探究盐溶液的酸碱性
【学习目标】
1、认识盐类的组成与盐溶液酸碱性的关系,从而理解盐类水解的原理;
2、以水的电离平衡为基础,认真分析盐类电离出的阴、阳离子与水电离出的H+或OH-结合生成弱酸或弱碱的趋势,明确不同盐溶液呈现不同酸碱性的本质;
3、掌握盐类水解的离子方程式与化学方程式的书写。
【典型例题】
类型一、盐类水解的实质及水解规律
例1.对H2O的电离平衡不产生影响的粒子是( )
【思路点拨】弱酸的阴离子或者弱碱的阳离子在水中会与水电离的氢离子或者氢氧根结合,从而促进水的电离。
【答案】C
【解析】水的电离方程式为:H2OH++OH―。A溶于水成为盐酸,电离产生H+,使得平衡左移;B中质子数为26的离子是Fe3+,其能发生水解,使得平衡右移;C表示的是Cl―,不影响水的电离平衡;D是醋酸根离子,能水解,使平衡右移。
【总结升华】本题考查水的电离影响因素、化学用语等知识。此类组合题型在近年高考中是首次出现,在以后的高考中可能被其他省市高考命题者借鉴。本题的解答关键是掌握常见的化学用语,理解水的电离影响因素,如向水中加入酸或碱,抑制水的电离;加入水解盐,促进水的电离;升高温度,促进水的电离等。
举一反三:
【变式1】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
【答案】B
【变式2】(2019 人大附中)等物质的量浓度的下列物质的溶液,其pH值由大到小的顺序是:
NaCl ②CH3COONa ③NH4Cl ④NaOH ⑤H2SO4 ⑥Ba(OH)2 ⑦Na2CO3 ⑧NaHCO3 ⑨HCl
【答案】⑥>④>⑦>⑧>②>①>③>⑨>⑤
【解析】⑥和④都是碱,Ba(OH)2为二元碱,NaOH为一元碱,pH值应⑥>⑩;②⑦⑧为强碱弱酸盐水解呈碱性,pH值大于7,根据越弱越水解可判断pH值大小顺序,因为酸性顺序:CH3COOH>H2CO3>HCO3-,则碱性顺序为:Na2CO3> NaHCO3 >CH3COONa。
【总结升华】本题重点考查盐类水解、溶液酸碱性等知识,可先将溶液分为酸性、中性、碱性三组,再进一步比较pH大小。此类试题要求准确把握酸碱的相对强弱,充分依靠水解规律判析。
例2.由一价离子组成的四种盐:AC、BD、AD、BC的1 mol/L的溶液,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( )
A
B
C
D
碱性
AOH>BOH
AOH<BOH
AOH>BOH
AOH<BOH
酸性
HC>HD
HC>HD
HC<HD
HC<HD
【思路点拨】只有弱酸的阴离子或者弱碱的阳离子才会与水电离出的氢离子或者氢氧根结合,并且弱酸(或弱碱)越弱,其对应离子的水解程度越大。
【答案】A
【解析】由AD溶液的pH>7,可知AOH的电离程度大于HD,由BC溶液的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。
【总结升华】物质的结构决定着物质的性质,盐能否水解,怎样水解,必须首先从物质结构入手加以分析,从而发现并掌握盐类水解规律。怎样判断盐是否水解,先要抓住组成盐的两个根(酸根和碱根)进行分析。若有弱根则水解,若无弱根,只有强根,则无法水解;若酸根弱,碱根强,则酸根水解,溶液显碱性,反之亦然。
类型二、水解方程式的书写
例3.(2019 四中同步) 下列水解离子方程式正确的是________(填序号)。
A.Na2CO3:CO32―+2H2OH2CO3+2OH-
B.NH4Cl:NH+H2ONH3·H2O+OH-
C.NaF:F-+H2O===HF+OH-
D.CuSO4:Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+
E.NaHCO3:HCO3―+H2OH3O++CO32―
F.Na2SO3:SO32―+H2OHSO3―+OH-
【思路点拨】多元弱酸根离子的水解应分步书写,多元弱碱阳离子的水解一步完成(中学阶段)。
【答案】DF
【解析】A项,CO32―水解应分两步;B项,NH4+水解是NH4+结合水电离出的OH-而生成NH3·H2O和H+;C项,错用了等号,应用“”;E是HCO3―的电离方程式。
【总结升华】遵循水解离子方程式的规则判断。要善于区别水解方程式和电离方程式。
举一反三:
【变式1】(2019 四中同步)下列属于水解反应且正确的离子方程式是( )
A.NH4++H2ONH3·H2O+H+
B.CO32―+2H2OH2CO3+2OH―
