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3.2 第2课时　盐类水解的原理
【学习目标】
1.通过活动探究认识盐溶液的酸碱性,认识盐类水解的实质,知道盐类水解的规律。
2.了解影响盐类水解平衡的因素,能多角度、动态地分析外界条件对盐类水解平衡的影响。
【自主预习】
一、盐溶液的酸碱性
1.盐溶液酸碱性的实验探究
盐 溶液的酸碱性 生成该盐对应的反应物 盐的类型
酸 碱
CH3COONa 　　 CH3COOH NaOH 　　　
Na2CO3 H2CO3 NaOH
KF HF KOH
NH4Cl 　　 HCl NH3·H2O 　　　
Al2(SO4)3 H2SO4 Al(OH)3
NaCl 　　 HCl NaOH 　　　
KNO3 HNO3 KOH
Ba(NO3)2 HNO3 Ba(OH)2
2.盐溶液呈酸碱性的原因分析
(1)强酸强碱盐(以NaCl为例)
溶液中存在的离子 H2OH++OH-,NaClNa++Cl-
离子间能否相互作用生成弱电解质 否
c平(H+)和c平(OH-)的相对大小 c平(H+)=c平(OH-),呈　　　　性,无弱电解质生成
理论解释 水的电离平衡不发生移动,溶液中c平(H+) 　　　　c平(OH-)
(2)强酸弱碱盐(以NH4Cl为例)
溶液中存在的离子
离子间能否相互作用生成弱电解质 　　　
c平(H+)和c平(OH-)的相对大小 c平(H+) 　　　　c平(OH-),呈　　　　性
理论解释 N和OH-结合生成弱电解质NH3·H2O,使水的电离平衡向电离方向移动,使溶液中c平(H+) 　　　c平(OH-)
总反应的离子方程式
(3)强碱弱酸盐(以CH3COONa为例)
溶液中存在的离子
离子间能否相互作用生成弱电解质 　　　
c平(H+)和c平(OH-)的相对大小 c平(H+) 　　　c平(OH-),呈　　　性
理论解释 CH3COO-和H+结合生成弱电解质CH3COOH,使水的电离平衡向电离方向移动,使溶液中c平(H+) 　　　　c平(OH-)
总反应的离子方程式
二、盐类的水解
1.概念:在盐的水溶液中,由盐电离产生的弱酸酸根离子或弱碱阳离子与水中的H+或OH-结合生成　　　　的过程,叫作盐类的水解。
2.实质:生成弱酸或弱碱,使水的　　　　　　被破坏而建立起新的平衡。
3.盐类水解的特点
【参考答案】一、1.碱性　强碱弱酸盐　酸性　强酸弱碱盐
中性　强酸强碱盐　2.(1)中　=　(2)能
>　酸　>　N+H2ONH3·H2O+H+　(3)能　<　碱　<　CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
二、1.弱电解质　2.电离平衡
【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)盐类水解的实质是促进水的电离,水的电离平衡右移。 (　　)
(2)Na2CO3溶液中c平(Na+)与c平(C)之比为2∶1。 (　　)
(3)酸碱恰好中和生成的盐溶液一定显中性。 (　　)
(4)25 ℃,pH=11的Na2CO3溶液中由水电离出的c平(OH-)水=1×10-11 mol·L-1。 (　　)
(5)Na2CO3和NaHCO3溶液中,粒子种类相同。 (　　)
【答案】(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√
2.用离子方程式分析:
(1)Na2S溶液呈碱性,原因是什么
(2)常温下,对于易溶于水的正盐MnRm,若其溶液pH>7,其原因是什么 若pH<7,其原因是什么
【答案】(1)S2-+H2OHS-+OH-。
(2)Rn-+H2OHR(n-1)-+OH-;Mm++mH2OM(OH)m+mH+。
【合作探究】
任务1：盐类水解的原理
情境导入　我们学习了酸、碱、盐的定义,知道三者都是电解质,在溶液中酸可以电离出氢离子而显酸性;碱可以电离出氢氧根离子而显碱性;盐电离出金属阳离子(或铵根离子)和酸根离子,应该为中性。情况真的是这样吗 同学们可以测定一下浓度均为0.1 mol·L-1的NH4Cl溶液、NaCl溶液、CH3COONa溶液的酸碱性。
问题生成
1.分别用玻璃棒蘸取少量情境中的溶液,滴到pH试纸上,观察颜色变化,并与标准比色卡比较,可以得出溶液的酸碱性如何
【答案】NH4Cl溶液呈酸性,CH3COONa溶液呈碱性,NaCl溶液呈中性。
2.情境中溶液的酸碱性是由哪些离子引起的 总结出盐类中哪些离子能发生水解。
【答案】NH4Cl溶液呈酸性是由N水解引起的,CH3COONa溶液呈碱性是由CH3COO-水解引起的。弱酸阴离子、弱碱阳离子能发生水解。
3.请分析NH4Cl溶液、CH3COONa溶液呈现酸碱性的原因,用离子方程式表示。
