高三一轮复习盐类的水解金属阳离子与碳酸根离子碳酸氢根离子作用探究课件

金属阳离子与碳酸根离子、碳酸氢根离子作用探究专题复习问题的提出a)泡沫灭火器中选用NaHCO3溶液与Al2(SO4)3溶液为内置物，而非Na2CO3溶液与Al2(SO4)3溶液，真的更合理吗？能否通过实验观察两者的快慢？b)与碳酸氢根离子、碳酸根离子相互促进剧烈的水解反应（双水解），为什么重点提到铝离子与铁离子？其他金属离子呢？流程一：探究泡沫灭火器选用Al2(SO4)3与NaHCO3溶液而非Na2CO3的原因。Al2(SO4)3(aq)Na2CO3(aq)NaHCO3(aq)Al2(SO4)3(aq)常规试管无法比较细微的差异（1）将0.3mol/L的NaHCO3溶液0.2mol/LAl2(SO4)3溶液、0.3mol/LNa2CO3溶液和0.2mol/LAl2(SO4)3溶液分别滴在塑料板上；（2）使NaHCO3溶液与Al2(SO4)3溶液、Na2CO3溶液与Al2(SO4)3溶液尽可能同时接触反应；（3）用微距镜头与手机录像功能结合进行拍摄观察现象。实验一改进方案：（微距镜头下的液滴实验）5s15s25s35s50s5s15s25s35s50sNa2CO3与Al2(SO4)3溶液反应视频截屏（慢速播放）NaHCO3与Al2(SO4)3溶液反应视频截屏（慢速播放）碳酸氢钠与硫酸铝反应产生的气体更多更快，推动着液体流动反应更充分。Al3+与CO32-、HCO3-的理论分析总反应：2Al3++3CO32-+6H2O⇌2Al(OH)3↓+3CO2↑K4=6.5×1031

»K1

Al3++3HCO3-⇌Al(OH)3↓+3CO2↑K5=9×109»K2反应体系Ⅰ反应体系ⅡⅠ的生成物Ⅱ的反应物反应体系Ⅱ耦合总反应铝离子与碳酸根离子、碳酸氢根离子水解相互促进程度大（剧烈的双水解）体系Ⅰ:CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-K1=2.2×10-4小趋势

HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-K2=2.8×10-8小趋势体系Ⅱ：Al3++3OH-⇌Al(OH)3K3=7.7×1032大趋势

Ka1(H2CO3)=4.5×10-7;Ka2(H2CO3)=4.7×10-11Ksp(Al(OH)3)=1.3×10-33问题b：与碳酸氢根离子、碳酸根离子相互促进剧烈的水解反应（双水解），为什么重点提到铝离子与铁离子？其他金属离子呢？相关数据:Ka1(H2CO3)=4.5×10-7;Ka2(H2CO3)=4.7×10-11;

Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20Ksp(CuCO3)=1.4×10-10以Cu2+为例：流程二：探究Cu2+与CO32-、HCO3-的作用情况耦合思想分析体系Ⅰ:CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-K1小趋势体系Ⅱ：Cu2++2OH-⇌Cu(OH)2K2=4.5x1019

大趋势

总反应：Cu2++CO32-+H2O⇌Cu(OH)2↓+CO2↑K3=2.1×108

体系Ⅰ:HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-K1小趋势体系Ⅱ：Cu2++2OH-⇌Cu(OH)2K2=4.5x1019大趋势

总反应：Cu2++2HCO3-⇌Cu(OH)2+2CO2↑K3=2.3x104理论分析：铜离子与碳酸根离子、碳酸氢根离子水解相互促进程度较大（双水解）理论分析流程二：探究Cu2+与CO32-、HCO3-的作用情况编号实验试剂实验现象10.1mol/LCuSO4(aq)+0.1mol/LNa2CO3(aq)0.1mol/LCuSO4(aq)+0.3mol/LNa2CO3(aq)0.1mol/LCuSO4(aq)+0.6mol/LNa2CO3(aq)20.1mol/LCuSO4(aq)+0.1mol/LNaHCO3(aq)0.1mol/LCuSO4(aq)+0.3mol/LNaHCO3(aq)

