步步高学年高中化学 专题3 第三单元 第2课时 影响盐类水解的因素学案 苏教版选修4.docx
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步步高学年高中化学专题3第三单元第2课时影响盐类水解的因素学案苏教版选修4
第2课时 影响盐类水解的因素
[学习目标定位] 会分析外界条件对盐类水解平衡的影响,了解盐类水解在生产生活、化学实验、科学研究中的应用。
1.水中存在电离平衡:
H2OH++OH-。
若在水中分别加入下列各物质:
①NaOH(s) ②NH4Cl(s) ③Na2CO3(s) ④CH3COOH(l) ⑤Na(s) ⑥K2SO4(s),试回答下列问题:
(1)能使水的电离平衡向左移动的是①④,不发生移动的是⑥。
(2)溶液呈酸性的是②④,溶液呈碱性的是①③⑤。
(3)能促进水的电离,且溶液pH>7的是③⑤;能抑制水的电离,且溶液呈酸性的是④。
(4)写出③、⑤中反应的离子方程式:
③CO
+H2OHCO
+OH-、
HCO
+H2OH2CO3+OH-;
⑤2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑。
2.写出下列盐类水解的离子方程式,并指出其溶液的酸碱性。
(1)硫酸铝溶液:
Al3++3H2OAl(OH)3+3H+(显酸性)。
(2)硝酸铵溶液:
NH
+H2ONH3·H2O+H+(显酸性)。
(3)硫化钠溶液:
S2-+H2OHS-+OH-、
HS-+H2OH2S+OH-(显碱性)。
(4)碳酸氢钠溶液:
HCO
+H2OH2CO3+OH-(显碱性)。
探究点一 影响盐类水解的因素
1.已知HClO、CH3COOH、HNO2都是弱酸,根据教材提供的Ka试推测0.1mol·L-1的NaClO、CH3COONa、NaNO2溶液pH的大小顺序填写下表。
盐溶液(0.1mol·L-1)
水解的离子方程式
pH
解释与结论
NaClO
ClO-+H2OHClO+OH-
>7
ClO-水解,导致溶液中c(OH-)>c(H+)
CH3COONa
CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
>7
CH3COO-水解,导致溶液中c(OH-)>c(H+)
NaNO2
NO
+H2OHNO2+OH-
>7
NO
水解,导致溶液中c(OH-)>c(H+)
2.分析FeCl3溶液是否发生水解?
(1)如能水解试写出FeCl3水解的化学方程式和离子方程式:
FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl,
Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+。
(2)完成以下实验,并分析实验现象,得出实验结论:
[实验1] 在小烧杯中加入20mL0.1mol·L-1FeCl3溶液,用pH计测量该溶液的pH为多少?
答案 FeCl3水解使溶液的pH<7。
[实验2] 在另一只小烧杯中加入5mL0.1mol·L-1FeCl3溶液,加水稀释到50mL,用pH计测量该溶液的pH比稀释前大,从中你能得出什么结论?
