盐类水的应用鲁科版高中化学选修4讲义练习.docx
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盐类水的应用鲁科版高中化学选修4讲义练习
第3课时 盐类水解的应用
学业要求
素养对接
了解盐类水解在生活生产中的应用,体会化学对社会发展的作用。
社会责任:
用化学知识解决生活生产中的实际问题。
[知识梳理]
盐类水解的应用
举例及解释(写出必要的离子方程式和文字叙述)
作净水剂
用离子方程式表示明矾净水的原理:
Al3++3H2O
Al(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3(胶体)能吸附悬浮杂质而聚沉下来
热碱去油污效果好
加热使CO
+H2O
HCO
+OH-平衡向右移动,溶液碱性增强,能促进油脂的水解
配制或保存易水解的盐溶液
配制强酸弱碱盐如SnCl2溶液时,加入适量盐酸,使平衡Sn2++2H2O
Sn(OH)2+2H+向左移动,抑制Sn2+水解
强碱弱酸盐Na2CO3等溶液因水解显碱性,不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶保存
硫化铝、氮化镁的制备
硫化铝、氮化镁在水溶液中强烈水解:
Al2S3+6H2O===2Al(OH)3+3H2S、Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2+2NH3,只能通过单质间化合反应才能制得
物质的提纯
除去MgCl2溶液中的Fe3+,可加入MgO、Mg(OH)2或MgCO3,加入MgO除杂的原因:
MgO+2H+===Mg2++H2O,使Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+平衡向右移动,生成Fe(OH)3沉淀
化肥的使用
铵态氮肥与草木灰不得混用,原因是CO
+H2O
HCO
+OH-、NH
+OH-===NH3↑+H2O
判断盐溶液蒸干灼烧后的产物
AlCl3溶液蒸干灼烧后的产物为Al2O3,原因是AlCl3+3H2O
Al(OH)3+3HCl,盐酸加热易挥发,加热促进水解,蒸干得Al(OH)3,2Al(OH)3
Al2O3+3H2O
较活泼金属溶于强酸弱碱盐溶液(CuSO4、FeCl3、AlCl3等)中,会放出氢气
镁与NH4Cl溶液反应:
Mg+2NH
===Mg2++2NH3↑+H2↑
判断溶液的酸碱性
NH4Cl溶液呈酸性的原因是NH
+H2O
NH3·H2O+H+
判断盐对应酸的相对强弱
物质的量浓度相同的溶液的pH:
NaA>NaB,则酸的强弱关系:
HA 泡沫灭火器的灭火原理 Al2(SO4)3与NaHCO3溶液混合,发生反应为Al3++3HCO ===Al(OH)3↓+3CO2↑ 判断溶液中离子能否共存 Al3+、Fe3+与CO 、HCO 在水溶液中不能大量共存,是因为阴、阳离子都水解且相互促进,生成沉淀和气体 [自我检测] 1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×” (1)制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法(√) (2)向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成,该气体是氢气(√) (3)明矾能水解生成Al(OH)3胶体,可用作净水剂(√) (4)25℃时,某物质的溶液pH<7,则该物质一定是酸或强酸弱碱盐(×) (5)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和纯碱溶液(√) (6)利用CH3COONa溶液的pH>7,可证明CH3COOH为弱酸(√) 2.下列叙述与盐的水解无关的是________。 A.金属焊接用NH4Cl溶液或ZnCl2溶液除锈 B.盛放Na2CO3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞 C.不能用Na2S溶液与AlCl3溶液混合制备Al2S3 D.明矾溶于水后观察到絮状浑浊物 E.除去酸性FeCl3溶液中的FeCl2,常通入氧化剂Cl2 解析 A项与NH4Cl、ZnCl2水解显酸性有关;B项与水解有关,Na2CO3水解生成的NaOH会与玻璃中SiO2反应生成黏合剂Na2SiO3而导致瓶颈、瓶塞难以分离;C项S2-和Al3+相互促进水解: Al2S3+6H2O===2Al(OH)3↓+3H2S↑;D项与水解有关,明矾的化学式是KAl(SO4)2·12H2O,Al3+水解生成Al(OH)3胶体[Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+];E项与水解无关,利用Cl2将FeCl2氧化为FeCl3。 