2021高三化学人教版一轮学案:第八章 第三节 盐类的水解 Word版含解析
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第三节 盐类的水解
最新考纲:1.了解盐类水解的原理及其一般规律。2.了解影响盐类水解程度的主要因素。3.掌握水解离子方程式的书写。4.了解盐类水解的应用。
核心素养:1.变化观念与平衡思想:认识盐类水解有一限度,是可以调控的。能多角度、动态地分析盐类水解平衡,并运用盐类水解平衡原理解决实际问题。2.证据推理与模型认知:可以通过分析、推理等方法认识盐类水解的本质特征、建立模型。能运用模型解释盐类水解平衡的移动,揭示现象的本质和规律。
知识点一 盐类的水解及规律
1.盐类的水解
2.水解方程式的书写
(1)多元弱酸盐水解:分步进行,以第一步为主,一般只写第一步水解。
例如:Na2CO3的水解离子方程式:
CO+H2OHCO+OH-。
(2)多元弱碱盐水解:方程式一步写完。
例如:FeCl3的水解离子方程式:
Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+。
(3)阴、阳离子相互促进水解:水解程度较大,书写时要用“===”“↑”“↓”等。
例如:NaHCO3与AlCl3混合溶液的反应离子方程式:
Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑。
3.影响盐类水解的因素
(1)内因:形成盐的弱酸或弱碱越弱,其对应的弱酸根离子或弱碱阳离子的水解程度越大,溶液的碱性或酸性越强。
(2)外因:
例如:对于NH+H2ONH3·H2O+H+
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
1.溶液呈中性的盐一定是强酸、强碱生成的盐。( × )
2.含有弱酸根盐的水溶液一定呈碱性。( × )
3.盐溶液的酸碱性主要决定于形成盐的酸和碱的相对强弱。( √ )
4.某盐的溶液呈酸性,该盐一定发生了水解反应。( × )
5.加热0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,CO的水解程度和溶液的pH均增大。( √ )
6.在滴有酚酞溶液的氨水里,加入NH4Cl至溶液恰好无色,则此时溶液的pH<7。( × )
7.关于氯化铵溶液,加水稀释时,的值减小。( √ )
8.通入适量的HCl气体使FeCl3溶液中增大。( × )
1.稀溶液中,盐的浓度越小,水解程度越大,但由于溶液体积的增大是主要的,故水解产生的H+(或OH-
)的浓度是减小的,则溶液酸性(或碱性)越弱。
2.向CH3COONa溶液中加入少量冰醋酸,并不会与CH3COONa溶液水解产生的OH-反应,使平衡向水解方向移动,原因是:体系中c(CH3COOH)增大是主要因素,会使平衡CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-左移。
3.发生水解的盐溶液不一定呈酸性或碱性,也可能呈中性,如CH3COONH4溶液呈中性。
4.(NH4)2CO3溶液和NH4HCO3溶液显碱性,虽然阴阳离子同时发生水解,但既无气体产生,也无沉淀生成,不能水解彻底,所以NH和CO、NH和HCO在溶液中仍可大量共存。
1.下列物质在常温时发生水解,对应的离子方程式正确的是( C )
A.Na2CO3:CO+2H2OH2CO3+2OH-
B.CuSO4:Cu2++2H2O===Cu(OH)2+2H+
C.NaAlO2:AlO+2H2OAl(OH)3+OH-
D.NaF:F-+H2O===HF+OH-
解析:A项,应为CO+H2OHCO+OH-、HCO+H2OH2CO3+OH-;B项,应为Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+;D项,应为F-+H2OHF+OH-。
2.广义的水解观认为:无论是盐的水解还是非盐的水解,其最终结果是反应中各物质和水分别离解成两部分,然后两两重新组合成新的物质。根据上述观点,下列说法不正确的是( B )
A.BaO2的水解产物是Ba(OH)2和H2O2
B.PCl3的水解产物是 HClO和H3PO4
C.Al4C3的水解产物是Al(OH)3和CH4
D.CH3COCl的水解产物是两种酸
解析:BaO2的水解产物是Ba(OH)2和H2O2
,该反应中没有元素化合价升降,符合水解原理,故A项正确;该反应中Cl元素的化合价由-1变为+1,有电子转移,不符合水解原理,故B项错误;Al4C3水解得到氢氧化铝和甲烷,符合水解原理,故C项正确;CH3COCl的水解产物是两种酸,为CH3COOH和HCl,符合水解原理,故D项正确。
3.用黄色的FeCl3溶液分别进行各项实验,下列解释或结论不正确的是( A )
选项
实验
现象
解释或结论
A
加入FeCl3固体
溶液变成红褐色
FeCl3的水解程度变大
B
加入等体积水
溶液颜色变浅
c(Fe3+)变小
C
加入足量Fe粉
溶液颜色变浅绿色
2Fe3++Fe===3Fe2+
D
将FeCl3溶液微热
溶液变成红褐色
水解反应的ΔH>0
