电解质溶液、弱电解质的水解

一 水的电离一 水的电离 溶液的溶液的 pHpH 实验证明 水是一种极弱的电解质 能微弱电离 H2O H2O H3O OH 可简写为 H2OH OH 此电离平衡易受外界条件 温度 电解质等 影响 但遵循平衡移动原理 实验还证明 在纯水或电解 质的稀溶液中 当温度一定时 c H 与c OH 的乘积是一常数 即c H c OH Kw Kw 简称为水的离 子积 它只是温度函数 并随温度的升高而增大 25 时 Kw 1 10 14 100 Kw 1 10 12 电解质溶液的酸碱性取决于c H 与c OH 的相对大小 在常温下 中性溶液中c H c OH 1 10 7mol L 酸性溶液中c H c OH c H 1 10 7mol L 碱性溶液中c H c OH c H 1 10 7mol L 电解质稀溶液的酸碱性可用 pH 大小来统一度量 其定义式 pH 1g c H 电解质溶液 pH 的测定 测定溶液的 pH 操作 先将干燥的 pH 试纸置于干燥 洁净的玻璃片上 然后用干燥 洁净的玻 璃棒沾取待测溶液滴在 pH 试纸的中央 在半分钟之内立即跟标准比色卡对照 读出 pH 2 测定溶液 pH 最精确的方法是用 pH 计 5 水的电离影响因素 抑制水的电离 加入强酸 弱酸或强碱 弱碱 促进了水的电离 能发生水解的盐 活沷金属等 6 盐的双水解 盐的阴 阳离子都水解 即双水解 时 相互促进 程度较大 甚至很彻底 如 Al2S3遇 到水 则完全水解生成 Al OH 3和 H2S 一是双水解 相互促进 程度较大 二是生成沉淀和气体 从反应体系 溶液中脱离出来 使水解平衡正向移动 7 弱电解质溶液稀释时 电离程度增大 电离产生的离子的物质的量亦增大 随水的不断加入 电离产 生 的离子浓度 导电能力 是先增大后减小 开始时 弱电解质电离程度增大的倍数大于溶液体积增 大的倍数 离子浓度有所增大 变成稀溶液后 弱电解质电离程度增大的倍数小于溶液体积增大倍 数 离子浓度反而减小 8 强酸 弱酸与碱 与活泼金属反应的一般规律 1 相同物质的量浓度 相同体积的盐酸与醋酸的比较 与过量 Zn 的反应情况 c H pH 中和碱 的能力 产生氢 气的量 开始时的 反应速率 稀释相同倍数 10 n 后的 pH 盐酸大小快仍小些 醋酸小大 相等相同 慢仍大些 2 相同 pH 相同体积的盐酸与醋酸的比较 与过量 Zn 的反应情况 c H c 酸 中和碱 的能力 产生氢 气的量 开始时的 反应速率 稀释相同倍数 10 n 后的 pH 盐酸小小少pH 稀 pH 浓 n 醋酸 相等 大大多 相等 pH 稀 pH 浓 n 结论结论 酸与活泼金属反应时 产生 H2的多少是由酸 最终电离产生 H 的 物质的量决定的 产生 H2的快 慢是由酸中巳电离的c H 决定的 酸中和碱的能力强弱是由酸 最终电离产生 H 的 物质的量决定的 8 证明某酸 如醋酸 是弱酸的实验原理 测定 0 01mol L 醋酸溶液的 pH 发现大于 2 说明c H n 盐酸 c 醋酸 c 盐酸 c 醋酸 c H 醋酸是弱电解质 取等体积 pH 都等于 2 的醋酸和盐酸与足量的 Zn 粒反应 并将产生的氢气分别收集起来 发现 醋酸生成的 H2多 将 10 mL pH 2 的醋酸溶液用蒸馏水稀释成 1L 再测定其 pH 发现小于 4 说明稀释 100 倍后 溶液中c H 稀 c H 浓 100 n H 有所增加 即又有醋酸分子电离了 在相同条件下 将表面积相同的锌粒分别跟物质的量浓度相同的盐酸和醋酸反应 前者反应速率 快 后者反应速率慢 说明醋酸电离产生的c H 小于同浓度盐酸的 即醋酸末完全电离 解题指导解题指导 对同浓度强碱弱酸盐 对应的酸越弱 水解程度就越大 水解出的c OH 也就越大 则溶液 pH 就越大 对同浓度强酸弱碱盐 对应的碱越弱 水解程度就越大 水解出的c H 也就越大 则溶 液 pH 就越小 弱酸稀释 10 n倍 电离程度增大 电离出的 n H 增多了 pH a n 弱碱稀释 10 n倍 电离程度增大 电离出的 n OH 增多了 pH a n 关于混和溶液 pH 值的大小分析与计算试题的思考基点是混和溶液中c