素养。
一、盐溶液的酸碱性
1.探究盐溶液的酸碱性
【实验步骤】
(1)将NaCl、Na2CO3、NH4Cl、CH3COONa、AlCl3分别盛放在 5个烧杯中,加水溶解。
(2)用 pH 试纸分别测定五种溶液的酸碱性。
【实验记录】
盐溶液 NaCl Na2CO3 NH4Cl CH3COONa AlCl3
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
盐溶液的 酸碱性 中性 碱性 酸性 碱性 酸性
【实验结论】强酸弱碱盐溶液呈酸性;强酸强碱盐溶液呈中性;强碱弱酸盐溶液呈碱性。
2.盐溶液呈现酸碱性的理论分析
(1)强酸强碱盐(以NaCl为例)。
溶液中存在的离子 H2O H++OH- NaCl===Na++Cl-
离子间能否相互作用生成弱电解质 否
c(H+)和c(OH-)的相对大小 c(H+)=c(OH-),呈中性,无弱电解质生成
理论解释 水的电离平衡不发生移动,溶液中c(H+)=c(OH-)
(2)强酸弱碱盐(以NH4Cl为例)。
溶液中存在的离子
离子间能否相互作用生成弱电解质 能
c(H+)和c(OH-)的相对大小 c(H+)>c(OH-),呈酸性
理论解释 和OH-结合生成弱电解质NH3·H2O,使水的电离平衡向电离方向移动,使溶液中c(H+)>c(OH-)
总反应离子方程式 +H2O NH3·H2O+H+
(3)强碱弱酸盐(以CH3COONa为例)。
溶液中存在的离子
离子间能否相互作用生成弱电解质 能
c(H+)和c(OH-)的相对大小 c(H+)理论解释 CH3COO-和H+结合生成弱电解质CH3COOH,使水的电离平衡向电离方向移动,使溶液中c(H+)总反应离子方程式 CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-
3.盐类的水解
(1)概念:盐在水溶液中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,称为盐类的水解。
(2)实质:生成弱酸或弱碱,使水的电离平衡被破坏而建立起新的平衡。
(3)盐类水解的特点
【特别提醒】 盐类的水解反应可以看成酸碱中和反应的逆过程。我们可以根据生成盐的酸和碱的相对强弱,来判断盐溶液的酸碱性。
(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)盐类的水解过程促进了水的电离。 (√)
(2)酸式盐溶液一定显酸性。 (×)
(3)酸碱恰好中和生成的盐溶液一定显中性。 (×)
(4)盐溶液显酸性、碱性还是中性,取决于溶液中c(H+)与c(OH-)的相对大小。 (√)
(5)盐水解后,溶液不是呈酸性就是呈碱性。 (×)
二、盐类水解的表示方法
1.盐类水解可以用化学方程式或离子方程式表示,一般模式:盐+水 酸+碱或盐的离子+水 弱酸(或弱碱)+ OH-(或H+)。
2.分类表示
(1)盐类水解是可逆反应,是中和反应的逆反应,而中和反应趋向完全,所以盐类的水解反应是很微弱的,盐类水解程度一般很小,水解时通常不生成沉淀和气体,书写水解的化学方程式或离子方程式时,一般用“ ”连接,产物不标“↑”或“↓”。
如:CH3COONa:CH3COONa+H2O CH3COOH+NaOH;CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-。
(2)多元弱酸根离子的水解分步进行,水解以第一步为主。如:
Na2CO3:+OH-、+H2O H2CO3+OH-。
(3)多元弱碱阳离子水解反应过程复杂,只要求一步写到底。如:
AlCl3:Al3++3H2O Al(OH)3+3H+。
(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)FeCl3溶液:Fe3++3H2O Fe(OH)3↓+3H+。 (×)
(2)NaHS溶液:HS-+H2O H2S+OH-。 (√)
(3)K2CO3溶液:+2H2O H2CO3+2OH-。 (×)
(4)NH4NO3溶液:+H2O===NH3·H2O+H+。 (×)
(5)NaHCO3溶液:+H2O CO2↑+H2O。 (×)
(6)NaHSO3溶液:。 (×)
盐类水解的实质和规律
用pH计测定下列溶液的pH与7的关系,按强酸强碱盐、强酸弱碱盐、强碱弱酸盐分类完成下表。
盐溶液 pH 盐类型 酸碱性
NaCl pH=7 强酸强碱盐 中性
Na2SO4 pH=7
Na2CO3 pH>7 强碱弱酸盐 碱性
NaHCO3 pH>7
CH3COONa pH>7
FeCl3 pH<7 强酸弱碱盐 酸性
(NH4)2SO4 pH<7
[问题1] 结合情境素材分析回答以下问题:
(1)盐溶液不是中性的原因是什么?各溶液中哪种离子发生了水解?