解析:FeCl3溶液中存在Fe3+的水解平衡:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,加入FeCl3固体后,溶液中c(Fe3+)增大,上述平衡正向移动,溶液颜色加深变成红褐色,但FeCl3的水解程度减小,A项错误;加入等体积水,水解平衡正向移动,溶液中c(Fe3+)减小,溶液的颜色变浅,B项正确;加入足量铁粉,FeCl3溶液与Fe发生反应2FeCl3+Fe===3FeCl2,由于生成Fe2+,溶液变成浅绿色,C项正确;加热FeCl3溶液,溶液变成红褐色,说明Fe3+的水解平衡正向移动,则FeCl3水解反应的ΔH>0,D项正确。
4.向三份0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液中分别加入少量NH4NO3、Na2SO3、FeCl2固体(忽略溶液体积变化),则CH3COO-浓度的变化依次为( A )
A.减小、增大、减小 B.增大、减小、减小
C.减小、增大、增大 D.增大、减小、增大
解析:CH3COONa溶液中存在水解平衡CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,加入的NH4NO3和FeCl2
水解显酸性,故促进其平衡正向移动,则CH3COO-浓度减小;加入的Na2SO3水解显碱性,对水解有抑制作用,故CH3COO-浓度增大。
5.在一定条件下,Na2CO3溶液存在水解平衡:CO+H2OHCO+OH-。下列说法正确的是( B )
A.稀释溶液,水解平衡常数增大
B.通入CO2,平衡向正反应方向移动
C.升高温度,减小
D.加入Na2O固体,溶液pH减小
解析:水解平衡常数只受温度的影响,A项错误;通入的CO2与OH-反应,使平衡向正反应方向移动,B项正确;温度升高,CO的水解程度增大,c(HCO)增大,c(CO)减小,C项错误;加入Na2O固体,与水反应生成NaOH,溶液的pH增大,D项错误。
6.25 ℃时,0.1 mol·L-1下列溶液的pH如下表,有关比较正确的是( D )
序号
①
②
③
④
溶液
NH4HCO3
NaClO
NaHCO3
Na2CO3
pH
6.0
10.3
8.3
11.6
A.电离程度相对强弱:HClO
c(HCO)
D.在③④溶液等体积混合后的溶液中:c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)=0.1 mol·L-1
解析:根据盐类水解规律,越弱越水解,电离出H+能力的大小:HClO>HCO,A错误;NaHCO3是强碱弱酸盐,只有HCO水解,NH4HCO3是弱酸弱碱盐,双水解促进水的电离,因此水电离产生的c(H+):①>②,B错误;根据pH,ClO-水解程度大于HCO,因此c(ClO-)7,其原因是Rn-+H2OHR(n-1)-+OH-(用离子方程式说明,下同);若pH<7,其原因是Mm++mH2OM(OH)m+mH+。
解析:(6)pH大于7是由于酸根离子水解呈碱性,pH小于7是由于弱碱阳离子水解呈酸性。
素养一 盐类水解规律
1.盐类水解规律
(1)“有弱就水解,无弱不水解”
用于判断盐溶液的酸碱性,需先判断盐的类型,因此需熟练记忆常见的强酸、强碱和弱酸、弱碱。
(2)“谁强显谁性,同强显中性”
①强碱弱酸盐,阴离子水解,其水溶液呈碱性。如CH3COONa水解的离子方程式为CH3COO-+H2OCH3COOH+OH- ;多元弱酸的酸根离子分步水解,如Na2CO3水解的离子方程式为CO+H2OHCO+OH-、HCO+H2OH2CO3+OH-。
②强酸弱碱盐,阳离子水解,其水溶液呈酸性。如氯化铵、氯化铝水解的离子方程式分别为NH+H2OH++NH3·H2O、Al3++3H2OAl(OH)3+3H+。
③弱酸弱碱盐,阴阳离子都水解,其溶液的酸碱性取决于弱酸和弱碱的相对强弱。当Ka=Kb时,溶液显中性,如CH3COONH4;当Ka>Kb时,溶液显酸性,如HCOONH4;当KaCH3COONa。
2.酸式盐溶液酸碱性的判断
(1)强酸的酸式盐只电离,不水解,溶液一定显酸性,如:
NaHSO4===Na++H++SO。
(2)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。
电离程度小于水解程度,溶液显碱性
如NaHCO3溶液中:
HCOH++CO(次要)
HCO+H2OH2CO3+OH-(主要)
使c(OH-)>c(H+),溶液显碱性
同理NaHS溶液、Na2HPO4溶液亦显碱性
如NaHSO3溶液中:
电离程度大于水解程度,溶液显酸性
HSOH++SO(主要)
HSO+H2OH2SO3+OH-(次要)
使c(H+)>c(OH-),溶液显酸性
同理NaH2PO4溶液亦显酸性
3.比较盐类水解程度的相对大小
(1)盐对应的弱酸(或弱碱)越弱,水解程度越大。
(2)同种弱酸(或弱碱)的盐溶液浓度越小,水解程度越大。
(3)相同条件下的水解程度:正盐>相应酸式盐,如CO>HCO。
(4)相互促进水解的盐>单独水解的盐>水解相互抑制的盐。如NH的水解:(NH4)2CO3>(NH4)2SO4>(NH4)2Fe(SO4)2。
