雷斌婵(陕西省西北工业大学启迪中学陕西咸阳712000)
摘要:有关盐类水解规律知识的考查在近几年的高考试题中出现频率较高,也是同学们容易失分的一个知识内容,解答好此类试题的关键在于熟练掌握盐类水解的重要规律,并正确运用这些规律,解决一些实际问题。
关键词:盐类物质;水解规律;相关应用
中图分类号:G623.24文献标识码:A文章编号:ISSN1001-2982(2019)07-082-01
盐类物质的规律:
①有弱电解质的离子必然发生水解,生成相应的弱电解质,但程度较小;
②谁弱谁水解,谁强呈谁性,越弱越水解,都弱都水解,两强不水解;
③多元弱酸正盐弱离子的水解大于酸式盐弱离子的水解;水解的实质:破坏水的电离平衡。
特别说明:对于三元中强酸H3PO4有三步电离。
H3PO4=H++H2PO4-(1)
H2PO4-=H++HPO42-(2)
HPO42-=H++PO43-(3)
它同时也有三步水解:
PO43-+H2O=HPO42-+OH-(1)
HPO42-+H2O=H2PO4-+OH-(2)
H2PO4-+H2O=H3PO4+OH-(3)
通过以上六步反应我们可知,在Na3PO4溶液中,PO43-是第1步水解,第3步电离,所以溶液呈碱性(即水解在前);NaH2PO4溶液中,由于H2PO4-是第2步电离,第3步水解,所以溶液呈酸性(即电离在前);而在Na2HPO4溶液中,由于HPO42-是第3步电离,第2步水解,所以溶液呈碱性(即水解在前)。
对NaHCO3来讲,由于HCO3-同时第2步电离和第2步水解,但由于水解趋势大于电离趋势,所以溶液pH>7(主要因为H2CO3是二元弱酸所致);对于NaHSO3来讲,电离趋势大于水解趋势,所以溶液呈酸性(主要因为H2SO3是二元中强酸所致)。
而对于NaHSO4来说,道理同上,因此溶液一定呈酸性。
1.强碱弱酸水解(K2CO3、Na2CO3)
CO32-+H2O=HCO3-+OH-。
结论:强碱弱酸盐的溶液呈碱性。
2.强酸弱碱盐的水解
(NH4)2SO4=2NH4++SO42-;
NH4++H2O?葑NH4OH+H+。
结论:强酸弱碱盐的溶液呈酸性。
3.弱酸弱碱盐的水解
由于这里都是弱离子,因此主要思考谁的水解趋势较大后再判断。
4.盐类水解的应用
(1)判断溶液的酸碱性
(2)某些盐有净水作用
如Al3+水解生成Al(OH)3胶体,然后再由此胶体吸附水中的悬浮物引起沉降。
(3)比较盐溶液中离子浓度的相对大小
如在Na2CO3溶液中:Na+>CO32->OH->HCO3->H+。
(4)判断盐溶液中的离子种类及浓度顺序
如在Na3PO4的溶液中存在:Na+、PO43-、HPO42-、H2PO4-、OH-、H+,其离子浓度的大小顺序是:Na+>PO43->OH->HPO42->H2PO4->H+。
(5)某些较活泼金属与盐溶液反应产生氢气
如把Mg粉加入到FeCl3溶液中时:
Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3H+;
Mg+2H+=Mg2++H2↑。
总的化学反应方程式为:
2FeCl3+6H2O+3Mg=2Fe(OH)3↓+3MgCl2+3H2↑。
反应现象:溶液中有红褐色沉淀出现。
(6)双水解问题
如反应Al2(SO4)3+6NaHCO3=3Na2SO4+2Al(OH)3↓+6CO2↑,主要是通过破坏水解平衡移动而发生的。
又如草木灰(K2CO3)与人粪尿不能混合使用,其道理是:CO32-+H2O=H2CO3+2OH-;NH4++H2O=NH4OH+H+。
这同样也是因为酸碱中和,破坏了二者的水解平衡,并且酸水解平衡向左移动,放出氨气,降低肥效。
(7)配制贮存某些盐溶液时,需考虑水解因素如NH4+、AlO2-、SiO32-、Al3+与S2-、CO32-、HCO3-,它们都不能共存,理由是会发生双水解反应。
(8)鉴别某几种盐溶液时需要考虑水解如仅限用一种试剂鉴别NaS、Na2SO4、NH4Cl三种溶液时,可用酸碱指示剂。又如仅限用一种试剂鉴别Al2(SO4)3、FeCl3、NaCl、Ba(NO3)2、HCl五种溶液时,应用NaOH试剂。
(9)加热、浓缩、蒸干盐溶液时,也要注意水解因素这是因为水解反应是吸热过程,如把AlCl3溶液蒸干时,得到的是Al(OH)3,而不是AlCl3。
(10)用某些结晶水合物制取无水物时,不能在空气中加热
如工业上由MgCl2?6H2O制无水MgCl2时,必须将MgCl2?6H2O置于无水的HCl气流中加盐脱水防止水解:
(11)用纯碱水溶液洗涤油污衣服,热碱水比冷碱水效果好
(12)某些盐可作为焊汤,在焊接和电镀前除锈如NH4Cl、ZnCl2的水滤液呈酸性,便可作焊汤使用。
(13)某些盐不能用复分解反应而制得如AlCl3和Na2S两溶液混合时,得不到Al2S3,而是Al(OH)3和H2S气体。
(14)电解质溶液中的电荷守恒所谓电荷守恒,就是指在电解质溶液中所带的正、负电荷数相等,可以表示为:各种阳离子的浓度乘以该离子所带正电荷数的总和,等于各种阴离子浓度乘以该离子所带负电荷数的总和。如在H3PO4溶液中,[H+]=[OH-]+[H2PO4-]+[HPO42-]+[PO43-]。
(15)电解质溶液中的物料守恒物料守恒就是指电解质溶液中某一成分的浓度应该等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和。如在0.1mol/L的CH3COOH溶液中,[CH3COOH]平+[CH3COO-]平=0.1mol/L。
又如在NaHS中存在两个平衡:
HS-?葑H++S2-(电离平衡);
HS-+H2O?葑H2S+OH-(水解平衡)HS-离子在溶液中有多种存在形式,溶液中有:
[HS-]+[S2-]+[H2S]=[Na+]。
(16)水解规律在化工生产上的应用某工厂得知市场紧缺无水MgCl2,而工厂仓库内有大量MgO、NH4Cl、MnO2、HCl和炭,于是技术科设计了两种制备工艺,进行试产后,投入生产。试问:①用化学方程式表示两种工艺的流程;②评估两种工艺的经济效益。
解析:①第一种方法:Mg+2HCl=MgCl2+H2↑;
方案①中,MgCl2溶液在蒸发析出MgCl2?6H2O时,由于盐类水解是吸热过程,所以加快了水解速度,增强了水解趋势,无法得到纯净的MgCl2,在第二步反应中将逸出的气体冷却回收又会得到NH4Cl。而方案②能量消耗大,产生的CO和Cl2会污染环境,原料制取难度大,不经济。