2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第三章水溶液中的離子平衡第三節(jié)第2課時影響鹽類水解的因素和鹽類水解的應(yīng)用學(xué)案新人教版選修4

PAGE10-第2課時影響鹽類水解的因素和鹽類水解的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.駕馭影響鹽類水解的外界因素及水解程度的變更。2．了解鹽類水解在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。3．了解鹽類水解在化學(xué)試驗和科學(xué)探討中的應(yīng)用。4．了解水解常數(shù)。1.變更觀念與平衡思想：能用化學(xué)用語正確表示水溶液中的離子反應(yīng)與平衡，能通過試驗證明水溶液中存在的離子平衡，能舉例說明離子反應(yīng)與平衡在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。2．證據(jù)推理與模型認(rèn)知：水解平衡與弱電解質(zhì)的電離平衡相像，可建立同樣的平衡模型。3．科學(xué)探究與創(chuàng)新意識：能利用鹽類水解的平衡原理，說明生產(chǎn)、生活中的一些現(xiàn)象，并提出解決的方法。一、影響鹽類水解的主要因素1．內(nèi)因——鹽本身的性質(zhì)：生成鹽的弱酸越弱，該鹽的水解程度越大；生成鹽的弱堿越弱，該鹽的水解程度越大。2．外因——反應(yīng)條件的影響：(1)濃度：增大鹽的濃度，可使水解平衡向正反應(yīng)方向移動，水解程度減小；加水稀釋，水解平衡向正反應(yīng)方向移動，水解程度增大。(2)外加酸或堿：水解呈酸性的鹽溶液，若加入堿，會促進水解；加入酸則抑制水解；水解呈堿性的鹽溶液，若加入堿，會抑制水解；加入酸，會促進水解。(3)溫度：上升溫度，鹽類水解程度增大。二、鹽類水解在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用1．用熱純堿溶液去污加熱可促進Na2CO3的水解，使溶液中c(OH－)增大，去污實力增加。2．配制易水解的鹽溶液如配制FeCl3水溶液時，加入少量的鹽酸，以防止溶液渾濁。3．用鹽作凈水劑如鋁鹽、鐵鹽溶于水時，水解生成氫氧化物膠體，可以凈水。4．制備無機化合物如用TiCl4制備TiO2。其反應(yīng)的方程式為TiCl4＋2H2O=TiO2＋4HCl。三、水解平衡常數(shù)探究點一影響鹽類水解的因素1．內(nèi)因主要因素是鹽本身的性質(zhì)，組成鹽的酸根對應(yīng)的酸越弱或陽離子對應(yīng)的堿越弱，水解程度就越大(越弱越水解)。例如：酸性HF>CH3COOH，則水解程度NaF<CH3COONa。多元弱酸正鹽的水解，水解反應(yīng)第一步遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其次步，緣由是第一步水解產(chǎn)生的OH－對其次步水解有抑制作用，并且正鹽陰離子與H＋結(jié)合實力比酸式鹽陰離子結(jié)合實力強。例如：Na2CO3溶液中eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(CO\o\al(2－,3)＋H2OHCO\o\al(－,3)＋OH－主要,HCO\o\al(－,3)＋H2OH2CO3＋OH－))2．外因(1)溫度：水解過程一般是吸熱過程，故升溫使水解程度增大，反之則減小。(2)濃度：鹽溶液越稀，水解程度越大，反之越小。外加酸、堿等物質(zhì)抑制或促進鹽的水解。留意：鹽的濃度大，水解程度小，但其溶液的酸性(或堿性)比稀溶液的酸性(或堿性)強。(3)溶液的酸堿性組成鹽的離子能與水發(fā)生水解反應(yīng)。向鹽溶液中加入H＋，可抑制陽離子水解，促進陰離子水解；向鹽溶液中加入OH－，能抑制陰離子水解，促進陽離子水解。留意：越弱越水解，越熱越水解，越稀越水解，加酸堿抑制或促進水解。