(5)温度越高,盐的水解程度越大。
1.(2020·湖北联考)25 ℃时浓度都是1 mol·L-1的四种正盐溶液:AX、BX、AY、BY;AX溶液的pH=7且溶液中c(X-)=1 mol·L-1,BX溶液的pH=4,BY溶液的pH=6。下列说法正确的是( A )
A.电离平衡常数K(BOH)小于K(HY)
B.AY溶液的pH小于BY溶液的pH
C.稀释相同倍数,溶液pH变化:BX等于BY
D.将浓度均为1 mol·L-1的HX和HY溶液分别稀释10倍后,HX溶液的pH大于HY
解析:由题给条件可以推出AX是强酸强碱盐,BX为强酸弱碱盐,BY为弱酸弱碱盐,AY为强碱弱酸盐。1 mol·L-1 BY溶液的pH=6,说明电离平衡常数K(BOH)②>④>③
B.Na2CO3和NaHCO3溶液中,粒子种类相同
C.等浓度的CH3COOH和HClO溶液比较,pH小的是HClO
D.Na2CO3溶液中:c(Na+)=c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)
解析:四种盐溶液均促进了水的电离,根据越弱越水解,水解均显碱性,水解程度越大,pH越大,则四种溶液中,水的电离程度:③>④>②>①,A错误;Na2CO3和NaHCO3溶液中都存在H+、OH-、CO、HCO、H2CO3、Na+、H2O,B正确;醋酸的酸性强于次氯酸,在物质的量浓度相等的情况下,pH小的是醋酸,C错误;根据物料守恒,Na2CO3溶液中:c(Na+)=2c(CO)+2c(HCO)+2c(H2CO3),D错误。
4.(2019·北京卷)实验测得0.5 mol·L-1 CH3COONa溶液、0.5 mol·L-1 CuSO4溶液以及H2O的pH随温度变化的曲线如图所示。下列说法正确的是( C )
A.随温度升高,纯水中c(H+)>c(OH-)
B.随温度升高,CH3COONa溶液的c(OH-)减小
C.随温度升高,CuSO4溶液的pH变化是Kw改变与水解平衡移动共同作用的结果
D.随温度升高,CH3COONa溶液和CuSO4溶液的pH均降低,是因为CH3COO-、Cu2+水解平衡移动方向不同
解析:本题以一定浓度的醋酸钠溶液、硫酸铜溶液和水的pH随温度变化的情况为研究对象,考查水的电离和盐类水解。随着温度升高,水的电离程度增大,但水电离出的c(H+)和c(OH-)仍相等,纯水仍呈中性,A错误。随着温度升高,CH3COONa溶液中CH3COO-的水解程度增大,溶液中c(OH-)增大,B错误。随着温度升高,CuSO4溶液中Cu2+的水解平衡正向移动,Cu2+的水解程度增大,溶液中c(H+)增大,pH减小;温度升高,Kw增大,也会使得c(H+)增大,故CuSO4溶液的pH变化是Kw改变与水解平衡移动共同作用的结果,C正确。盐类的水解是吸热反应,随着温度升高,CH3COO-、Cu2+的水解平衡均正向移动,水解平衡移动方向相同,D错误。
5.(2018·北京卷)测定0.1 mol·L-1Na2SO3溶液先升温再降温过程中的pH,数据如下。
时刻
①
②
③
④
温度/℃
25
30
40
25
pH
9.66
9.52
9.37
9.25
实验过程中,取①④时刻的溶液,加入盐酸酸化的BaCl2
溶液做对比实验,④产生白色沉淀多。
下列说法不正确的是( C )
A.Na2SO3溶液中存在水解平衡:
SO+H2OHSO+OH-
B.④的pH与①不同,是由SO浓度减小造成的
C.①→③的过程中,温度和浓度对水解平衡移动方向的影响一致
D.①与④的Kw值相等
解析:①→③的过程中,pH变小,说明SO水解产生的c(OH-)减小;升高温度,SO的水解平衡正向移动,溶液中SO水解产生的c(OH-)增大,pH应增大,而实际上溶液的pH减小,其主要原因是实验过程中部分SO被空气中的O2氧化生成SO,溶液中c(SO)减小,水解平衡逆向移动,则溶液中c(OH-)减小,pH减小;①→③的过程中,温度升高,SO的水解平衡正向移动,而c(SO)减小,水解平衡逆向移动,二者对水解平衡移动方向的影响不一致,C错误;Na2SO3是强碱弱酸盐,在水溶液中发生水解,存在水解平衡:SO+H2OHSO+OH-,A对;实验过程中,取①④时刻的溶液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液做对比实验,④产生白色沉淀多,说明④中的SO数目大于①中的,④中的SO数目小于①中的,所以④中OH-数目小于①中的,pH不同,B对;Kw只与温度有关,D对。
6.室温下,将0.05 mol Na2CO3固体溶于水配成100 mL溶液,向溶液中加入下列物质,有关结论正确的是( B )
选项
加入物质
结论
A
50 mL 1 mol·L-1 H2SO4
反应结束后,c(Na+)=c(SO)
B
0.05 mol CaO
溶液中增大
C
50 mL H2O
由水电离出的c(H+)·c(OH-)不变
D
0.1 mol NaHSO4固体
反应完全后,溶液pH减小,c(Na
+)不变