(2)盐溶液的酸碱性与盐的类型之间有什么关系?
(3)综上(1)(2)问题分析什么类型的盐能够发生水解?
提示:(1)盐溶液不是中性的原因是某些离子发生了水解,影响了水的电离平衡,使c(H+)≠c(OH-);盐溶液中的弱碱阳离子,如,或弱酸阴离子如、 CH3COO-会发生水解。
(2)强酸强碱盐不水解,如 NaCl、 KNO3,溶液显中性;强酸弱碱盐,如 NH4Cl、(NH4)2SO4水解溶液显酸性;强碱弱酸盐,如 Na2CO3、CH3COONa水解溶液显碱性。
(3)有弱才水解,如强酸弱碱盐、强碱弱酸盐或弱酸弱碱盐。
[问题2] Na2CO3和NaOH溶液都呈碱性,它们对水的电离影响是否相同?
提示:Na2CO3溶液中,水解结合水电离出来的 H+,促进了水的电离;NaOH溶液中的 OH-抑制了水的电离。
[问题3] 已知在相同条件下NH3·H2O与CH3COOH电离程度几乎相等,CH3COOH的酸性比H2CO3强,那么NH4HCO3溶液显酸性、碱性还是中性?
提示:显碱性,因为H2CO3比醋酸弱,的水解能力比CH3COO-强,而CH3COO-的水解能力与相当,故水解能力比强,因此,该溶液应显碱性。
1.盐类水解的规律
水解规律:水解看组成,有弱才水解,无弱不水解;越弱越水解,都弱都水解;谁强显谁性,同强显中性,规律要记清。
a.“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。
b.“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。
c.“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。
d.“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
弱酸酸式盐溶液的酸碱性,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。
3.比较同浓度溶液的酸碱性(pH)大小的方法
(1)首先对物质分类,pH大小规律是碱>盐>酸。
(2)同类物质的pH大小规律是
①碱:二元强碱>一元强碱>一元弱碱;
②酸:一元弱酸>一元强酸>二元强酸;
③盐:强碱弱酸盐>强酸强碱盐>强酸弱碱盐。
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.NaHSO4
C.Na2CO3 D.NH4Cl
D [A项,NaCl对水的电离平衡无影响,溶液呈中性;B项,NaHSO4中的H+抑制水的电离,且溶液呈酸性;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.等物质的量浓度的下列物质的溶液,其pH由小到大的顺序排列正确的是( )
①CH3COONa ②NaOH ③NaNO3 ④HCl ⑤Al2(SO4)3
A.①②③④⑤ B.⑤④③②①
C.④⑤③①② D.④⑤②①③
[答案] C
盐类水解方程式的书写
由于盐类的水解过程是一个可逆过程,因此在书写水解反应的化学方程式时,应用“ ”代替“===”。例如,醋酸钠的水解反应可用如下化学方程式表示:
CH3COONa+H2O CH3COOH+NaOH
或用如下离子方程式表示:
CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-
多元弱酸的酸根水解是分步进行的。例如,碳酸钠的水解反应分两步进行,各步反应的离子方程式可表示为:
+OH-
+H2O H2CO3+OH-
其中,第一步水解的程度要远大于第二步水解的程度。
[问题] 盐类水解方程式的常见类型
一元强碱 弱酸盐 以CH3COONa为例:______________________________
一元强酸 弱碱盐 以NH4Cl为例:__________________________________
多元强碱 弱酸盐 (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:_______________、____________________
多元强酸 弱碱盐 多元弱碱的阳离子水解复杂,可看作一步水解,如AlCl3的水解:__________________________________