下面以CH3COONa的水解平衡分析水解平衡的影響因素：CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－(正反應(yīng)吸熱)鹽溶液稀釋后，水解程度增大與溶液的酸堿性減弱沖突嗎？提示：鹽溶液稀釋后，水解程度增大與溶液的酸堿性減小并不沖突。因為稀釋溶液可以促進鹽的水解，水解產(chǎn)生的H＋或OH－的物質(zhì)的量增大，但是溶液體積增大的程度大于水解平衡移動的程度，所以稀釋時水解程度雖然增大，溶液的酸性或堿性卻減弱了。增大鹽溶液濃度的同理。由此可見，鹽類水解平衡為動態(tài)平衡，勒夏特列原理同樣適用于水解平衡?！纠?】下列關(guān)于FeCl3水解的說法錯誤的是()A．在稀溶液中，水解達(dá)到平衡時，無論加FeCl3飽和溶液還是加水稀釋，平衡均向右移動B．濃度為5mol/L和0.5mol/L的兩種FeCl3溶液，其他條件相同時，F(xiàn)e3＋的水解程度前者小于后者C．其他條件相同時，同濃度的FeCl3溶液在50℃和20℃時發(fā)生水解，50℃時Fe3＋的水解程度比20℃時的小D．為抑制Fe3＋的水解，更好地保存FeCl3溶液，應(yīng)加少量鹽酸【思路分析】分析鹽類的水解要牢記溫度、濃度、外加酸堿、離子效應(yīng)四大影響因素?！窘馕觥吭龃驠eCl3的濃度，水解平衡向右移動，但水解程度減小，加水稀釋，水解平衡向右移動，水解程度增大，A、B均正確；鹽類水解是吸熱過程，溫度上升，水解程度增大，C錯誤；Fe3＋水解后溶液呈酸性，增大H＋的濃度可抑制Fe3＋的水解，D正確?！敬鸢浮緾向三份0.1mol/L的CH3COONa溶液中分別加入少量NH4NO3、Na2SO3、FeCl3固體(忽視溶液體積變更)，則CH3COO－的濃度變更依次為(A)A．減小、增大、減小B．增大、減小、減小C．減小、增大、增大D．增大、減小、增大解析：CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－。加入NH4NO3，NHeq\o\al(＋,4)水解：NHeq\o\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋，H＋和OH－反應(yīng)，使平衡右移，CH3COO－濃度減小，促進水解；加入Na2SO3，SOeq\o\al(2－,3)＋H2OHSOeq\o\al(－,3)＋OH－，水解產(chǎn)生OH－，使平衡左移，CH3COO－濃度增大，抑制水解的進行；加入FeCl3固體，F(xiàn)e3＋水解：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，影響同NHeq\o\al(＋,4)類似，使CH3COO－濃度減小，促進水解。故選A。探究點二鹽類水解的應(yīng)用一、鹽類的水解在化學(xué)試驗中的應(yīng)用1．推斷鹽溶液的酸堿性和pH的大小相同物質(zhì)的量濃度的物質(zhì)的溶液pH由大到小的推斷：相同陽離子時，陰離子對應(yīng)的酸的酸性越弱，鹽越易水解，pH越大；相同陰離子時，陽離子對應(yīng)的堿的堿性越弱，鹽越易水解，pH越小。Na2SiO3、Na2CO3、NaHCO3、NaCl、NH4Cl，它們的pH越來越小。2．配制易水解的鹽溶液配制某些強酸弱堿鹽時，須要加入相應(yīng)的強酸，可使水解平衡向左移動，抑制陽離子的水解，如配制FeCl3、SnCl2溶液時，由于Fe3＋、Sn2＋水解程度較大，通常先將它們?nèi)苡邴}酸中，再加水稀釋到所需的濃度。3．加熱蒸干溶液制備無水鹽(1)若將某些揮發(fā)性酸對應(yīng)的鹽如AlCl3、FeCl3蒸干時，得不到無水鹽，緣由是在加熱過程中，HCl不斷揮發(fā)，水解平衡不斷向右移動，得到Al(OH)3或Fe(OH)3,若灼燒Al(OH)3、Fe(OH)3接著分解得到Al2O3、Fe2O3。所以上述晶體只有在HCl氣流中加熱才能得到。(2)水解生成難揮發(fā)性酸的鹽溶液蒸干，一般得到原物質(zhì)。如將Al2(SO4)3溶液蒸干得到Al2(SO4)3固體。4．推斷離子是否大量共存在水溶液中水解相互促進的離子：(1)若相互促進程度較小，則可以大量共存，如NHeq\o\al(＋,4)和CH3COO－、COeq\o\al(2－,3)等。