解析:Na2CO3溶液中存在水解平衡CO+H2OHCO+OH-,所以溶液呈碱性。A项,向溶液中加入50 mL 1 mol·L-1 H2SO4,Na2CO3与H2SO4恰好反应生成0.05 mol·L-1 Na2SO4,根据物料守恒可得c(Na+)=2c(SO),错误;B项,向Na2CO3溶液中加入0.05 mol CaO后,发生反应CaO+H2O===Ca(OH)2,生成0.05 mol Ca(OH)2,恰好与Na2CO3反应:Ca(OH)2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaOH,则c(CO)减小,c(OH-)增大,c(HCO)减小,所以增大,正确;C项,加入50 mL H2O,CO的水解平衡正向移动,但c(OH-)减小,溶液中的OH-全部来源于水的电离,由于水电离出的H+、OH-浓度相等,故由水电离出的c(H+)·c(OH-)减小,错误;D项,加入的0.1 mol NaHSO4固体与0.05 mol Na2CO3恰好反应生成0.1 mol Na2SO4,溶液呈中性,故溶液pH减小,加入NaHSO4,引入Na+,所以c(Na+)增大,错误。
素养二 水解常数与电离常数的关系及应用
1.盐类水解常数(Kh)
盐的类型
强碱弱酸盐(MA)
强酸弱碱盐(BN)
弱酸弱碱盐(BA)
水解离
子方程式
A-+H2OHA+OH-
B++H2OBOH+H+
B++A-+H2OBOH+HA
Kh的
表达式
Kh=
Kh=
Kh=
与Kw、Ka
或Kb的
关系
Kh=
Kh=
Kh=
2.弱酸强碱盐
Na2CO3的水解常数Kh1=、Kh2=
NaHCO3的水解常数Kh=
3.水解平衡常数是描述能水解的盐水解平衡的主要参数。它只受温度的影响,因水解过程是吸热过程,故它随温度的升高而增大。
1.已知25 ℃时,NH3·H2O的电离平衡常数Kb=1.8×10-5,该温度下1 mol·L-1的NH4Cl溶液中c(H+)=2.36×10-5mol·L-1。(已知≈2.36)
解析:Kh==
c(H+)≈c(NH3·H2O),而c(NH)≈1 mol·L-1。
所以c(H+)≈= mol·L-1
≈2.36×10-5 mol·L-1。
2.已知某温度时,Na2CO3溶液的水解常数Kh1=2×10-4,则当溶液中c(HCO)∶c(CO)=2∶1时,试求该溶液的pH=10。
解析:Kh1==2×10-4,
又c(HCO)∶c(CO)=2∶1,则c(OH-)=10-4 mol·L-1,结合Kw=1.0×10-14,可得c(H+)=10-10 mol·L-1。
3.已知常温下,K(HCN)=6.2×10-10。
(1)常温下,含等物质的量浓度的HCN与NaCN的混合溶液显碱(填“酸”“碱”或“中”)性,c(CN-)<(填“>”“<”或“=”)c(HCN)。该溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)。
(2)常温下,若将c mol·L-1盐酸与0.62 mol·L-1
KCN溶液等体积混合后恰好得到中性溶液,则c=0.616_2(小数点后保留4位数字)。
解析:(1)常温下NaCN的水解常数Kh==≈1.61×10-5,Kh>K(HCN),故CN-的水解能力强于HCN的电离能力,由于NaCN与HCN的物质的量相等,故水解产生的c(OH-)大于电离生成的c(H+),混合溶液显碱性,且c(CN-)”“<”或“=”)7。
(3)常温下,Na2HPO4的水溶液呈碱(填“酸”“碱”或“中”)性,用Ka与Kh的相对大小,说明判断理由:Na2HPO4的水解常数Kh===≈1.61×10-7,Kh>Ka3,即HPO的水解程度大于其电离程度,因而Na2HPO4溶液显碱性。
解析:(2)Na2H2PO4的水解常数
Kh===
≈1.4×10-12,Ka2>Kh,即H2PO的电离程度大于其水解程度,因而pH<7。
5.已知K、Ka、Kw、Kh分别表示化学平衡常数、弱酸的电离平衡常数、水的离子积常数、盐的水解平衡常数。
(1)有关上述常数的说法正确的是ad。
a.它们都能反映一定条件下对应变化进行的程度
b.它们的大小都随温度的升高而增大
c.常温下,CH3COOH在水中的Ka大于在饱和CH3COONa溶液中的Ka
d.一定温度下,在CH3COONa溶液中,Kw=Ka·Kh
(2)25 ℃时,将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合所得溶液中c(NH)=c(Cl-),则溶液显中(填“酸”“碱”或“中”)性;用含a的代数式表示NH3·H2O的电离平衡常数Kb=。
(3)25 ℃时,H2SO3HSO+H+的电离常数Ka1=1×10-2 mol·L-1,则该温度下pH=3、c(HSO)=0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液中c(H2SO3)=0.01_mol·L-1。
解析:(1)对于正反应为放热反应的化学平衡,升高温度,平衡逆向移动,化学平衡常数减小,b项错误;温度不变,CH3COOH的电离平衡常数不变,c项错误。(2)根据电荷守恒得c(H+)+c(NH)=c(Cl-)+c(OH-),因为c(NH)=c(Cl-),所以c(H+)=c(OH-),故溶液显中性。Kb===。(3)由Ka=,代入数据得c(H2SO3)=0.01 mol·L-1。