相互促进 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+与的水解反应:______________________________ (注意:水解程度较大,加符号“↓”“↑”)
提示:CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-
+H2O NH3·H2O+H+
+OH-
+H2O H2CO3+OH-
Al3++3H2O Al(OH)3+3H+
===Al(OH)3↓+3CO2↑
1.盐类水解的离子方程式一般应用“ ”连接,由于水解程度较小,水解生成的弱电解质的量较少,即一般不生成气体或沉淀,一般不标“↑”、“↓”符号。
2.多元弱酸根离子水解的离子方程式应分步书写,水解是以第一步水解为主,如水解的离子方程式为+OH-(主要)、+H2O H2CO3+OH-(次要)。
3.多元弱碱的阳离子水解反应也是分步进行的,中学阶段只要求一步写到底即可。如Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+
4.弱酸弱碱盐中阴、阳离子水解相互促进
与S2-、、、CH3COO-等组成的盐虽然水解相互促进,但水解程度较小,仍是部分水解,书写时仍用“ ”表示。如+CH3COO-+H2O CH3COOH+NH3·H2O。
(2)Al3+和或、S2-、HS-、等组成的盐水解相互促进非常彻底,生成气体和沉淀,书写时用“===”表示。如===Al(OH)3↓+3CO2↑。
1.下列离子方程式属于盐的水解,且书写正确的是( )
A.FeCl3溶液:Fe3++3H2O Fe(OH)3↓+3H+
B.NaHS溶液:HS-+H2O H2S+OH-
C.Na2CO3溶液:+2H2O H2CO3+2OH-
D.NH4Cl溶液:+H2O===NH3·H2O+H+
B [A项Fe(OH)3不应标“↓”;C项应分步水解;D项应用“ ”。]
2.氯化铵晶体溶于重水(D2O)中,溶液呈现酸性,用离子方程式表示其原因:____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[答案] +D2O NH3·DHO+D+(或+2D2O NH3·DHO+D3O+)
1.下列关于盐溶液呈酸碱性的说法错误的是( )
A.盐溶液呈酸碱性的原因是破坏了水的电离平衡
B.NH4Cl溶液呈酸性是由于溶液中c(H+)>c(OH-)
C.在CH3COONa溶液中,由水电离的c(OH-)≠c(H+)
D.水电离出的H+(或OH-)与盐中的弱酸根离子(或弱碱阳离子)结合,造成盐溶液呈碱(或酸)性
C [水电离出的c(H+)=c(OH-)一定成立,CH3COONa溶液显碱性,是由于水电离出的H+有一部分与CH3COO-结合成CH3COOH,从而使c(H+)2.在盐类水解的过程中,下列说法正确的是( )
A.盐的电离平衡被破坏
B.水的电离程度一定会增大
C.溶液的pH一定会增大
D.c(H+)与c(OH-)的乘积一定会增大
B [大多数的盐为强电解质,在水中完全电离,A错误;盐类水解促进水的电离,B正确;强酸弱碱盐水解溶液呈酸性,pH减小,C错误;一定温度下的稀溶液中,c(H+)与c(OH-)乘积是一个常数,D错误。]
3.下列水解的离子方程式正确的是( )
A.Br-+H2O HBr+OH-
+2H2O NH3·H2O+H3O+
+2H2O H2CO3+2OH-
D.Fe3++3H2O Fe(OH)3↓+3H+
B [HBr为强电解质,在水溶液里溴离子不水解,选项A错误;铵根离子与水电离的氢氧根离子结合生成弱电解质一水合氨同时产生氢离子,为水解反应,选项B正确;碳酸根离子分两步水解,第一步水解的离子方程式为+OH-,选项C错误;盐类的水解是微弱的,一般不产生沉淀,不用沉淀符号,选项D错误。]
4.下列化合物:
①HCl ②NaOH ③CH3COOH
④NH3·H2O ⑤CH3COONa ⑥NH4Cl
(1)溶液呈碱性的有________(填序号)。
(2)在常温下,0.01 mol·L-1HCl溶液的pH=________。
(3)在常温下,pH=11的CH3COONa溶液中由水电离产生的c(OH-)=________。