H c OH 的大小分析与计算 1 若酸碱溶液混合 如过量 应以过量一方分析与计算 如恰好完全反应 以生成的盐的性质分析溶 液的 pH 2 若酸与酸 碱与碱混合 应分别以c H c OH 来分析或计算 强酸与强酸混合 强碱与强碱混合 强酸与强碱混合 强酸过量 强酸与强碱混合 强碱过量 结论 结论 酸按酸 碱按碱 同强混合在中间 异强混合看过量 3 如两强酸或两强碱 pH 值相差两个单位以上 c H c OH 相差 100 倍以上 等体积混合后的 pH 值 变化 0 3 个单位 1g2 0 3 即 强酸混合时 pH混 pH小 0 3 强碱混合时 pH混 pH大 0 3 二 盐类的水解机理 二 盐类的水解机理 盐中的弱酸的阴离子或弱碱的阳离子跟水电离出来的 H 或 OH 结合生成弱酸或弱碱 从而促进水的电离的过程 水解反应与中和反应是互为可逆反应 如 盐 水酸 碱 H 0 弱碱阳离子 H2O 弱碱 H 溶液呈酸性 弱酸阴离子 H2O 弱酸或酸式弱酸根阴离子 OH 溶液呈碱性 基本规律 基本规律 1 无弱不水解 有弱就水解 越弱越水解 酸弱呈碱性 碱弱呈酸性 谁强显谁性 2 一般情况下 除加热和双水解的情况 中和反应的程度远远大于水解反应的程度 所以 水解是比 较微弱的 生成物不写分解产物 如写成 NH3 H2O H2CO3等 而不写成 NH3 CO2等 不标 或 但如果是双水解 且生成物能从反应的体系中脱离出来 则水解很彻底 应该用 或 如 Al2S3 6H2O 2Al OH 3 3H2S 有的双水解的产物均易溶于水 不能从反应的体系中 脱离出来 则水解不是很彻底 仍用 表示 如常见化肥碳铵的水解 这就是为什么干燥的碳铵闻不到气味 而潮湿碳铵的气味刺鼻刺眼的原因 3 多元弱酸的酸根离子是分步水解的 且一级水解程度远远大于二级水解 二级水解程度又远远大于 三级水解 故多步水解的离子方程式不能相加 一般只要写出一级水解的离子方程式即可 4 水解反应是吸热反应 升高温度促进水解 使盐溶液的酸性或碱性增强 稀释盐溶液也促进水解 三 何时考虑盐的水解三 何时考虑盐的水解 1 判断盐溶液酸碱性及能否使酸碱指示剂变色时 要考虑到盐的水解 2 配制某些盐的溶液时 为了防止溶液变浑浊 水解 需加入对应的酸抑制其水解 如配制 FeCl3溶液 时 一般先将 FeCl3溶解在盐酸中 然后再加水稀释 3 比较盐溶液中离子浓度大小时 要考虑到盐的水解 如 Na3PO4溶液中 c Na 3 c PO43 4 说明盐溶液中微粒种类及多少时 要考虑到盐的水解 例如 Na2S 溶液中有 Na HS OH H S2 H2S 1 电荷守恒电荷守恒关系 指任何电解质溶液在整体上不显电性 即溶液中所有阳离子带的正电总量与所有 阴离子带的负电总量相等 如在 Na2S 溶液中 c Na c H 2c S2 c HS c OH 2 物料守恒物料守恒关系 指不论盐中的哪种离子水解成多少种形式 它所含的一些元素原子的总物质的量 之比一定符合它的化学式中的计量数比 如在 Na2S 溶液中 实质 实质 n Na n S 的各种存在形式总和 2 1 表达形式 表达形式 c Na 2 c S2 c HS c H2S 3 质子守恒关系 指在任何电解质溶液中 由水电离产生的 H 和 OH 的数目一定相等的关系 如在 Na2S 溶液中 实质 实质 n OH 溶液中自由 H 物质的量与 S2 结合水电离的 H 物质的量之和 表达形式 表达形式 c OH c H c HS 2c H2S 关系式可由电荷守恒式和物料守恒式代数变换得 到 5 某些活泼金属或碳酸盐与强酸弱碱盐溶液反应时 要考虑到盐的水解 如镁粉或碳酸钙粉末放入 FeCl3溶液中 有红褐色沉淀生成和气体放出 这是因为 Fe3 3H2O Fe OH 3 3H 溶液呈酸性 Mg 2H Mg2 H2 或 CaCO3 s Ca2 CO32 CO32 2H CO2 H2O 促进了 Fe3 的水解 从而生 成红褐色的 Fe OH 3沉淀 6 强酸弱碱盐与强碱弱酸盐溶液相混合 其现象不能用简单的复分解规律来解释时 要考虑到双水解 例如泡沫灭火器的反应原理是 Al3 3HCO3 Al