知识点二 盐类水解的应用
1.盐类水解的“十大”应用
水解的应用
实例
原理
判断溶液的酸碱性
FeCl3水溶液显酸性
Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+
(续表)
水解的应用
实例
原理
判断离子
能否共存
Fe3+与CO不能大量共存
2Fe3++3CO+3H2O===2Fe(OH)3↓+3CO2↑
制备胶体
制备Fe(OH)3胶体
Fe3++3H2O(沸水)Fe(OH)3(胶体)+3H+
(续表)
水解的应用
实例
原理
净水
明矾净水
Al3+水解形成胶体
去油污
用热的纯碱溶液清洗油污
加热,CO的水解程度增大,溶液碱性增强
试剂的配制
配制FeCl3溶液时常加入少量盐酸
H+可抑制Fe3+的水解
制备无水盐
由MgCl2·6H2O制无水MgCl2时,在HCl气流中加热
MgCl2·6H2OMg(OH)2+2HCl+4H2O,引入HCl可抑制Mg2+的水解
泡沫灭火器
用Al2(SO4)3溶液与NaHCO3溶液混合
Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑,发生相互促进的水解反应
制备无机物
TiO2的制备
TiCl4+(x+2)H2O(过量)===TiO2·xH2O↓+4HCl
TiO2·xH2OTiO2+xH2O
混合盐
溶液的
除杂与
提纯
用MgO[或Mg(OH)2或MgCO3]调节溶液的pH,除去MgCl2中的FeCl3杂质
Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+
MgO+2H+===Mg2++H2O
2.盐溶液蒸干时所得产物的判断
(1)盐溶液水解生成难挥发性酸时蒸干后一般得原物质,如CuSO4(aq)蒸干得CuSO4(s)。
(2)盐溶液水解生成易挥发性酸时,蒸干灼烧后一般得到对应的氧化物,如AlCl3(aq)蒸干得Al(OH)3,灼烧得Al2O3。
(3)考虑盐受热时是否分解。
原物质
蒸干灼烧后固体物质
Ca(HCO3)2
CaCO3或CaO
NaHCO3
Na2CO3
KMnO4
K2MnO4和MnO2
NH4Cl、NH4HCO3、
(NH4)2CO3
分解后无固体物质存在
(4)还原性盐在蒸干时会被O2氧化。如Na2SO3(aq)蒸干得Na2SO4(s)。
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
1.AlCl3溶液和Al2(SO4)3溶液加热、蒸发、浓缩、结晶、灼烧,所得固体的成分相同( × )
提示:AlCl3与Al2(SO4)3溶液的水解方程式分别为AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl,Al2(SO4)3+6H2O2Al(OH)3+3H2SO4
,加热促进水解,由于盐酸为挥发性酸,硫酸为难挥发性酸,故前者最终产物为Al2O3,后者最终产物为Al2(SO4)2。
2.泡沫灭火器中常使用的原料是碳酸钠和硫酸铝( × )
提示:为了加快产生CO2的速率,泡沫灭火器中常使用的原料是NaHCO3和Al2(SO4)3。
3.施肥时,草木灰(有效成分为K2CO3)不能与NH4Cl混合使用( √ )
4.NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中( √ )
5.碳酸钠可用于去油污,是利用了其溶液显碱性( √ )
6.制取TiO2可用TiCl4加大量水,同时加热,TiCl4+(x+2)H2O(过量)===TiO2·xH2O↓+4HCl,所得的TiO2·xH2O经焙烧得TiO2( √ )
1.在判断离子共存时必须是完全双水解不能大量共存,如Al3+与CO、HCO、S2-、HS-、AlO、SiO等
Fe3+与CO、HCO、AlO、SiO等
NH与AlO、SiO
2.制取某些无水盐晶体:
如加热MgCl2·6H2O制取无水MgCl2,必须在氯化氢气流中加热,否则Mg2+水解生成Mg(OH)2,再加热分解,最终得不到MgCl2。
1.下列有关问题与盐的水解有关的是( D )
①NH4Cl与ZnCl2溶液可作焊接金属时的除锈剂
②NaHCO3与Al2(SO4)3两种溶液可作泡沫灭火剂
③草木灰与铵态氮肥不能混合施用
④实验室中盛放Na2CO3溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞
⑤加热蒸干CuCl2溶液得到Cu(OH)2固体
⑥要除去FeCl3溶液中混有的Fe2+,可先通入氧化剂Cl2,再调节溶液的pH
A.①②③ B.②③④
C.①④⑤ D.①②③④⑤
解析:①NH4Cl和ZnCl2均为强酸弱碱盐,溶液中NH与Zn2+均发生水解反应,溶液显酸性,可以除去金属表面的锈;②HCO与Al3+发生相互促进的水解反应,产生CO2,可作灭火剂;③草木灰的主要成分为K2CO3,水解显碱性,而铵态氮肥水解显酸性,因而二者不能混合施用;④Na2CO3溶液水解显碱性,而磨口玻璃塞中的二氧化硅会与碱反应生成Na2SiO3,将瓶塞与瓶口黏合在一起,因此实验室盛放Na2CO3溶液的试剂瓶应用橡胶塞;⑤CuCl2溶液中存在水解平衡,CuCl2+2H2OCu(OH)2+2HCl,加热时,HCl挥发使平衡不断右移,最终得到Cu(OH)2固体;⑥Cl2能将Fe2+氧化成Fe3+,且没有引入杂质,与盐的水解无关。