(4)用离子方程式表示CH3COONa溶液呈碱性的原因____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] (1)②NaOH属于碱,④NH3·H2O属于弱碱,⑤CH3COONa强碱弱酸盐,水解呈碱性。(2)在常温下,0.01 mol·L-1HCl溶液的pH=2。(3)在常温下,pH=11的CH3COONa溶液中c(H+)=10-11mol·L-1,由水电离产生的c(OH-)= mol·L-1=0.001 mol·L-1。(4)CH3COONa溶液呈碱性是因为醋酸根离子水解:CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-。
[答案] (1)②④⑤ (2)2 (3)10-3mol·L-1
(4)CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-
基础课时固基练(20) 盐类水解的原理
1.下列有关盐类水解的叙述正确的是( )
A.溶液呈中性的盐一定是强酸、强碱反应生成的盐
B.含有弱酸根离子的盐的水溶液一定呈碱性
C.盐溶液的酸碱性主要取决于形成盐的酸和碱的相对强弱
D.强酸强碱盐的水溶液一定呈中性
C [如果弱酸、弱碱的电离程度相当,生成的盐的水溶液呈中性,如CH3COONH4溶液呈中性,A错误;含有弱酸根离子的盐的水溶液不一定呈碱性,如NaHSO3溶液呈酸性,B错误;强酸强碱盐的水溶液不一定呈中性,如NaHSO4溶液呈酸性,D错误。]
2.下列物质的水溶液因溶质水解呈酸性的是( )
A.FeCl3 B.Na2CO3
C.H2SO3 D.KHSO4
A [FeCl3溶液中Fe3+水解使溶液呈酸性,Na2CO3溶液中水解使溶液呈碱性,H2SO3因为电离使溶液呈酸性,KHSO4因电离使溶液呈酸性,是因电离呈酸性,故选A。]
3.如图表示的是某离子X的水解过程示意图,则离子X可能是( )
D [能水解且使溶液显酸性的只有。]
4.有四种物质的量浓度相等且都由一价阳离子A+和B+及一价阴离子X-和Y-组成的盐溶液。据测定常温下AX和BY溶液的pH=7,AY溶液的pH>7,BX溶液的pH<7,由此判断不水解的盐可能是( )
A.BX B.AX C.AY D.BY
B [AY溶液的pH>7,说明A相对于Y显强碱性,BX溶液的pH<7,说明X相对于B显强酸性。又因AX的pH=7,故AX可能是不水解的盐,B正确。]
5.相同温度、相同浓度下的六种溶液,其pH由小到大的顺序如图所示,图中①②③代表的物质可能分别为( )
A.NH4Cl (NH4)2SO4 CH3COONa
B.(NH4)2SO4 NH4Cl CH3COONa
C.(NH4)2SO4 NH4Cl NaOH
D.CH3COOH NH4Cl (NH4)2SO4
[答案] B
6.广义的水解观认为水解的物质和水分别离解成两部分,然后两两重新结合成新的物质,不出现元素化合价的变化。根据以上信息,下列物质水解后的产物错误的是( )
A.BaO2的水解产物是Ba(OH)2和H2O2
B.BrCl水解的产物是HClO和HBr
C.Mg2C3水解的产物是Mg(OH)2和C3H4
D.Al2S3水解的产物是Al(OH)3和H2S
B [从题目信息可知广义水解后元素化合价不变,也可理解为化合物中显正价的水解时结合OH-,显负价的结合H+。BrCl中由于Cl的非金属性强显负价,所以BrCl水解产物为HBrO和HCl。]
7.下列离子方程式属于盐的水解且书写不正确的是( )
A.MgCl2溶液:Mg2++2H2O Mg(OH)2+2H+
B.NaHCO3溶液:+H2O H2CO3+OH-
C.Na2SO3溶液:+2H2O H2SO3+2OH-
D.KCN溶液:CN-+H2O HCN+OH-
C [C项,应分步水解。]
8.(素养题)已知某温度下,K(HCN)=6.2×10-10,K(HF)=6.8×10-4,K(CH3COOH)=1.7×10-5,K(HNO2)=5.1×10-4。物质的量浓度均为的下列溶液,pH由大到小的顺序是( )
A.NaCN>NaNO2>CH3COONa>NaF
B.NaF>NaNO2>CH3COONa>NaCN
C.NaCN>CH3COONa>NaNO2>NaF
D.NaCN>CH3COONa>NaF>NaNO2
C [由K(HF)>K(HNO2)>K(CH3COOH)>K(HCN)可知,酸性:HF>HNO2>CH3COOH>HCN,水解能力:>F-,弱酸根离子的水解能力越强,对应盐溶液的碱性越强,pH越大。]
9.物质的量浓度相同的下列各物质的溶液,由水电离出的c(H+)由大到小的顺序是( )
①NaHSO4 ②NaHCO3 ③Na2CO3 ④Na2SO4
A.④③②① B.①②③④
C.③②④① D.③④②①