C.CH3COOH+H2OCH3COO―+H3O+
D.CH3COOH+OH―CH3COO―+H2O
【答案】A
【解析】B项不能一步水解,应该用多步水解方程式表示;C项是电离方程式,不是水解方程式;D项是醋酸与可溶性强碱发生中和反应的离子方程式。
【巩固练习】
一、选择题
1.有关盐类水解的说法不正确的是( )
A.盐类的水解过程破坏了纯水的电离平衡
B.盐类的水解是酸碱中和反应的逆反应
C.盐类水解使盐溶液不一定呈中性
D.所有钾盐、钠盐、硝酸盐都不发生水解
2.(2019 山东济宁)下列说法正确的是( )
A.某盐的水溶液呈酸性,该盐一定是强酸弱碱盐
B.弱电解质溶液稀释后,溶液中各种离子浓度一定都减小
C.水的离子积常数KW随着温度的升高而增大,说明水的电离是吸热反应
D.中和相同体积相同pH的盐酸和醋酸溶液所需NaOH的物质的量相同
3.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由于其可以电离出H+或OH―
B.NH4Cl溶液呈酸性是是由于溶液中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+和OH-与盐中弱离子结合,造成盐溶液呈酸碱性
4.下列离子方程式正确的是( )
A.硫化钠水解:S2-+2H2OH2S↑+2OH-
B.硫氢化钠水解:HS-+H2OH3O++S2-
C.制Fe(OH)3胶体:Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+
D.NaCN水解:CN-+H2O=HCN+OH-
5.物质的量浓度相同时,下列既能跟NaOH溶液反应,又能跟盐酸反应的溶液中,pH最大的是( )
A.Na2CO3溶液 B.NH4HCO3溶液
C.NaHCO3溶液 D.NaHSO4溶液
6.在Na2S溶液中c(Na+)与c(S2―)的比值( )
A.大于2 B.等于2 C.小于2 D.等于1:2
7.在25℃时,pH值等于10的KOH溶液与CH3COOK溶液中水的电离程度比较( )
A.相等 B.前者比后者大 C.后者比前者大 D.两者都比纯水电离度小
8.在含有酚酞的0.1 mol / L氨水中加入少量的NH4Cl晶体,则溶液颜色( )
A.变蓝色 B.变深 C.变浅 D.不变
9.0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液的pH最接近于( )
A.5.6 B.7.0 C.8.4 D.13.0
10.常温时,以下4种溶液pH最小的是( )
A.0.01 mol / L醋酸溶液
B.0.02 mol / L醋酸与0.02 mol / L NaOH溶液等体积混合液
C.0.03 mol / L醋酸与0.01 mol / L NaOH溶液等体积混合液
D.pH=2的盐酸与pH=12的NaOH溶液等体积混合液
11.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.①和⑥ B.①②③④和⑥ C.①②③和⑥ D.①②③和⑤
12.(2019 合肥一中)有关①100 mL 0.1 mol/L NaHCO3、②100 mL 0.1 mol/L Na2CO3两种溶液的叙述不正确的是( )
A.溶液中水电离出的H+个数:②>①
B.溶液中阴离子的物质的量浓度之和:②>①
C.①溶液中:c (CO32-)>c (H2CO3)
D.②溶液中:c (HCO3-)>c (H2CO3)
13.某无色透明的酸性溶液中,在该溶液中能够大量共存的离子组是( )
A.K+、Na+、MnO4-、NO3- B.NH4+、Mg2-、K+、SO42-
C.Al3+、Ba2+、HCO3-、NO3- D.Ba2+、K+、CH3COO-、Cl-
14.常温下,某溶液中由水电离的c(H+)=1×10-13 mol/L,该溶液可能是( )
①二氧化硫水溶液 ②氯化铵水溶液 ③硝酸钠水溶液 ④氢氧化钠水溶液
A.①④ B.①② C.②③ D.③④
15.物质的量浓度相同的下列溶液中,符合按pH由小到大顺序排列的是( )
A.Na2CO3 NaHCO3 NaCl NH4Cl
B.Na2CO3 NaHCO3 NH4Cl NaCl
C.(NH4)2SO4 NH4Cl NaNO3 Na2S
D.NH4Cl (NH4)2SO4 Na2S NaNO3
二、填空题