OH 3 3CO2 7 判断溶液中有关离子能否大量共存时 要考虑盐的水解 主要是双水解 8 施用化肥时需考虑盐的水解 如草木灰 主要有效成分是 K2CO3 不能与铵态氮肥相混用 因为 CO32 H2O HCO3 OH NH4 H2O NH3 H2O H H OH H2O 而相互促进水解 使生 成的 NH3挥发 造成肥效损失 9 分析某些化学现象时 要考虑盐的水解 如制备 Fe OH 3胶体 将饱和 FeCl3溶液滴入沸水中 使其充 分水解生成 Fe OH 3胶体 明矾 KAl SO4 2 12H2O 净水 Al3 水解生成 Al OH 3胶体 具有吸附性 能吸附水中的悬浮颗粒而沉降 FeCl3等溶液长期存放变浑浊 盐中的阳离子水解生成不溶性的氢氧 化物沉淀 等等 10 判断中和滴定终点时溶液的酸碱性 酸碱指示剂的选择以及当 pH 7 时酸或碱过量情况的判断等问 题 要考虑到盐的水解 例如 CH3COOH 溶液与 NaOH 溶液等物质的量恰好反应生成 CH3COONa 溶液时 由于 CH3COO H2O CH3COOH OH pH 7 若要使二者反应后溶液的 pH 7 则 CH3COOH 必须 略过量 为此 CH3COOH 溶液与 NaOH 溶液互相滴定时 应选用变色范围在碱性条件下的指示剂 即酚 酞 11 贮存 Na2CO3溶液不能用玻璃塞试剂瓶 CO32 H2O HCO3 OH 溶液呈较强的碱性 而玻璃中的 主要成分 SiO2要发生反应 SiO2 2OH SiO32 H2O 生成的 Na2SiO3具有粘稠性 使瓶颈与瓶 塞粘结在一起难以打开 NH4F 溶液不能用玻璃瓶盛装 因为 NH4 F H2O HF NH3 H2O 双 水解 程度较大 生成的氢氟酸要腐蚀玻璃 4HF SiO2 SiF4 2H2O 12 制取无水盐固体时要考虑到盐的水解 例如不能用蒸干溶液的办法制得 FeCl3和 AlCl3 也不能在空 气中加热 FeCl3 6H2O 和 AlCl3 6H2O 制无水 FeCl3和 AlCl3 就是因为加热促进了 Fe3 和 Al3 水解的 缘故 FeCl3 3H2O Fe OH 3 3HCl H 0 水解是吸热反应 加热促进了水解 也促进了另一产 物 HCl 的挥发 致使水解很彻底 所以蒸干时得 Fe OH 3 再灼烧分解得 Fe2O3 Fe2 SO4 3 6H2O 2Fe OH 3 3H2SO4 H 0 加热促进了水解 但由于生成的 H2SO4为不挥 发性酸 自始至终抑制着水解反应的发生 仍以中和反应为主 所以蒸干时可得纯 Fe2 SO4 3固体 加热 AlCl3 Al2 SO4 3溶液的情况与上述雷同 欲从 FeCl3 或 AlCl3 溶液中制得无水 FeCl3 或 AlCl3 可在 HCl 气流中加热蒸干 FeCl3 或 AlCl3 溶液 在 HCl 气流中抑制了 Fe3 和 Al3 的水解 13 解释某些生活现象时要考虑盐的水解 例如 炸油条时要用明矾和小苏打 就是利用其中的 Al3 与 HCO3 的双水解反应 Al3 3HCO3 Al OH 3 3CO2 使面团疏松多孔 家庭中可用热的纯碱 Na2CO3 溶液洗涤物品 利用的就是加热促进 CO32 H2O HCO3 OH H 0 水解反应的发生 使溶液的碱性增强 去油污能力增强的道理 4 4 非盐型离子化合物的水解 非盐型离子化合物的水解 这类水解主要是指活泼金属的氢化物 氮化物 磷化物 碳化物等的水解 如 Mg3N2 6H2O 3Mg OH 2 2NH3 Ca3P2 6H2O 3Ca OH 2 2PH3 类似地不难写出 Al4C3 Mg4C3等的水解 如 此类反应的机理是 化合物中离子键断裂 水电离成 H 和 OH 产物是金属的氢氧化物和二元非金属氢化 物 或 H2 二 有机物的水解 二 有机物的水解 1 卤代烃的水解 卤代烃的水解 2 醇钠 酚钠的水解 醇钠 酚钠的水解 C2H5ONa H OH NaOH C2H5OH 由于 C2H5OH 比水更加难电离 故 C2H5ONa 的碱性比 NaOH 更强 相当于盐的水解 3 羧酸衍生物的水解 羧酸衍生物的水解 1 乙酰氯的水解 2 乙酸酐的水解 3