C [水中存在电离平衡:H2O H++OH-,若将自身能电离出H+或OH-的物质加入水中,则水的电离程度减小;若将能结合水中H+或OH-的物质加入水中,则水的电离程度增大。NaHSO4抑制水的电离,Na2CO3、NaHCO3均能促进水的电离且Na2CO3比NaHCO3的促进程度更大,Na2SO4不影响水的电离。本题选C。]
10.某兴趣小组用数字实验系统测定一定浓度碳酸钠溶液的pH与温度的关系,得到如图所示曲线。下列分析不正确的是( )
A.b点溶液中OH-浓度在整个过程中最大
B.水的电离平衡也会对溶液的pH产生影响
C.a→b段水解平衡向右移动
D.a点溶液显碱性,且离子浓度从大到小为
A [A.溶液中碳酸根的水解平衡:+OH-、水的电离平衡:H2O H++OH-,水解是吸热过程,温度越高,水解程度越大,pH下降,说明温度升高水电离出更多的氢氧根离子抑制了碳酸根的水解,c点溶液中OH-浓度在整个过程中最大,故A错误;B.随温度升高,此时促进盐类水解,对水的电离也起到促进作用,水电离出的氢氧根离子抑制水解平衡,导致溶液pH减小,因此水的电离平衡也对pH产生影响,故B正确;C.a→b段说明升温促进水解,氢氧根离子浓度增大,碱性增强,溶液pH增大,图像符合,故C正确;D.碳酸钠溶液中碳酸根离子水解导致溶液显碱性,且第一步水解程度大于第二步水解程度,离子浓度大小关系是>>>>c(H+),故D正确。]
11.由一价离子组成的四种盐溶液:AC、BD、AD、BC各1 mol·L-1,在室温下,前两种溶液的pH=7,第三种溶液的pH>7,最后一种溶液的pH<7,则下列说法正确的是( )
A B C D
碱性 AOH>BOH AOH<BOH AOH>BOH AOH<BOH
酸性 HC>HD HC>HD HC<HD HC<HD
A [根据盐的水解规律可知:弱离子越弱,水解程度越大,可进行如下归类分析:
综上可知,电离程度:HC=AOH>HD=BOH,即酸性:HC>HD,碱性:AOH>BOH,A项正确。]
12.现有0.175 mol·L-1醋酸钠溶液500 mL(已知醋酸的电离常数Ka=1.75×10-5)。
(1)写出醋酸钠水解反应的化学方程式:_________________________。
(2)下列图像能说明醋酸钠的水解反应达到平衡的是________(填字母)。
A.溶液中c(Na+)与反应时间t的关系 B.CH3COO-的水解速率与反应时间t的关系 C.溶液的pH与反应时间t的关系 D.Kw与反应时间t的关系
(3)在醋酸钠溶液中加入下列少量物质,能使水解平衡右移的有____________(填字母)。
A.冰醋酸 B.纯碱固体
C.醋酸钙固体 D.氯化铵固体
(4)欲配制0.175 mol·L-1醋酸钠溶液500 mL,可采用以下两种方案;
方案一:用托盘天平称取________g无水醋酸钠,溶于适量水中,配成500 mL溶液。
方案二:用体积均为250 mL且浓度均为________mol·L-1的醋酸与氢氧化钠两溶液混合而成(设混合后的体积等于混合前两者体积之和)。
(5)在室温下,0.175 mol·L-1醋酸钠溶液的pH约为________[已知醋酸根离子水解反应的平衡常数Kh=]。
[解析] (1)醋酸钠水解生成醋酸和氢氧化钠,化学方程式为CH3COONa+H2O CH3COOH+NaOH。
(2)A项,钠离子不水解,所以浓度始终不变,错误;B项,醋酸根离子开始时水解速率最大,后逐渐减小,平衡时不再变化,正确;C项,随着水解的逐渐进行,pH逐渐增大,平衡时不再发生变化,正确;D项,Kw是温度常数,温度不变,Kw不变,错误。(3)A项,加入冰醋酸,溶液中醋酸浓度增大,平衡左移,错误;B项,加入纯碱固体,由于的水解会产生OH-,抑制CH3COO-的水解,平衡左移,错误;C项,加入醋酸钙固体,溶液的醋酸根离子浓度增大,平衡右移,正确;D项,加入氯化铵固体,铵根离子与水解生成的氢氧根离子结合成一水合氨,使溶液中氢氧根离子浓度减小,平衡右移,正确。
(4)由m=nM得醋酸钠的质量为7.175 g,由托盘天平的精确度知托盘天平称量的质量为7.2 g;醋酸与氢氧化钠溶液等浓度等体积混合,混合后的溶液浓度减半为0.175 mol·L-1,所以原来的浓度为0.35 mol·L-1。
(5)醋酸根离子水解反应的平衡常数Kh===,则=,得c(OH-)=1×10-5mol·L-1,pH=9。
[答案] (1)CH3COONa+H2O CH3COOH+NaOH (2)BC (3)CD (4)7.2 0.35 (5)9