(2)若相互促進的程度很大、很徹底，則不能大量共存，如Al3＋與HCOeq\o\al(－,3)在溶液中不能共存，因發(fā)生反應(yīng)Al3＋＋3HCOeq\o\al(－,3)=Al(OH)3↓＋3CO2↑，這類離子組合常見的有：Fe3＋與S2－、HS－因發(fā)生氧化還原反應(yīng)也不能大量共存。5．堿性溶液的保存Na2CO3、Na2S等溶液水解顯堿性，因堿性溶液可與玻璃中的SiO2反應(yīng)，所以保存時不能運用磨口玻璃塞，應(yīng)用帶橡膠塞的試劑瓶保存。6．除去溶液中的雜質(zhì)離子(1)除去MgCl2溶液中的Fe3＋時，向溶液中加入MgO或Mg(OH)2或MgCO3，與Fe3＋水解產(chǎn)生的H＋反應(yīng)，使Fe3＋轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3而除去。(2)除去CuCl2溶液中的Fe3＋時，向溶液中加入CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3，與Fe3＋水解產(chǎn)生的H＋反應(yīng)，使Fe3＋轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3而除去。7．推斷鹽溶液中離子種類及多少說明鹽溶液中離子(微粒)種類及多少時要考慮到水解。如Na2CO3溶液中，不考慮鹽類水解，只有Na＋、COeq\o\al(2－,3)和水電離的H＋、OH－，但考慮到鹽類水解，還應(yīng)當(dāng)有HCOeq\o\al(－,3)、H2CO3兩種微粒。8．推斷反應(yīng)生成物某些活潑金屬與強酸弱堿鹽溶液反應(yīng)時，要考慮到水解產(chǎn)生H＋。如Mg加入到NH4Cl溶液中，不考慮到鹽類水解，可能認(rèn)為不反應(yīng)，但事實上，NHeq\o\al(＋,4)水解呈酸性，H＋與Mg作用生成H2，隨著Mg的不斷加入，NHeq\o\al(＋,4)水解生成的NH3·H2O又可以分解生成氨氣。9．推斷中和滴定終點時溶液酸堿性選用酸堿滴定時的指示劑以及當(dāng)pH＝7時酸(堿)過量狀況的推斷等問題，要考慮到鹽的水解。若用強堿滴定弱酸，反應(yīng)滴定終點后，因生成強堿弱酸鹽，溶液呈堿性，所以應(yīng)選用在堿性范圍內(nèi)變色的指示劑，通常選取酚酞。若用強酸滴定弱堿，反應(yīng)滴定終點后，因生成強酸弱堿鹽，溶液呈酸性，所以應(yīng)選用在酸性范圍內(nèi)變色的指示劑，通常選取甲基橙。10．制備某些膠體利用水解原理制備膠體，如向沸水中滴加FeCl3飽和溶液，產(chǎn)生紅褐色膠體：Fe3＋＋3H2Oeq\o(=,\s\up17(△))Fe(OH)3(膠體)＋3H＋二、鹽類的水解在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用1．明礬或FeCl3等物質(zhì)的凈水原理利用Al3＋、Fe3＋水解產(chǎn)生的膠體，其表面積大，能夠吸附水中的懸浮物形成沉淀而起到凈水的作用。2．熱的堿溶液去油污效果更好COeq\o\al(2－,3)＋H2OHCOeq\o\al(－,3)＋OH－，水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，加熱平衡右移，溶液的堿性增加，去污效果更好。3．化肥的合理施用某些化肥施用時會使土壤的酸堿性變更，此時需考慮到鹽類水解。長期運用(NH4)2SO4的土壤因NHeq\o\al(＋,4)的水解而使土壤的酸性增加；草木灰不能和銨態(tài)氮肥混合施用，草木灰主要成分之一是K2CO3，它屬于強堿弱酸鹽，水解顯堿性，生成的OH－可以和NHeq\o\al(＋,4)反應(yīng)生成氨氣，使氮肥肥效損失。4．泡沫滅火器滅火的原理泡沫滅火器內(nèi)裝有飽和的硫酸鋁溶液和碳酸氫鈉溶液，它們分裝在不同的容器中，當(dāng)運用時兩溶液混合后發(fā)生雙水解反應(yīng)：Al3＋＋3HCOeq\o\al(－,3)=Al(OH)3↓＋3CO2↑，生成大量的CO2氣體，使泡沫滅火器內(nèi)壓強增大，CO2、Al(OH)3、H2O一起噴出，覆蓋在著火的物質(zhì)上使火焰熄滅。