答案 稀释的过程中虽然FeCl3的水解平衡向正反应方向移动,但稀释对H+浓度的变化占主要优势,所以pH比稀释前大。
[实验3] 在A、B、C三支试管中加入等体积0.1mol·L-1Fe2(SO4)3溶液。
将A试管在酒精灯火焰上加热到溶液沸腾,向B试管中加入3滴6mol·L-1H2SO4溶液。
观察A、B试管中溶液的颜色,并与C试管中溶液的颜色比较。
用化学平衡移动的原理解释上述实验现象。
答案 A与C比较颜色变浅;B与C比较颜色变深。
加热时A中Fe2(SO4)3的水解平衡向正反应方向移动,Fe3+浓度减小,颜色变浅;向B中加H2SO4时,Fe2(SO4)3的水解平衡向逆反应方向移动,Fe3+浓度增大,颜色加深。
[归纳总结]
影响盐类水解的因素
(1)主要因素是盐本身的结构和性质,组成盐的酸根对应的酸越弱或阳离子对应的碱越弱,水解程度就越大(越弱越水解)。
(2)外界因素
①温度:
盐的水解是吸热反应,因此升高温度,水解程度增大。
②浓度:
盐的浓度越小,电解质离子相互碰撞结合成电解质分子的几率越小,水解程度越大。
③酸碱性:
向盐溶液中加入H+,可抑制阳离子水解,促进阴离子水解;向盐溶液中加入OH-,能抑制阴离子水解,促进阳离子水解。
[活学活用]
1.向三份0.1mol·L-1CH3COONa溶液中分别加入少量NH4NO3、Na2SO3、FeCl3固体(忽略溶液体积变化),则CH3COO-的浓度变化依次为( )
A.减小、增大、减小B.增大、减小、减小
C.减小、增大、增大D.增大、减小、增大
答案 A
解析 在CH3COONa溶液中存在CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,加入NH4NO3,NH
水解:
NH
+H2ONH3·H2O+H+,H+和OH-反应,使平衡右移,CH3COO-浓度减小,促进水解;加入Na2SO3,SO
+H2OHSO
+OH-,水解产生OH-,使平衡左移,CH3COO-浓度增大,抑制水解的进行;加入FeCl3固体,Fe3+水解:
Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,影响同NH
,使CH3COO-浓度减小,促进水解。
2.为使Na2S溶液中
的值减小,可加入的物质是( )
①盐酸 ②适量的NaOH溶液 ③适量的KOH溶液
④适量的KHS溶液
A.①②B.②③
C.③④D.①④
答案 C
解析 在Na2S溶液中存在S2-+H2OHS-+OH-。
①中加入盐酸,H+中和OH-,水解平衡右移,c(S2-)减小,
的值增大;②中加入适量的NaOH溶液,c(OH-)增大,平衡左移,c(S2-)增大,但c(Na+)增大得更多,故
的值增大;③中加入适量的KOH溶液,c(OH-)增大,平衡左移,c(S2-)增大而c(Na+)不变,故
的值减小;④中加入适量的KHS溶液,c(HS-)增大,平衡左移,c(S2-)增大而c(Na+)不变,故
的值减小。
探究点二 盐类水解反应的应用
1.在工农业生产和日常生活中的应用
(1)热的纯碱液去油污效果更好
纯碱(Na2CO3)水解呈碱性,加热能促进水解,溶液的碱性增强,热的纯碱溶液去污效果增强。
有关的离子方程式是CO
+H2OHCO
+OH-、HCO
+H2OH2CO3+OH-。
(2)明矾(铝盐)用作净水剂
明矾溶于水电离产生的Al3+水解,生成Al(OH)3胶体表面积大,吸附水中悬浮的杂质而使水变澄清。
有关的离子方程式是Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+。
(3)泡沫灭火剂
泡沫灭火器内所盛装药品分别是NaHCO3溶液和Al2(SO4)3溶液,在使用时将两者混合,铝离子的水解会促进碳酸氢根离子的水解,从而使水解完全,而产生CO2和Al(OH)3。
其水解方程式为Al3++3HCO
===Al(OH)3↓+3CO2↑。
(4)铵态氮肥不能与草木灰混合使用
因为NH
在水溶液中能发生水解生成H+,CO
在水溶液中水解产生OH-,当二者同时存在时,则二者水解产生的H+和OH-能发生中和反应,使水解程度都增大,铵盐水解产生的NH3·H2O易挥发而降低了肥效。