1.向盛有碳酸钠溶液的试管中滴入2滴酚酞试液振荡, 现象是______________________,原因用离子方程式表示是_____________________。然后对溶液加热,现象是_______________________。最后向溶液中再滴入过量的BaCl2溶液, 现象为_____________________,原因用离子方程式表示是________________。
2.比较0.1 mol/L下列溶液的pH的大小:CH3COONa(aq)、Na2CO3(aq)、 NaHCO3(aq)
3.(2019 山西太原)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,水电离出来的c(OH-)=________,在pH=3的CH3COOH溶液中,水电离出来的c(H+)=________。
(3)已知纯水中存在如下平衡:H2O+H2OH3O++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________(填字母序号)。
A.向水中加入NaHSO4固体
B.向水中加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溶液和⑦NH3·H2O溶液分别加水稀释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种物质的溶液的物质的量浓度相同,则这7种物质的溶液按pH由大到小的顺序为________。
4.判断下列条件下酸碱混合后是否完全中和及溶液的酸碱性。
25℃时
c=0.1 mol / L
c=0.1 mol / L
是否完全中和
混合后溶液酸碱性
①
10 mL NaOH
10 mL HCl
②
10 mL NaOH
10 mL 醋酸
③
10 mL 氨水
10 mL HCl
④
10 mL Ba(OH)2
10 mL HCl
⑤
20 mL NaOH
10 mL硫酸
25℃时
pH=10
pH=4
是否完全中和
混合后溶液酸碱性
⑥
10 mL NaOH
10 mL 硫酸
⑦
10 mL Ba(OH)2
10 mL HCl
⑧
10 mL 氨水
10 mL HCl
⑨
10 mL NaOH
10 mL 醋酸
【答案与解析】
一、选择题
1.D
【解析】盐溶液呈酸碱性的原因,就是破坏了水的电离平衡,使溶液中c(H+)≠c(OH―),所以不一定显中性,故A、C对;盐类水解生成相应的酸和碱,可以看成是酸碱中和反应的逆反应,B正确;钾的弱酸盐、钠的弱酸盐、硝酸铵等由于存在可水解的弱离子,所以都能发生水解。所以D项符合题意。
2.C
【解析】A错,如NaHSO4溶液呈酸性;B错,如醋酸稀释后c(OH-)会增大;D错,中和相同体积同pH的盐酸和醋酸,醋酸消耗NaOH的物质的量多。
3.AC
【解析】盐溶液呈酸碱性的原因,是破坏了水的电离平衡,故A错;溶液显酸性则一定有c(H+)>c(OH―),故B对;根据水的电离方程式:H2OH++OH―,水在任何溶液中电离出的c(OH―)= c(H+),但在CH3COONa溶液中,由于生成了弱电解质CH3COOH,使得c(OH―)>c(H+),故显碱性,所以C项说法错误;水电离出的H+或OH―与盐中弱酸酸根离子或弱碱阳离子结合生成弱电解质,正是造成盐溶液呈酸碱性的原因,所以D对。
4.C
【解析】A项:应分步书写;B项:实为HS―的电离;D项,应用“”。
5.C
【解析】NH4HCO3、NaHCO3均可与NaOH、HCl反应,但NaHCO3的pH比NH4HCO3大。
6.A
【解析】在Na2S晶体中,c(Na+)与c(S2―)的比值为2:1,但在溶液中S2―会发生水解,从而使得比值增大,所以A项正确。
7.C
【解析】KOH为碱,电离出的OH―会对水的电离有抑制作用;CH3COOK为强碱弱酸盐,电离出的CH3COO-会对水的电离有促进作用,所以本题选C。
8.C
【解析】氨水中存在电离平衡:NH3·H2ONH4++OH―,使酚酞变红;加入NH4Cl后,NH4+的存在对氨水的电离平衡有抑制作用,使得溶液碱性变弱,颜色变浅。本题C项正确。
9.C
【解析】NaHCO3溶液因HCO3―的水解(程度较小)呈碱性,所以A、B两个选项不正确;因为水解的程度是微弱的,所以溶液只能是弱的碱性,故D错。所以本题选C。
10.A
【解析】解答本题时,注意选项中的“等体积混合”条件。B、C选项中的醋酸在等体积混合后浓度均减半并且发生酸碱中和,B完全中和后溶液显碱性,C选项酸过量但酸性没有A选项的强,D选项完全中和后溶液显中性,所以本题选A。
11.B