0.1mol/LCuSO4(aq)+0.6mol/LNaHCO3(aq）实验二：探究Cu2+与CO32-、HCO3-的作用情况实验编号实验试剂实验现象30.2mol/LNa2CO3(aq)+0.1mol/LCuSO4(aq)0.2mol/LNa2CO3(aq)+0.2mol/LCuSO4(aq)0.2mol/LNa2CO3(aq)+0.6mol/LCuSO4(aq)40.2mol/LNaHCO3(aq)+0.1mol/LCuSO4(aq)0.2mol/LNaHCO3(aq)+0.2mol/LCuSO4(aq)0.2mol/LNaHCO3(aq)+0.6mol/LCuSO4(aq)实验二：探究Cu2+与CO32-、HCO3-的作用情况编号实验试剂实验现象50.6mol/LCuSO4(aq)+0.2mol/LNa2CO3(aq)0.6mol/LCuSO4(aq)+0.3mol/LNa2CO3(aq)0.6mol/LCuSO4(aq)+0.6mol/LNa2CO3(aq)60.6mol/LCuSO4(aq)+0.2mol/LNaHCO3(aq)0.6mol/LCuSO4(aq)+0.3mol/LNaHCO3(aq)

0.6mol/LCuSO4(aq)+0.6mol/LNaHCO3(aq）实验二：探究Cu2+与CO32-、HCO3-的作用情况质疑：为什么碳酸钠和硫酸铜溶液浓度增大到一定程度后，反而不利于反应的发生？理论分析体系Ⅰ:CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-K1小趋势体系Ⅱ：Cu2++2OH-⇌Cu(OH)2K2=4.5×1019

总反应：Cu2++CO32-+H2O⇌Cu(OH)2↓+CO2↑K4=2.2×108

铜离子与碳酸根离子反应时，水解和复分解同时存在，相互竞争Cu2++CO32-⇌CuCO3K3=7×109Cu2++CO32-⇌CuCO3K3=7×109铜离子与碳酸氢根离子反应是否也有碳酸铜的生成呢？体系Ⅰ:HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-K1=2.8×10-8小趋势体系Ⅱ：Cu2++2OH-⇌Cu(OH)2K2=4.5×1019

总反应：Cu2++2HCO3-⇌Cu(OH)2+2CO2↑k5=2.3x104

Cu2++2HCO3-=Cu(OH)2↓+2CO2↑

Cu2++2HCO3-=CuCO3↓+CO2↑+H2O

氢氧化铜与碳酸铜的生成同时存在，相互竞争铜离子与碳酸氢根离子HCO3-⇌CO32-+H+K2=4.7x10-11小趋势Cu2++2HCO3-⇌CuCO3↓+CO2↑+H2Ok6=7.6x105Cu2++CO32-⇌CuCO3K3=7×109钙离子与碳酸根离子：Ca2++CO32-=CaCO3↓

钙离子与碳酸氢根离子：Ca2++2HCO3-=CaCO3↓+CO2↑+H2O探究三：Ca2+与CO32-、HCO3-的作用情况体系Ⅰ:CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-K1小趋势体系Ⅱ：Ca2++2OH-⇌Ca(OH)2K2=1.8x105

Ca2++CO32-⇌CaCO3K3=3.6x108总反应：Ca2++CO32-+H2O⇌Ca(OH)2↓+CO2↑K4=8.7×10-7Ca2++CO32-⇌CaCO3

K5=K3»K4体系Ⅰ:HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-K1=2.8×10-8小趋势HCO3-⇌CO32-+H+

K2=4.7x10-11小趋势体系Ⅱ：Ca2++2OH-⇌Ca(OH)2K3=1.8x105

Ca2++CO32-⇌CaCO3K4=3.6x108

总反应：Ca2++2HCO3-⇌Ca(OH)2+2CO2↑k5=9.4x10-11Ca2++2HCO3-⇌CaCO3↓+CO2↑+H2Ok6=3.8x104Ka1(H2CO3)=4.5×10-7;Ka2(H2CO3)=4.7×