(5)在工业生产中广泛应用
①焊接工业上用氯化铵作为金属的除锈剂,是因为NH4Cl水解溶液呈酸性,从而与金属表面的锈发生反应而除去。
②工业制备某些无水盐时,不能用蒸发结晶的方法,如由MgCl2·6H2O制无水MgCl2要在HCl气流中加热,否则:
MgCl2·6H2O
Mg(OH)2+2HCl↑+4H2O。
③工业上利用水解制备纳米材料等。
如用TiCl4制备TiO2:
TiCl4+(x+2)H2O(过量)TiO2·xH2O↓+4HCl。
制备时加入大量的水,同时加热,促进水解趋于完全,所得TiO2·xH2O经焙烧得TiO2。
2.在化学实验中的应用
(1)某些强酸弱碱盐在配制溶液时因水解而浑浊,需加相应的酸来抑制水解,如在配制FeCl3溶液时常加入少量盐酸来抑制FeCl3水解。
(2)某些弱酸强碱盐水解呈碱性,用玻璃试剂瓶贮存时,不能用玻璃塞,如Na2CO3溶液、NaF溶液等不能贮存于磨口玻璃瓶中。
(3)判断加热浓缩某些盐溶液的产物,如加热浓缩FeCl3溶液,FeCl3水解生成Fe(OH)3和HCl,由于HCl易挥发,使水解平衡向右移动,蒸干后得到的物质为Fe(OH)3。
(4)制备胶体:
将饱和FeCl3溶液滴入沸水中因水解而得到红褐色Fe(OH)3胶体。
(5)判断酸碱中和反应至pH=7时酸或碱的相对用量,如用氨水与盐酸反应至pH=7时是氨水过量。
(6)判断溶液中离子能否大量共存,如Al3+与HCO
等因水解互相促进不能大量共存。
[归纳总结]
用盐类水解原理分析解答实际应用问题的方法思路
(1)认真审题,找出题目给定的盐类物质,确定能水解的离子;
(2)写水解平衡方程式,分析题给条件对水解的影响及结果;
(3)联系题目要求,写出合理答案。
[活学活用]
3.将下列固体物质溶于水,再将其溶液加热,蒸发结晶、再灼烧,得到化学组成与原固体物质相同的是( )
①胆矾 ②氯化铝 ③硫酸铝 ④氯化铜
A.③B.①④C.①②③D.全部
答案 A
解析 胆矾CuSO4·5H2O溶于水得CuSO4溶液,因硫酸难挥发、蒸发结晶再灼烧得CuSO4;AlCl3、CuCl2发生水解,AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl、CuCl2+2H2OCu(OH)2+2HCl,加热时HCl不断挥发,平衡右移,不断生成Al(OH)3、Cu(OH)2沉淀,灼烧得Al2O3、CuO;Al2(SO4)3+6H2O2Al(OH)3+3H2SO4,硫酸难挥发,最终仍得Al2(SO4)3。
4.下列关于盐类水解的应用中,说法正确的是( )
A.加热蒸干Na2CO3溶液,最后可以得到NaOH和Na2CO3的混合固体
B.除去MgCl2中的Fe3+,可以加入NaOH固体
C.明矾净水的反应:
Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+
D.加热蒸干KCl溶液,最后得到KOH固体(不考虑CO2的反应)
答案 C
解析 A项,加热蒸发Na2CO3溶液,得不到NaOH。
虽然加热促进CO
水解,但生成的NaHCO3又与NaOH反应生成了Na2CO3;B项,引入了新杂质Na+,应用MgO或MgCO3固体;D项,KCl不水解,不可能得到KOH固体。
1影响盐类水解的因素,越弱越水解,越热越水解,越稀越水解,加酸、碱抑制或促进水解。
2盐溶液蒸干后产物的判断方法
加热盐溶液,需分析盐溶液水解生成的酸。
如果是易挥发性酸,如AlCl3、FeCl3等溶液,最终得到的是金属氧化物。
如果是难挥发性酸,如MgSO4、Fe2SO43等溶液,最终得到它们的溶质固体。
1.下列溶液能与镁反应生成氢气的是( )
A.氯化铵溶液B.氢氧化钠溶液
C.碳酸钾溶液D.饱和石灰水
答案 A
解析 NH4Cl溶液呈酸性,能与Mg反应生成H2。
2.下列过程或现象与盐类水解无关的是( )
A.纯碱溶液去油污
B.钢铁在潮湿的环境下生锈
C.加热氯化铁溶液颜色变深
D.浓硫化钠溶液有臭味
答案 B
解析 钢铁在潮湿的环境中生锈是因为钢铁发生原电池反应被腐蚀;D项中,浓硫化钠溶液有臭味,是因为S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-,H2S有臭味,与水解有关。