答案 E 3.已知25℃时,0.1mol·L-1甲酸(HCOOH)溶液和0.1mol·L-1乙酸溶液的pH分别为2.3和2.9。 现有相同物质的量浓度的下列三种溶液: ①HCOONa溶液 ②CH3COONa溶液 ③NaCl溶液,其pH由大到小的顺序是________(填写溶液序号)。 向0.1mol·L-1HCOOH溶液中加水或加入少量HCOONa晶体时,都会引起的变化是________(填写编号)。 a.溶液的pH增大 b.HCOOH的电离程度增大 c.溶液的导电能力减弱 d.溶液中[OH-]减小 答案 ②>①>③ a 学习任务一、盐溶液蒸干产物的判断 【交流思考】 将三氯化铁溶液加热蒸干,能不能得到三氯化铁固体? 如何得到三氯化铁晶体? 提示 不能,在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液。 【名师点拨】 1.盐溶液水解生成难挥发性酸时,蒸干后一般得原物质,如Al2(SO4)3(aq) Al2(SO4)3(s)。 2.盐溶液水解生成易挥发性酸时,蒸干灼烧后一般得对应的氧化物,如AlCl3(aq) 碱Al(OH)3 Al2O3。 3.强碱弱酸盐,如Na2CO3溶液等,蒸干后可得到原物质。 4.阴、阳离子均易水解,其水解产物易挥发的盐蒸干后得不到任何物质,如NH4Cl、(NH4)2S等。 5.考虑盐受热时是否分解 Ca(HCO3)2、NaHCO3、KMnO4固体受热易分解,因此蒸干灼烧后分别为Ca(HCO3)2―→CaCO3(CaO);NaHCO3―→Na2CO3;KMnO4―→K2MnO4+MnO2。 6.还原性盐在蒸干时会被O2氧化 例如,Na2SO3(aq) Na2SO4(s);FeSO4(aq) Fe2(SO4)3(s)。 7.有时要从多方面考虑。 例如,蒸干NaClO溶液时,既要考虑ClO-水解,又要考虑HClO分解,所以蒸干NaClO溶液所得固体为NaCl。 【典例1】 下列溶液,在空气中受热浓缩,能够得到预想的无水盐的是( ) A.MgSO4溶液→MgSO4 B.FeCl3溶液→FeCl3 C.Mg(NO3)2溶液→Mg(NO3)2 D.AlCl3溶液→AlCl3 解析 MgSO4溶液受热时尽管能够水解,但硫酸不挥发,所以加热蒸发掉水分得到的仍为MgSO4;而选项B、C、D则是挥发性酸(盐酸、硝酸)盐,受热水解后产生的酸脱离溶液体系,促进盐的水解,得不到预期的无水盐。 答案 A 变式训练1 化学在日常生活和生产中有着重要的应用。 下列说法不正确的是( ) A.明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物,可用于水的净化 B.某雨水样品采集后放置一段时间,pH由4.68变为4.28,是因为溶液中的SO 水解 C.将饱和FeCl3溶液滴入沸水中可制备Fe(OH)3胶体,利用的是盐类水解原理 D.纯碱溶液呈碱性的原因是: CO +H2O HCO +OH- 解析 明矾电离出的Al3+水解生成Al(OH)3胶体,A项正确;雨水放置一段时间后,H2SO3被氧化成强酸H2SO4,所以pH变小,B项错;Fe3+在沸水中水解生成Fe(OH)3胶体,C项正确;D项是CO 的水解,正确。 答案 B 学习任务二、配制易水解的盐溶液及利用盐类的水解除杂 【交流研讨】 1.在配制三氯化铁溶液时,能不能用热水来加快溶解? 提示 不能,加热会促进三氯化铁的水解。 2.如何除去CuCl2酸性溶液中的FeCl3溶液? 提示 加入CuO或CuCO3或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3,消耗溶液中的H+,促进FeCl3水解,使FeCl3转化为Fe(OH)3而除去。 【名师点拨】 1.配制易水解的盐溶液 (1)配制强酸弱碱盐溶液时,为抑制水解,常先将盐溶于少量相应的酸中,再加蒸馏水稀释到所需浓度,但注意不能引入新的杂质,加入的酸应是与盐中的酸根对应的强酸。 (2)配制强碱弱酸盐溶液时,为抑制水解,加入相应的碱,但注意不能引入新的杂质,加入的碱应是与盐中的阳离子对应的强碱。 2.利用盐类的水解可以除杂 (1)如除去CuCl2酸性溶液中的FeCl3溶液,由于Fe3+比Cu2+水解程度大,可以加入CuO或CuCO3或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3,消耗溶液中的H+,促进FeCl3水解,使FeCl3转化为Fe(OH)3而除去。 (2)利用盐的水解除杂质,加入试剂调节溶液pH时,不能引入新杂质。 