【解析】碱及水解呈碱性的盐因OH―与玻璃中的SiO2反应生成硅酸盐,使试剂瓶口与瓶塞黏结,因而不能用带玻璃塞的试剂瓶贮存,必须用带橡胶塞的试剂瓶保存。
12.C
【解析】等浓度的Na2CO3与NaHCO3溶液,Na2CO3的水解程度大,所以水电离出的H+多,A正确;在Na2CO3溶液中CO32―+H2OHCO3―+OH―,NaHCO3溶液中HCO3―+H2OH2CO3+OH―,由此可看出NaHCO3溶液中阴离子较少,B正确;NaHCO3溶液显碱性,水解程度(HCO3―+H2OH2CO3+OH―)大于电离程度(HCO3―CO32―+H+),所以生成的H2CO3的物质的量大于生成的CO32―的物质的量,C错误;CO32-的第一步水解远远大于第二步,D正确。
13.B
【解析】因为溶液是无色的,故不可能存在紫红色MnO4―,故不选A。溶液显酸性,此时CH3COO―、HCO3―不可能大量共存,故不选C和D。再者C选项中的Al3+和HCO3―要发生相互促进的水解反应,从这个角度也不选C。
14.A
【解析】由题意知,加入的物质抑制了水的电离,则该物质一定为酸或碱(盐类水解促进水的电离,如NH4Cl溶液,不水解的盐类不影响水的电离,如NaNO3溶液)。
15.C
【解析】A、B选项联合分析: Na2CO3、NaHCO3均为强碱弱酸盐,所以溶液均显碱性;NaCl为强酸强碱盐,溶液呈中性;NH4Cl为强酸弱碱盐,溶液呈酸性,所以pH由小到大的顺序应该为:NH4Cl、NaCl、NaHCO3、Na2CO3。
C、D选项联合分析:(NH4)2SO4、NH4Cl均为强酸弱碱盐,所以溶液均显酸性;但前者很明显酸性更强;Na NO3为强酸强碱盐,溶液呈中性;Na2S为强碱弱酸盐,溶液呈碱性,所以pH由小到大的顺序应该为:(NH4)2SO4、NH4Cl、NaNO3、Na2S
二、填空题
1.溶液变红 CO32-+H2OHCO3-+OH- 溶液红色变深 产生白色沉淀且红色褪去 Ba2++CO32-=BaCO3↓【解析】碳酸钠溶液发生水解,使溶液显碱性;盐类的水解都是吸热反应,对于碳酸钠溶液,温度越高,水解程度越大,溶液碱性越强;滴入过量的BaCl2溶液,会使CO32-离子沉淀,使水解平衡左移。2.pH顺序为:CH3COONa< NaHCO3<Na2CO3
【解析】酸性(提供H+的能力:CH3COOH>H2CO3>HCO3-,
所以结合H+的能力:CH3COO-< HCO3-< CO32- ,
因此原题目中盐溶液的碱性顺序为:CH3COONa< NaHCO3<Na2CO3,
对应盐溶液pH顺序为:CH3COONa< NaHCO3<Na2CO3。
3. (1)酸 NH4++H2ONH3·H2O+H+
c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)
(2)10-3 mol·L-1 10-11 mol·L-1
(3)D
(4)<
(5)②>⑦>⑤>①>④>⑥>③
【解析】 (1)NH4Cl为强酸弱碱盐,由于NH4+水解,其溶液呈酸性,故其溶液中离子浓度的大小关系为:
c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)。
(2)CH3COONa溶液中,由于醋酸根离子的水解促进水的电离,故pH=11的CH3COONa溶液中,水电离出来的c(OH-)=10-3 mol·L-1;在pH=3的CH3COOH溶液中水的电离受到抑制,故水电离出来的c(H+)=10-11 mol·L-1。
(3)A项使溶液呈酸性但电离平衡向左移动;B项虽使平衡向右移动但溶液呈碱性;C项操作虽使平衡右移但水仍然呈中性;D项中由于NH4+的水解,促进水的电离而使溶液呈酸性。
(4)由于NH3·H2O是弱电解质,存在电离平衡,故m<n。(5)首先将溶液按酸性、中性、碱性分组,然后再排序。
4.
25℃时
是否完全中和
混合后溶液酸碱性
是
中性
是
碱性
是
酸性
否
碱性
是
中性
是
中性
是
中性
否
碱性
否
酸性
【解析】解答本题的关键,是分清中和与溶液呈中性的关系:中和是指酸碱的物质的量按化学方程式计量系数比反应,所得溶液不一定呈中性;溶液呈中性指溶液中c(H+)=c(OH―),酸碱的物质的量不一定按方程式计量系数比进行。
用以上观点分析,④⑧⑨组中的酸碱的物质的量不是按对应化学方程式计量系数比进行,不能完全中和;其余均符合。
①⑤⑥⑦组完全反应后c(H+)=c(OH―),所以溶液呈中性;③⑨组完全反应后c(H+)>c(OH―),所以溶液呈酸性;②④⑧组完全反应后c(H+)