3.下列根据反应原理设计的应用,不正确的是( )
A.CO
+H2OHCO
+OH- 热的纯碱溶液清洗油污
B.Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+ 明矾净水
C.TiCl4+(x+2)H2O(过量)TiO2·xH2O↓+4HCl 用TiCl4制备TiO2
D.SnCl2+H2OSn(OH)Cl+HCl 配制氯化亚锡溶液时加入氢氧化钠
答案 D
解析 本题考查了盐类水解的平衡移动问题。
A项,加热平衡右移,碱性增强,有利于除油污;D项,根据平衡移动的原理可知,向溶液中加入NaOH,平衡向SnCl2水解的方向移动,所以D错。
4.下列关于盐类水解的说法错误的是( )
A.在纯水中加入能水解的盐一定促进水的电离
B.同温时,等浓度的NaHCO3和Na2CO3溶液,NaHCO3溶液的pH大
C.在NH4Cl溶液中加入稀HNO3能抑制NH
水解
D.加热CH3COONa溶液,溶液中
的值将减小
答案 B
解析 盐类水解促进水的电离,A对;同温下,等浓度的Na2CO3中CO
水解程度大于HCO
,所以Na2CO3溶液的碱性大,B错;NH
水解使溶液显酸性,加入HNO3抑制NH
水解,C对;加热CH3COONa溶液,CH3COO-水解程度增大,c(CH3COO-)减小,c(Na+)不变,则
变小,D对。
5.下列离子组一定不能够大量共存的是( )
A.K+、Na+、CO
、NO
B.NH
、HCO
、NO
、Na+
C.Al3+、HCO
、NO
、Cl-
D.SiO
、Na+、K+、NO
答案 C
解析 A项,四种离子相互之间不能反应,能大量共存;B项,NH
与HCO
虽然能相互促进,但不彻底,所以能大量共存;D项,SiO
水解,但水解程度很弱,所以能大量共存;C项,由于Al3+、HCO
相互促进水解且生成沉淀和气体,不能大量共存。
6.向纯碱溶液中滴入酚酞溶液
(1)观察到的现象是______________________________________________________,
原因是_________________________________________________________________
(用离子方程式表示)。
(2)若微热溶液,观察到的现象是______________________________________________,
原因是________________________________________________________________________。
(3)若向溶液中加入少量氯化铁溶液,观察到的现象是______________________________
________________________________________________________________________,
原因是________________________________________________________________________。
答案
(1)溶液变红 CO
+H2OOH-+HCO
(2)红色加深 加热,CO
水解程度变大,溶液碱性增强
(3)红色变浅,有红褐色沉淀生成,有气体生成(或气泡冒出) Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓,减小了c(OH-),促进了CO
的水解:
CO
+H2OHCO
+OH-,HCO
+H2OH2CO3+OH-,H2CO3H2O+CO2↑
解析 Na2CO3溶液显碱性,遇酚酞变红。
加热,水解程度变大,碱性更强,红色加深。
加入FeCl3,Fe3+与OH-结合生成Fe(OH)3(红褐色沉淀),促进CO
水解,同时会有CO2气体产生。
[基础过关]
一、盐类水解的应用
1.下列做法中用到物质氧化性的是( )
A.明矾净化水B.纯碱除去油污
C.臭氧消毒餐具D.食醋清洗水垢
答案 C