1．為什么不能從溶液中干脆制取Al2S3？如何制備？提示：因Al2S3遇水劇烈水解，Al3＋、S2－均能水解，Al3＋水解使溶液呈酸性，S2－水解使溶液呈堿性。如Al3＋、S2－在同一溶液中，它們將相互促進水解而使水解完全，從而得不到Al2S3，故不能在水溶液中制備。要制備Al2S3，只能用2Al＋3Seq\o(=,\s\up17(△))Al2S3。2．請利用鹽類水解的原理，選擇最簡便的方法區(qū)分NaCl、NH4Cl、Na2CO3三種溶液。提示：用pH試紙鑒別，pH＝7的是NaCl溶液，pH<7的是NH4Cl溶液，pH>7的是Na2CO3溶液。【例2】下列有關(guān)問題，與鹽類的水解有關(guān)的是()①NH4Cl與ZnCl2溶液可作焊接金屬中的除銹劑②用NaHCO3與Al2(SO4)3兩種溶液可作泡沫滅火劑③草木灰與銨態(tài)氮肥不能混合施用④試驗室盛放碳酸鈉溶液的試劑瓶不能用磨口玻璃塞⑤加熱蒸干AlCl3溶液得到Al(OH)3固體A．①②③B．②③④C．①④⑤D．①②③④⑤【思路分析】要理解鹽類水解的實質(zhì)及在實際問題中的應(yīng)用?！窘馕觥勘绢}考查鹽類水解的應(yīng)用與說明。①中NH4Cl與ZnCl2溶液水解均顯酸性，可以除去金屬表面的銹；②利用HCOeq\o\al(－,3)與Al3＋兩種離子相互促進的水解反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳，可作滅火劑；③草木灰主要成分為碳酸鉀，水解顯堿性，而銨態(tài)氮肥水解顯酸性，因而不能混合施用；④碳酸鈉溶液水解顯堿性，而磨口玻璃塞中的二氧化硅會與堿反應(yīng)生成硅酸鈉將瓶塞與瓶頸黏合在一塊兒而打不開，因此試驗室盛放碳酸鈉溶液的試劑瓶應(yīng)用橡膠塞；⑤AlCl3溶液中存在水解平衡：AlCl3＋3H2OAl(OH)3＋3HCl，加熱時，鹽酸揮發(fā)使平衡不斷右移，最終得到Al(OH)3固體(假如灼燒，會得到Al2O3固體)?！敬鸢浮緿已知H2O2、KMnO4、NaClO、K2Cr2O7均具有強氧化性，將溶液中的Fe2＋、Cu2＋、Fe3＋完全沉淀為氫氧化物，需溶液的pH分別為9.6、6.4、3.7?，F(xiàn)有含F(xiàn)eCl2雜質(zhì)的CuCl2·2H2O，首先將其制成水溶液，然后按下圖所示步驟進行提純：請回答下列問題：(1)本試驗最適合的氧化劑X是C(選填下面的序號)。A．K2Cr2O7 B．NaClOC．H2O2 D．KMnO4(2)物質(zhì)Y是CuO(或Cu(OH)2或CuCO3)。(3)本試驗用加堿沉淀法能不能達(dá)到目的？不能。緣由是加堿的同時Cu2＋也會形成Cu(OH)2沉淀，同時也會引入雜質(zhì)離子。(4)除去Fe3＋的有關(guān)反應(yīng)的離子方程式是Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2O。(5)加氧化劑的目的是將Fe2＋氧化為Fe3＋，F(xiàn)e3＋便于生成沉淀而與Cu2＋分別。(6)最終能不能干脆蒸發(fā)結(jié)晶得到CuCl2·2H2O晶體？不能。應(yīng)如何操作？應(yīng)在HCl氣流中加熱蒸發(fā)。解析：要將溶液pH干脆調(diào)整到9.6除去Fe2＋，而此時Cu2＋早已沉淀完全，所以應(yīng)先將Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，在選擇氧化劑時要防止引入新的雜質(zhì)，所以選擇H2O2。然后通過加入Y物質(zhì)促進Fe3＋水解，達(dá)到沉淀分別的目的，同樣要考慮避開引入新的雜質(zhì)，選擇用CuO或Cu(OH)2或CuCO3。由于Cu2＋在加熱條件下水解，生成的HCl易揮發(fā)，促進了Cu2＋的水解，不能得到純凈的CuCl2·2H2O，為了抑制Cu2＋的水解應(yīng)在HCl氣流中加熱除水。1．下列說法正確的是(C)A．AlCl3溶液和NaAlO2溶液加熱、蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶、灼燒，所得固體的成分相同B．