2.下列说法中正确的是( C )
A.AlCl3溶液和Al2(SO4)3溶液加热、蒸发、浓缩、结晶、灼烧,所得固体的成分相同
B.配制FeCl3溶液时,将FeCl3固体溶解在硫酸中,然后再用水稀释到所需的浓度
C.向CuCl2溶液中加入CuO或CuCO3,调节pH可除去溶液中混有的Fe3+
D.泡沫灭火器中常使用的原料是碳酸钠和硫酸铝
解析:A项,AlCl3与Al2(SO4)3溶液的水解方程式分别为AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl、Al2(SO4)3+6H2O2Al(OH)3+3H2SO4,加热促进水解,由于盐酸为挥发性酸,硫酸为难挥发性酸,故前者最终产物为Al2O3,后者最终产物为Al2(SO4)3;B项,将FeCl3固体溶解在硫酸中,会引入杂质SO,应溶解在盐酸中;C项,由于Fe3+水解:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,加入CuO或CuCO3消耗H+
,从而使其水解完全,除去Fe3+;D项,为了加快产生CO2的速率,泡沫灭火器中常使用的原料是NaHCO3和Al2(SO4)3,HCO水解结合1个H+生成H2CO3,比Na2CO3反应速率快。
3.化学与社会、生活密切相关。对下列现象或事实的解释正确的是( C )
选项
现象或事实
解释
A
用热的纯碱溶液洗去油污
Na2CO3可直接与油污反应
B
漂白粉在空气中久置变质
漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3
C
施肥时,草木灰(有效成分为K2CO3)不能与NH4Cl混合使用
K2CO3与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效
D
FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作
FeCl3能从含Cu2+的溶液中置换出铜
解析:油脂在NaOH溶液、加热条件下能水解,A项错误;漂白粉中的Ca(ClO)2能与空气中的CO2和水蒸气反应,生成CaCO3和HClO,而HClO不稳定,易分解,CaCl2与CO2不反应,B项错误;K2CO3与NH4Cl混合,会发生相互促进的水解反应,释放出NH3,会降低肥效,C项正确;FeCl3溶液与Cu反应生成FeCl2和CuCl2,并非发生置换反应,D项错误。
4.下列根据反应原理设计的应用,不正确的是( D )
A.CO+H2OHCO+OH- 热的纯碱溶液清洗油污
B.Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+ 明矾净水
C.TiCl4+(x+2)H2O(过量)===TiO2·xH2O↓+4HCl 用TiCl4制备TiO2
D.SnCl2+H2OSn(OH)Cl↓+HCl 配制氯化亚锡溶液时加入NaOH固体
解析:升高温度,促使CO的水解平衡正向移动,溶液中c(OH-
)增大,碱性增强,有利于油污的水解及清洗,A正确;明矾是KAl(SO4)2·12H2O,Al3+发生水解生成Al(OH)3胶体,可吸附水中悬浮杂质,起到净水作用,B正确;TiCl4发生水解反应生成TiO2·xH2O沉淀,经脱水制备TiO2,C正确;SnCl2易发生水解反应,而配制其溶液时,加入NaOH固体,消耗HCl,促使水解平衡正向移动,生成Sn(OH)Cl沉淀,故应加入HCl溶液抑制其水解,D错误。
5.下列物质的水溶液在空气中小心加热蒸干至质量不再减少为止,能得到较纯净的原溶质的是( D )
①CuSO4 ②FeSO4 ③K2CO3 ④Ca(HCO3)2
⑤NH4HCO3 ⑥KMnO4 ⑦FeCl3
A.全部都可以 B.仅①②③
C.仅①③⑥ D.仅①③
解析:FeSO4溶液加热过程中生成Fe(OH)2和H2SO4,又由于Fe(OH)2会被氧化生成Fe(OH)3,故蒸干后得到Fe2(SO4)3和Fe(OH)3的混合物;Ca(HCO3)2受热会分解生成CaCO3;NH4HCO3受热分解;KMnO4受热分解生成K2MnO4和MnO2;FeCl3受热促进水解生成Fe(OH)3和盐酸,而盐酸挥发进一步促进其水解,最终水解彻底,受热分解得到的固体物质是Fe2O3。
6.(1)K2CO3的水溶液蒸干得到的固体物质是K2CO3,原因是尽管加热过程促进水解,但生成的KHCO3和KOH反应后又生成K2CO3。
(2)KAl(SO4)2溶液蒸干得到的固体物质是KAl(SO4)2,原因是尽管Al3+水解,但由于H2SO4为难挥发性酸,最后仍然为KAl(SO4)2。
(3)FeCl2溶液蒸干灼烧得到的固体物质是Fe2O3,原因是Fe2+水解生成Fe(OH)2和HCl,在加热蒸干过程中HCl挥发,Fe(OH)2逐渐被氧化生成Fe(OH)3,Fe(OH)3灼烧分解生成Fe2O3。