【典例2】 现有含氯化亚铁杂质的氯化铜晶体(CuCl2·2H2O),为制取纯净的CuCl2·2H2O,首先将其制成水溶液,然后按如图步骤进行提纯: 已知Cu2+、Fe3+和Fe2+的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH,见下表: Fe3+ Fe2+ Cu2+ 氢氧化物开始沉淀时的pH 1.9 7.0 4.7 氢氧化物完全沉淀时的pH 3.2 9.0 6.7 请回答下列问题: (1)加入氧化剂的目的是____________________________________ _____________________________________________________。 (2)最适合作氧化剂X的是____________________________________。 A.K2Cr2O7B.NaClO C.H2O2D.KMnO4 (3)加入的物质Y是________,写出除去杂质的离子方程式_____________________________________________________。 (4)若不用物质Y而是直接用碱能不能达到目的? ________(填“能”或“不能”)。 若能,不用回答;若不能,试解释原因_____________________________________________________。 (5)最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl2·2H2O晶体? ________(填“能”或“不能”)。 若能,不用回答;若不能,回答该如何操作? _____________________________________________________。 (6)若向溶液Ⅱ中加入碳酸钙,产生的现象是_____________________________________________________ _____________________________________________________。 (7)FeCl3溶液具有净水作用的原因是_______________________________ _____________________________________________________。 解析 (1)由Cu2+、Fe3+和Fe2+的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH可知,当Fe2+开始沉淀时,Cu2+已经沉淀完全;而当Fe3+沉淀完全时,Cu2+尚未沉淀,所以除去Cu2+中的Fe2+时,需将Fe2+氧化成Fe3+后除去。 (2)加入的氧化剂能把Fe2+氧化成Fe3+,同时又不能引入新杂质,所以应选用H2O2。 (3)当除去Cu2+中的Fe3+时,可以利用Fe3+的水解: Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+,所以加入的物质Y应具有以下条件: ①能与H+反应使水解平衡正向移动,从而使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去;②不能引入新杂质,满足该条件的物质Y可以是CuO、Cu(OH)2、CuCO3或Cu2(OH)2CO3。 (4)若直接加碱,使Fe3+沉淀的同时,也能使Cu2+沉淀。 (5)若直接蒸发结晶将得不到CuCl2·2H2O晶体,因为在CuCl2溶液蒸发结晶的过程中,CuCl2水解产生的HCl从溶液中挥发出来,导致CuCl2水解平衡向正反应方向移动,最终得到Cu(OH)2或CuO,而得不到CuCl2·2H2O晶体,为了抑制CuCl2水解,应在HCl气流中加热蒸发结晶。 (6)在溶液Ⅱ中存在FeCl3、CuCl2的水解平衡,溶液呈酸性,加入的CaCO3与水解产生的H+反应,导致[H+]降低,水解平衡正向移动,直至反应完全,所以产生气泡和红褐色沉淀,同时CaCO3溶解。 (7)FeCl3水解生成的Fe(OH)3胶体可以吸附水中的悬浮物,加速悬浮物的沉降,从而起到净水的作用。 答案 (1)将Fe2+氧化成Fe3+,同时又不能引入新的杂质,便于生成沉淀与Cu2+分离 (2)C (3)CuO[Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3均可] Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+,CuO+2H+===Cu2++H2O[或Cu(OH)2+2H+===Cu2++2H2O等] (4)不能 加碱同时也能使Cu2+沉淀 (5)不能 应在HCl气流中加热蒸发结晶 (6)碳酸钙溶解,产生气泡和红褐色沉淀 (7)FeCl3水解生成的Fe(OH)3胶体可以吸附水中的悬浮物,使其沉降,从而起到净水的作用 变式训练2 (1)AgNO3的水溶液呈________(填“酸”、“中”或“碱”)性,原因是_____________________________________________________ (用离子方程式表示);实验室在配制AgNO3溶液时,常将AgNO3固体先溶于较浓的硝酸中,然后用蒸馏水释释到所需的浓度,以________(填“促进”或“抑制”)其水解。 (2)明矾可用于净水,原因是___________________________________ (用离子方程式表示)。 把FeCl3溶液蒸干、灼烧,最后得到的固体产物主要是________。 (3)纯碱可代替洗涤剂洗涤餐具,原因是__________________________ _____________________________________________________(用离子方程式表示)。 解析 (1)AgNO3溶液中存在水解平衡: Ag++H2O AgOH+H+,所以溶液呈酸性,为抑制AgNO3水解,配制时通常加入HNO3。 (2)由反应Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+和Al(OH)3胶体能沉降水中的悬浮杂质可知,明矾能用于净水;FeCl3溶液中存在水解平衡: FeCl3+3H2O Fe(OH)3+3HCl,加热时HCl挥发,蒸干时得到Fe(OH)3,再灼烧得到Fe2O3。 (3)纯碱是Na2CO3,在其水溶液中CO 水解使溶液显碱性,故能用于除去油污。 答案 (1)酸 Ag++H2O AgOH+H+ 抑制 (2)Al3++3H2O===Al(OH)3(胶体)+3H+ Fe2O3 (3)CO +H2O HCO +OH- 1.实验室若制备少量Al(OH)3,加热蒸干下列溶液能得到纯净的Al(OH)3的是( ) A.Al2(SO4)3B.AlCl3 C.Na[Al(OH)4]D.KAl(SO4)2 解析 A项,Al2(SO4)3水解生成难挥发性酸,加热蒸干Al2(SO4)3溶液得Al2(SO4)3晶体;B项,AlCl3水解后生成挥发性酸,加热其溶液可制得Al(OH)3;C项,Na[Al(OH)4]水解生成难挥发的NaOH,溶液蒸干得Na[Al(OH)4];D项,KAl(SO4)2溶液,K+不水解,虽Al3+水解生成Al(OH)3,但水解还生成难挥发的硫酸,加热蒸干得到KAl(SO4)2。 答案 B 2.由一价离子组成的四种盐(AC、BD、AD、BC)溶液的浓度为1mol·L-1,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( ) 选项 A B C D 碱性 AOH>BOH AOH AOH>BOH AOH 酸性 HC>HD HC>HD HC HC 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。 答案 A 3.下列说法错误的是( ) A.配制FeCl3溶液,为了抑制水解,常加盐酸 B.加热蒸干CuCl2溶液得到CuCl2固体 C.盐类水解通常都是吸热的 D.水解达到平衡时的AlCl3稀溶液中,无论再加入AlCl3固体还是加水或者加热,其水解平衡均向右移动 解析 易水解显酸性的盐,在配制其盐溶液时,为了抑制水解,常加相应的酸,A项正确;易挥发性酸的弱碱盐水溶液,加热蒸干时往往彻底水解生成氢氧化物,进而得到金属氧化物,[CuCl2(aq) CuO(s)],B项错误;盐类水解是吸热的,C项正确;AlCl3溶液中存在水解平衡: Al3++3H2O Al(OH)3+3H+,增大[Al3+]或加水稀释或加热,水解平衡都向正反应方向移动,D项正确。 答案 B 4. (1)铈(Ce)是地壳中含量最高的稀土元素。 在加热条件下CeCl3易发生水解,无水CeCl3可用加热CeCl3·6H2O和NH4Cl固体混合物的方法来制备。 其中NH4Cl的作用是 _____________________________________________________ _____________________________________________________。 (2)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)。 (3)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_____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________。 解析 (1)“加热条件下CeCl3易发生水解”,可知NH4Cl的作用肯定是抑制水解的,CeCl3水解会生成HCl,NH4Cl的作用是分解出HCl气体,抑制CeCl3水解。 (2)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发生聚沉(或沉降、沉淀或沉积下来),从而消除Cd2+污染。 (3)Cl2与Fe2+反应生成Fe3+,Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体吸附水中悬浮杂质一起沉积到水底,达到净化水的目的;同时过量的Cl2与H2O反应生成HClO,可杀灭水中的病菌。 答案 (1)分解出HCl气体,抑制CeCl3水解 (2)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发生聚沉(或沉降、沉淀或沉积下来),从而消除Cd2+污染 (3)2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,Fe3++3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+,生成的Fe(OH)3胶体能吸附水中悬浮杂质而净化水;Cl2+H2O H++Cl-+HClO,生成的HClO具有强氧化性,能杀菌消毒 课时作业 基础练 1.下面的问题中,与盐类水解有关的是( ) ①为保存FeCl3溶液,要在溶液中加入少量盐酸 ②实验室盛放Na2CO3、Na2SiO3等溶液的试剂瓶应用橡胶塞 ③在NH4Cl或AlCl3溶液中加入镁条会产生气泡 ④长期使用硫酸铵,土壤酸性增强 A.只有①④B.只有②③ C.只有③④D.全部 解析 ①保存FeCl3溶液,在溶液中加入少量盐酸,可以抑制FeCl3发生水解反应生成Fe(OH)3沉淀。 ②Na2CO3、Na2SiO3可以发生水解使溶液显碱性,从而能与玻璃中的SiO2反应,故实验室盛放Na2CO3、Na2SiO3等溶液的试剂瓶应用橡胶塞,不能用玻璃塞,避免瓶塞和瓶口粘连在一起。 ③NH4Cl、AlCl3发生水解,溶液呈酸性,镁可以置换溶液中的氢,放出H2,从而产生气泡。 ④硫酸铵水解呈酸性,长期使用此化肥,土壤酸性将增强。 答案 D 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.配制一定浓度的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.铁屑用热的碳酸钠溶液洗涤,可以除去铁屑表面的油污 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;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+。 答案 D 3.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.①⑥B.①②③④⑥ C.①②③⑥D.①②③④⑦ 解析 水玻璃是矿物胶,能将玻璃瓶塞与瓶口黏结在一起;碱性溶液均会腐蚀玻璃,生成硅酸盐。 所以只有⑤⑦不用橡胶塞。 答案 B 4.用酒精灯加热下列溶液,蒸干后灼烧,所得固体质量最大的是( ) A.20mL2mol·L-1FeCl3溶液 B.40mL1mol·L-1NaHCO3溶液 C.20mL1mol·L-1Na2SO3溶液 D.40mL2mol·L-1NH4HCO3溶液 解析 选项A,20mL2mol·L-1FeCl3溶液蒸干后灼烧得到0.02molFe2O3,其质量为3.2g;选项B,40mL1mol·L-1NaHCO3溶液蒸干后灼烧得到0.02molNa2CO3,其质量为2.12g;选项C,20mL1mol·L-1Na2SO3溶液蒸干后灼烧得到0.02molNa2SO4,其质量为2.84g;选项D,NH4HCO3溶液蒸干后灼烧,全部分解生成NH3、CO2、H2O而不残留固体。 答案 A 5.为了避免电解液中CuSO4因水解产生沉淀,正确的操作方法是( ) A.稀释B.加稀硫酸 C.加NaOH溶液D.加热 解析 CuSO4溶液中Cu2+水解,Cu2++2H2O Cu(OH)2+2H+,为抑制水解,应加入稀硫酸。 答案 B 6.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.①④ C.①②③D.全部 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+3H2O Al(OH)3+3HCl、CuCl2+2H2O Cu(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(
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