【答案】N+H2ONH3·H2O+H+;CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-。
4.盐类发生水解时,对水的电离有何影响 酸或碱对水的电离有何影响
【答案】盐的水解促进水的电离,酸或碱抑制水的电离。
【核心归纳】
1.盐类水解的规律(室温下pH)
(1)有弱才水解,无弱不水解
盐中有弱酸的阴离子或弱碱的阳离子才能水解;若没有,则是强酸强碱盐,不发生水解反应。
(2)越弱越水解
弱酸阴离子(或弱碱阳离子)所对应的酸(或所对应的碱)越弱,就越容易水解。
(3)都弱都水解
弱酸弱碱盐电离出的弱酸阴离子和弱碱阳离子都发生水解,且相互促进。
(4)谁强显谁性
当盐中的弱酸阴离子对应的酸比弱碱阳离子对应的碱更容易电离时,水解后盐溶液显酸性;反之,就显碱性。
2.水解离子方程式的书写方法
(1)一般盐类水解程度很小,水解产物很少,通常不生成沉淀和气体,也不发生分解,因此盐类水解的离子方程式中不标“↓”或“↑”(彻底水解除外),也不把反应产物(如NH3·H2O、H2CO3等)写成其分解产物的形式。
(2)盐类的水解是可逆反应,是中和反应的逆反应,而中和反应是趋于完全的反应,所以盐的水解很微弱,其离子方程式一般不写“”而写“”。
(3)多元弱酸的酸根离子水解是分步进行的,以第一步水解为主,书写水解方程式时应分步写;多元弱碱的阳离子水解复杂,可一步写出。
如Na2CO3的水解:
第一步:C+H2OHC+OH-(主要);
第二步:HC+H2OH2CO3+OH-(次要)。
Fe3+的水解:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+。
(4)若阴、阳离子的水解相互促进,由于水解完全,书写时要用“”“↑”“↓”等。例如,硫化钠和氯化铝混合溶液反应的离子方程式为2Al3++3S2-+6H2O2Al(OH)3↓+3H2S↑。
常见的发生完全双水解的离子对有Al3+与HC、C、HS-、S2-、Al等,Fe3+与HC、C、Al等。
【典型例题】
【例1】NH4Cl溶于重水(D2O)后,产生的一水合氨和水合氢离子为(　　)。
A.NH2D·H2O和D3O+
B.NH3·D2O和HD2O+
C.NH3·HDO和D3O+
D.NH2D·HDO和H2DO+
【答案】C
【解析】NH4Cl水解的实质是其电离出的N与重水电离出的OD-结合生成一水合氨,即D2OD++OD-,N+OD-NH3·HDO,D+与D2O结合生成D3O+。
【例2】下列说法及离子方程式正确的是(　　)。
A.Na2S水溶液呈碱性:S2-+2H2OH2S+2OH-
B.NH4Cl水溶液呈酸性:NH4ClNH3+H++Cl-
C.NaHSO3水溶液呈碱性:HS+H2OH2SO3+OH-
D.NaHCO3水溶液呈碱性:HC+H2OH2CO3+OH-
【答案】D
【解析】A项,S2-为多元弱酸根离子,水解方程式应分步书写;B项,NH4Cl水溶液呈酸性是因为N发生水解:N+H2ONH3·H2O+H+;C项,NaHSO3水溶液中以HS的电离为主,呈酸性。
任务2：盐溶液的酸碱性
【核心归纳】
盐溶液酸碱性的判断
(1)弱酸弱碱盐的阴、阳离子都水解,其溶液的酸碱性取决于弱酸根阴离子和弱碱阳离子水解程度的相对强弱。当K酸=K碱时,溶液显中性,如CH3COONH4;当K酸>K碱时,溶液显酸性,如HCOONH4;当K酸(2)强酸的酸式盐只电离,不水解,溶液呈酸性。如NaHSO4在水溶液中:NaHSO4Na++H++S。
(3)弱酸的酸式盐溶液的酸碱性,取决于酸式酸根离子的电离程度和水解程度的相对大小。
①若电离程度小于水解程度,溶液呈碱性。如NaHCO3溶液中:HCH++C(次要),HC+H2OH2CO3
+OH-(主要)。
②若电离程度大于水解程度,溶液呈酸性。如NaHSO3溶液中:HSH++S(主要),HS+H2OH2SO3+OH-(次要)。
(4)相同条件下的水解程度:正盐>相应酸式盐,如C>HC;相互促进水解的盐>单独水解的盐>水解相互抑制的盐,如N的水解:(NH4)2CO3>(NH4)2SO4>(NH4)2Fe(SO4)2。
(5)书写离子方程式时“”和“”的应用要慎重。N水解的离子方程式为N+H2ONH3·H2O+H+,而盐酸与氨水混合后反应的离子方程式为NH3·H2O+H+N+H2O。
【典型例题】
【例3】常温下,某浓度的NH4Cl溶液的pH为4,回答下列问题。
(1)该氯化铵溶液中含氮元素的微粒有　。
(2)该溶液中的c平(Cl-)　　　(填“>”、“<”或“=”,下同)c平(N)。
(3)该氯化铵溶液中水电离的氢离子浓度　　　pH=4盐酸中水电离的氢离子浓度。
(4)该氯化铵溶液中c平(H+)水与pH=4盐酸中c平(H+)水比值为　　　。
【答案】(1)N、NH3·H2O
(2)>
(3)>
(4)106