(4)亚硫酸钠溶液蒸干灼烧得到的固体物质是Na2SO4,原因是Na2SO3被空气中的O2氧化,发生反应:2Na2SO3+O2===2Na2SO4。
(5)将0.5 mol·L-1的NaClO溶液加热蒸干灼烧最后所得的固体是NaCl,原因是NaClO水解的化学方程式为NaClO+H2O
NaOH+HClO,2HClO2HCl+O2↑,HCl+NaOH===NaCl+H2O,故最终得到NaCl。
(6)将KMnO4溶液加热蒸干、灼烧最后所得的固体是K2MnO4、MnO2,原因是KMnO4加热时发生反应:2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑。
素养 溶液中微粒浓度大小比较
1.电离理论
(1)弱电解质的电离是微弱的,电离产生的微粒都非常少,同时还要考虑水的电离,如氨水溶液中:NH3·H2O、NH、OH-浓度的大小关系是c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(NH)。
(2)多元弱酸的电离是分步进行的,其主要是第一步电离(第一步电离程度远大于第二步电离)。如在H2S溶液中:H2S、HS-、S2-、H+的浓度大小关系是c(H2S)>c(H+)>c(HS-)>c(S2-)。
2.水解理论
(1)弱电解质离子的水解损失是微量的(双水解除外),但由于水的电离,故水解后酸性溶液中c(H+)或碱性溶液中c(OH-)总是大于水解产生的弱电解质的浓度。如NH4Cl溶液中:NH、Cl-、NH3·H2O、H+的浓度大小关系是c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(NH3·H2O)。
(2)多元弱酸根离子的水解是分步进行的,其主要是第一步水解,如在Na2CO3溶液中:CO、HCO、H2CO3的浓度大小关系应是c(CO)>c(HCO)>c(H2CO3)。
1.电荷守恒规律
电解质溶液中,无论存在多少种离子,溶液都是呈电中性,即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数。如NaHCO3溶液中存在着Na+、H+、HCO、CO、OH-,存在如下关系:c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+c(OH-)+2c(CO)。
2.物料守恒规律
电解质溶液中,由于某些离子能够水解,离子种类增多,但元素总是守恒的。如K2S溶液中S2-、HS-都能水解,故S元素以S2-、HS-、H2S三种形式存在,它们之间有如下守恒关系:c(K+)=2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)。
3.质子守恒规律
如Na2S水溶液中的质子转移情况图示如下:
由图可得Na2S水溶液中质子守恒式:c(H3O+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)或c(H+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)。质子守恒的关系式也可以由电荷守恒式与物料守恒式推导得到。
溶液类型
典型实例
离子浓度大小规律
多元弱酸
溶液
0.1 mol·L-1的H2S溶液中:c(H+)>c(HS-)>c(S2-)
显性离子>一级电离离子>二级电离离子
一元弱酸
的正盐溶
液
0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液中:
c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
不水解离子>水解离子>显性离子>水电离出的另一离子
二元弱酸
0.1 mol·L-1
的正盐
溶液
的Na2CO3溶液中:c(Na+)>c(CO)>c(OH-)>c(HCO)>c(H+)
不水解离子>水解离子>显性离子>二级水解离子>水电离出的另一离子
二元弱酸
的酸式盐
溶液
0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液(pH>7):c(Na+)>c(HCO)>c(OH-)>c(H+)>c(CO)
0.1 mol·L-1的NaHSO3(pH<7):c(Na+)>c(HSO)>c(H+)>c(SO)>c(OH-)
根据弱酸酸式酸根电离程度与水解程度大小分析
一元弱
酸和
其正盐
溶液
0.1 mol·L-1 CH3COOH和0.1 mol·L-1 CH3COONa混合溶液c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-)
一般是弱酸的电离程度大于盐的水解程度,溶液显酸性
1.室温下,下列指定溶液中微粒的浓度关系正确的是( C )
A.0.1 mol·L-1的(NH4)2SO4溶液:c(SO)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)
B.0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+c(H2CO3)