解析 A项中是利用Al3+水解生成Al(OH)3的吸附性;B项中是利用Na2CO3水解显碱性使油污水解,以上水解都不是氧化还原反应;C项中O3消毒是利用其强氧化性;D项是利用CH3COOH的酸性。
2.下列说法正确的是( )
A.将AlCl3溶液和Al2(SO4)3溶液分别加热、蒸干、灼烧,所得固体成分相同
B.配制FeSO4溶液时,将FeSO4固体溶于稀盐酸中,然后稀释至所需浓度
C.用加热的方法可以除去KCl溶液中的Fe3+
D.洗涤油污常用热的碳酸钠溶液
答案 D
解析 A项,氯化铝溶液蒸干、灼烧后得到氧化铝,而硫酸铝溶液蒸干、灼烧后得到的仍是硫酸铝,不正确;B项,所加酸应是稀硫酸,不能引入新杂质;C项,加热法不能除去Fe3+。
3.在蒸发皿中加热蒸干并灼烧(低于400℃)下列物质的溶液,可以得到该固体物质的是( )
A.氯化铝B.碳酸氢钠
C.硫酸铁D.高锰酸钾
答案 C
解析 AlCl3发生水解反应:
AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl,加热时生成的HCl挥发而使水解平衡向右移动,致使生成Al(OH)3沉淀,它被灼烧得Al2O3;NaHCO3、KMnO4受热后分别分解得到Na2CO3、K2MnO4和MnO2,只有Fe2(SO4)3蒸干后得到原物质。
4.下列哪组离子能在水溶液中大量共存( )
A.K+、CO
、HS-、S2-、Al3+、AlO
B.MnO
、Na+、SO
、K+、Cl-
C.SO
、Ag+、SO
、S2-、AlO
、K+
D.Fe2+、Cl-、H+、NO
答案 B
解析 A中有能发生双水解反应的离子;C中有能形成沉淀的离子;D中的Fe2+、H+、NO
可发生氧化还原反应。
5.同时对农作物施用含N、P、K的三种化肥,给定下列化肥:
①K2CO3、②KCl、③Ca(H2PO4)2、④(NH4)2SO4、⑤NH3·H2O,其中最合理的组合方式是( )
A.①③④B.②③④C.①③⑤D.②③⑤
答案 B
解析 Ca(H2PO4)2是其中唯一含磷的肥料,肯定要用,由于Ca(H2PO4)2是酸式盐,其水溶液呈酸性,故不宜与碱性肥料NH3·H2O及水解呈碱性的K2CO3混合施用,只能与中性肥料KCl和酸性肥料(NH4)2SO4混合施用。
二、外界条件对水解平衡的影响
6.在未知溶液中再溶入CH3COONa晶体,测得c(Na+)与c(CH3COO-)几乎相等,则原来的溶液可能是( )
A.HCl溶液B.NaOH溶液
C.KCl溶液D.KOH溶液
答案 D
解析 由于CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,所以应加入碱,抑制其水解。
7.下列关于FeCl3水解的说法错误的是( )
A.水解达到平衡时(不饱和),加氯化铁溶液达饱和,溶液的酸性会增强
B.浓度为5mol·L-1和0.5mol·L-1的两种FeCl3溶液,其他条件相同时,Fe3+的水解程度前者比后者小
C.有50℃和20℃的同浓度的两种FeCl3稀溶液,其他条件相同时,Fe3+的水解程度前者比后者小
D.为抑制Fe3+的水解,较好地保存FeCl3溶液,应加少量盐酸
答案 C
解析 A项,FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl,加入FeCl3,平衡右移,酸性增强,A对;B项,在其他条件相同时,浓度越大,水解程度越小,B对;C项,在其他条件相同时,温度越高,水解程度越大,C错;D项,因FeCl3水解显酸性,加入盐酸可抑制其水解,D对。
8.在CH3COONa溶液里,加入下列物质使水解平衡向左移动,并且pH变大的是( )
A.加入适量纯CH3COOH
B.加入少量NaCl固体
C.加入少量NaOH固体
D.加水稀释
答案 C
解析 在CH3COONa溶液里,存在CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-。
A项,加入适量纯CH3COOH,上述平衡左移,但c(OH-)减小,pH变小,故A项不符合题意;B项,加入少量NaCl固体,平衡不移动,故B项不符合题意;C项,加入少量NaOH固体,即增大了c(OH-),平衡左移,pH变大,故C项符合题意;D项,加水稀释,平衡右移,pH变小,故D项不符合题意。