配制FeCl3溶液時，將FeCl3固體溶解在硫酸中，然后再用水稀釋到所需的濃度C．用加熱的方法可除去KNO3溶液中混有的Fe3＋D．泡沫滅火器中常運用的原料是碳酸鈉和硫酸鋁2．在確定條件下，Na2CO3溶液中存在水解平衡：COeq\o\al(2－,3)＋H2OHCOeq\o\al(－,3)＋OH－。下列說法正確的是(B)A．稀釋溶液，水解平衡常數(shù)增大B．通入CO2，平衡向正反應(yīng)方向移動C．上升溫度，eq\f(cHCO\o\al(－,3),cCO\o\al(2－,3))減小D．加入NaOH固體，溶液pH減小解析：平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān)，故稀釋溶液，K是不變的，A項錯；CO2通入水中，相當(dāng)于生成H2CO3，可以與OH－反應(yīng)，而促進平衡正向移動，B項正確；升溫，促進水解，平衡正向移動，故表達(dá)式的結(jié)果是增大的，C項錯；加入NaOH固體，堿性確定增加，pH增大，D項錯。3．為了使Na2S溶液中eq\f(cNa＋,cS2－)的比值變小，可實行的措施是(D)①加適量鹽酸②加適量NaOH(s)③加適量KOH(s)④加適量KHS(s)⑤加水⑥通H2S(g)⑦加熱A．②③④ B．①②⑤⑥⑦C．②③ D．③④解析：欲使溶液中eq\f(cNa＋,cS2－)的比值變小，需使c(S2－)增大，從S2－＋H2OHS－＋OH－的平衡角度分析，增加c(OH－)或c(HS－)可抑制S2－的水解，使平衡向左移動，但不能增加c(Na＋)，明顯③④可以，②不行以；①中發(fā)生反應(yīng)2H＋＋S2－=H2S↑，使比值變大；⑤⑦促進Na2S水解，使比值變大；⑥通入H2S(g)后，發(fā)生反應(yīng)S2－＋H2S=2HS－，使比值變大。4．下列關(guān)于鹽類水解的應(yīng)用中，說法正確的是(C)A．加熱蒸干Na2CO3溶液，最終可以得到NaOH和Na2CO3的混合固體B．除去MgCl2中的Fe3＋，可以加入NaOH固體C．明礬凈水的反應(yīng)：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋D．加熱蒸干KCl溶液，最終得到KOH固體(不考慮CO2的反應(yīng))解析：A項，加熱蒸干Na2CO3溶液，得不到NaOH，雖然加熱促進COeq\o\al(2－,3)水解，但生成的NaHCO3與NaOH反應(yīng)又生成了Na2CO3；B項，引入了新雜質(zhì)Na＋，應(yīng)用MgO或MgCO3固體；D項，KCl不水解，不行能得到KOH固體。5．分別將下列物質(zhì)：①FeCl3②CaO③NaCl④Ca(HCO3)2⑤Na2SO3⑥K2SO4投入水中，在蒸發(fā)皿中對其溶液加熱蒸干，能得到原物質(zhì)的是(B)A．②③B．③⑥C．①④D．⑤⑥解析：①加熱蒸干FeCl3溶液得到Fe(OH)3；②CaO投入水中，生成Ca(OH)2，加熱蒸干得到Ca(OH)2；③加熱蒸干NaCl溶液得到NaCl固體；④加熱蒸干Ca(HCO3)2溶液得到CaCO3；⑤加熱蒸干Na2SO3溶液得到Na2SO4；⑥加熱蒸干K2SO4溶液得到K2SO4，故選B。6．對于等物質(zhì)的量濃度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液，下列說法不正確的是(A)A．上升溫度，兩種溶液的pH均減小B．相同溫度下兩種溶液的pH：Na2CO3溶液>NaHCO3溶液C．分別加入少量NaOH，兩溶液中c(COeq\o\al(2－,3))均增大D．兩溶液中均存在c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HCOeq\o\al(－,3))＋2c(COeq\o\al(2－,3))解析：升溫，COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)的水解程度均增大，溶液的pH增大，故A項錯誤。7．試驗室有下列試劑，其中必需用帶橡皮塞的試劑瓶保存的是(B)①NaOH溶液②水玻璃③Na2S溶液④N