【解析】(2)从氯化铵的化学式来看,c平(Cl-)应等于c平(N),由于N水解,故c平(Cl-)>c平(N)。(4)pH=4的NH4Cl溶液中c平(H+)水=10-4mol·L-1,pH=4的HCl溶液中c平(H+)水=10-10 mol·L-1,则该NH4Cl溶液中c平(H+)水与pH=4的盐酸中c平(H+)水的比值为=106。
【例4】物质的量浓度相同的下列溶液:①Na2CO3,②NaHCO3,③H2CO3,④(NH4)2CO3,⑤NH4HCO3。c平(C)由小到大的顺序正确的是(　　)。
A.⑤<④<③<②<①　　　 B.③<⑤<②<④<①
C.③<②<⑤<④<① D.③<⑤<④<②<①
【答案】B
【解析】①Na2CO3水解,但程度很小;②NaHCO3中HC电离出很少的C;③H2CO3需要经过两步电离才产生C,比NaHCO3中的少;④(NH4)2CO3中C水解程度要比Na2CO3中的大;⑤HC电离产生C,但由于N的作用,HC的电离趋势减小。
【随堂检测】
课堂基础
1.在100 mL的下列溶液中滴入2滴甲基橙,溶液变为红色的是(　　)。
A.0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液
B.0.1 mol·L-1 NaHSO4溶液
C.0.1 mol·L-1 NaCN溶液
D.0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液
【答案】B
【解析】0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液中CH3COO-水解,溶液呈碱性,不能使甲基橙变为红色,A项不符合题意;0.1 mol·L-1 NaHSO4溶液中电离出钠离子、氢离子和硫酸根离子,溶液呈酸性,能使甲基橙变为红色,B项符合题意;0.1 mol·L-1 NaCN溶液中CN-水解,溶液呈碱性,不能使甲基橙变为红色,C项不符合题意;0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中HC的水解程度大于电离程度,溶液呈碱性,不能使甲基橙变为红色,D项不符合题意。
2.下列离子方程式属于水解反应方程式的是(　　)。
A.H2CO3HC+H+
B.HC+H2OH3O++C
C.HC+OH-H2O+C
D.C+H2OHC+OH-
【答案】D
【解析】碳酸根离子水解生成碳酸氢根离子和氢氧根离子,方程式为C+H2OHC+OH-,D项符合题意。
对接高考
3.(2021·浙江1月选考,17)25 ℃时,下列说法正确的是(　　)。
A.NaHA溶液呈酸性,可以推测H2A为强酸
B.可溶性正盐BA溶液呈中性,可以推测BA为强酸强碱盐
C.0.010 mol·L-1、0.10 mol·L-1的醋酸溶液的电离度分别为α1、α2,则α1<α2
D.100 mL pH=10.00的Na2CO3溶液中水电离出H+的物质的量为1.0×10-5 mol
【答案】D
【解析】NaHA溶液呈酸性,可能是HA-的电离程度大于自身的水解程度,不能据此得出H2A为强酸的结论,A项错误;可溶性正盐BA溶液呈中性,不能推测BA为强酸强碱盐,因为也可能是B+和A-的水解程度相同,即也可能是弱酸弱碱盐,B项错误;弱酸的浓度越小,其电离程度越大,因此0.010 mol·L-1、0.10 mol·L-1的醋酸溶液的电离度分别为α1、α2,则α1>α2,C项错误;100 mL pH=10.00的Na2CO3溶液中氢氧根离子的浓度是1×10-4 mol·L-1,碳酸根离子水解促进水的电离,则由水电离出H+的浓度是1×10-4 mol·L-1,其物质的量为0.1 L×1×10-4 mol·L-1=1×10-5 mol,D项正确。
4.(2021·广东卷,8)鸟嘌呤(G)是一种有机弱碱,可与盐酸反应生成盐酸盐(用GHCl表示)。已知GHCl水溶液呈酸性,下列叙述正确的是(　　)。
A.0.001 mol·L-1 GHCl水溶液的pH=3
B.0.001 mol·L-1 GHCl水溶液加水稀释,pH升高
C.GHCl在水中的电离方程式为GHClG+HCl
D.GHCl水溶液中:c平(OH-)+c平(Cl-)=c平(GH+)+c平(G)
【答案】B
【解析】GHCl为强酸弱碱盐,电离出的GH+会发生水解,弱离子的水解较为微弱,因此0.001 mol·L-1 GHCl水溶液的pH>3,A项错误;稀释GHCl溶液时,GH+水解程度将增大,根据勒·夏特列原理可知溶液中c平(H+)将减小,溶液pH将增大,B项正确;GHCl为强酸弱碱盐,在水中的电离方程式为GHClGH++Cl-,C项错误;根据电荷守恒可知,GHCl溶液中c平(OH-)+c平(Cl-)=c平(H+)+c平(GH+),D项错误。
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