9.在一定条件下,Na2CO3溶液中存在水解平衡:
CO
+H2OHCO
+OH-。
下列说法正确的是( )
A.稀释溶液,上述可逆反应平衡常数不变
B.通入CO2,溶液pH增大
C.加入NaOH固体,平衡向正反应方向移动
D.升高温度,
不变
答案 A
解析 本题考查外界条件对盐类水解平衡的影响及平衡常数的影响因素。
对一确定的反应,平衡常数的大小只与温度有关,故A正确;通入CO2时,CO2与H2O反应,使水解平衡逆向移动,pH减小,故B错;加入NaOH固体,平衡逆向移动,故C不对;因为水解反应是吸热反应,故升温时平衡正向移动,HCO
的浓度增大,CO
的浓度减小,故D不对。
10.为了使CH3COONa溶液中Na+的浓度与CH3COO-的浓度比为1∶1,可在CH3COONa溶液中加入( )
①适量的盐酸 ②适量的NaCl ③适量的醋酸 ④适量的CH3COONa
A.①②B.③C.③④D.④
答案 B
解析 在CH3COONa溶液中,由于CH3COO-的水解:
CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,使CH3COO-浓度比Na+浓度要小。
①使平衡向右移动了,c(CH3COO-)减小;②加入Na+,c(Na+)增大;④中加入了CH3COONa,使CH3COO-的浓度增大,但Na+也随着增大;只有③加入醋酸,使平衡左移,另外其本身也可以电离出CH3COO-,使溶液中的CH3COO-的浓度增大。
[能力提升]
11.已知K2HPO4溶液呈碱性,即HPO
结合H+的能力大于其电离产生H+的能力。
溶液中存在如下平衡:
HPO
+H2OPO
+H3O+。
下列操作能使该溶液中c(H3O+)增大的是( )
A.加水B.加热
C.加消石灰D.加K2HPO4
答案 A
解析 本题考查外界条件对平衡的影响。
K2HPO4溶液中存在如下平衡:
①HPO
+H2OH3O++PO
,②HPO
+H2OOH-+H2PO
,③H2OH++OH-。
由题意知溶液呈碱性,以水解平衡②为主。
加水,平衡②向右移动,n(OH-)增大,但c(OH-)减小,故c(H3O+)增大,则A对;加热,②向右移动,c(OH-)增大,故c(H3O+)减小,B错;加Ca(OH)2,OH-与H3O+反应生成H2O,c(H3O+)减小,C错;加K2HPO4,②向右移动,c(OH-)增大,故c(H3O+)减小,D错。
12.现有25℃时0.1mol·L-1的氨水,请回答以下问题:
(1)若向氨水中加入少量硫酸铵固体,此时溶液中
________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)若向氨水中加入稀硫酸,使其恰好中和,写出反应的离子方程式:
__________;所得溶液的pH________7(填“>”、“<”或“=”),用离子方程式表示其原因:
________________________________________________________________________。
(3)若向氨水中加入稀硫酸至溶液的pH=7,此时c(NH
)=amol·L-1,则c(SO
)为________。
答案
(1)减小
(2)NH3·H2O+H+===NH
+H2O < NH
+H2ONH3·H2O+H+
(3)a/2mol·L-1
解析
(1)加入NH
会抑制NH3·H2O的电离,使c(NH3·H2O)变大,c(OH-)变小。
(2)NH
水解显酸性。
(3)根据电荷守恒c(NH
)+c(H+)=2c(SO
)+c(OH-),由c(H+)=c(OH-),得c(NH
)=2c(SO
)。
13.
(1)为了提高生活用水的质量,自来水厂常用Cl2和FeSO4·7H2O对水进行消毒、净化,以改进水质。
简述原因并写出有关反应的离子方程式。
(2)试用离子方程式和简要文字表述以下事实:
①改进碱性土壤用石膏。
②盛NH4F试剂要用塑料瓶而不能用玻璃瓶。
③铵态氮肥不能与草木灰
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