C.0.1 mol·L-1明矾溶液中:c(SO)>c(K+)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-)
D.0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液:c(Na+)=c(HCO)+c(H2CO3)+2c(CO)
解析:0.1 mol·L-1的(NH4)2SO4溶液中铵根离子水解,溶液显酸性,但水解程度不大,则c(NH)>c(SO)>c(H+)>c(OH-),A错误;根据质子守恒,应是c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3),B错误;明矾溶液中Al3+发生水解,C正确;由物料守恒知,c(CO)不应乘以2,所以D错误。
2.(2020·济南一模)常温下,下列说法不正确的是( B )
A.0.2 mol·L-1的NaHCO3溶液中:c(Na+)>c(HCO)>c(OH-)>c(H+)
B.0.02 mol·L-1的NaOH溶液与0.04 mol·L-1的NaHC2O4溶液等体积混合:2c(OH-)+c(C2O)=c(HC2O)+2c(H+)
C.叠氮酸(HN3)与醋酸酸性相近,0.1 mol·L-1 NaN3水溶液中离子浓度大小顺序为c(Na+)>c(N)>c(OH-)>c(H+)
D.向氨水中逐滴滴入盐酸至溶液的pH=7,则混合液中c(NH)=c(Cl-)
解析:NaHCO3溶液呈碱性,溶液中离子浓度关系为c(Na+)>c(HCO)>c(OH-)>c(H+),A项正确;混合后得到等物质的量浓度的Na2C2O4、NaHC2O4的混合溶液,根据电荷守恒得:c(OH-)+2c(C2O)+c(HC2O)=c(Na+)+c(H+),根据物料守恒得:2c(Na+)=3[c(C2O)+c(HC2O)+c(H2C2O4)],消去c(Na+),得:2c(OH-)+c(C2O)=c(HC2O
)+3c(H2C2O4)+2c(H+),B项错误;NaN3为强碱弱酸盐,N水解使溶液呈碱性,c(Na+)>c(N)>(OH-)>c(H+),C项正确;根据电荷守恒得:c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),pH=7,则c(OH-)=c(H+),故c(NH)=c(Cl-),D项正确。
[规律小结]
规避等量关系中的2个易失分点,1.电荷守恒式中不只是各离子浓度的简单相加。如2c(COoal(2-,3))的化学计量数2代表一个COoal(2-,3)带2个负电荷,不可漏掉。
2.物料守恒式中,离子浓度系数不能漏写或颠倒。如Na2S溶液中的物料守恒式中,“2”表示c(Na+)是溶液中各种硫元素存在形式的硫原子总浓度的2倍。
3.(2020·银川模拟)常温下,下列有关叙述正确的是( A )
A.0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液和0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液等体积混合c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
B.同浓度的①NH4Cl、②(NH4)2SO4、③NH4HSO4三种溶液中,c(NH)大小顺序为①=②>③
C.Na2CO3溶液中,2c(Na+)=c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)
D.10 mL pH=12的氢氧化钠溶液中加入pH=2的HA至pH刚好等于7,所得溶液体积V(总)≥20 mL
解析:0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液和0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液等体积混合后在溶液中存在电荷守恒,即c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),A正确;相同浓度的①、②、③三种溶液,②溶液中c(NH)最大,①和③比较,③中,NH水解受到抑制,溶液中c(NH)由大到小的顺序排列为②>③>①,B错误;在Na2CO3溶液中,物料守恒关系式为c(Na+)=2c(CO)+2c(HCO)+2c(H2CO3),C错误;10 mL pH=12的氢氧化钠溶液中加入pH=2的HA至pH刚好等于7,如HA为强酸,则V(总)=20 mL,如HA为弱酸,则V(总)<20 mL,所得溶液体积V(总)≤20 mL,D错误。
[规律小结]
不同溶液中同种粒子浓度关系
4.(2020·青岛质检)室温时,将0.10 mol·L-1 NaOH溶液滴入20.00 mL未知浓度的某一元酸HA溶液中,溶液pH随加入NaOH溶液体积的变化曲线如图所示(忽略溶液混合时体积的变化)。当V(NaOH)=20.00 mL(图中c点),二者恰好完全反应。则下列有关说法不正确的是( D )
A.HA为弱酸,其物质的量浓度为0.10 mol·L-1
B.a点时:c(A-)-c(HA)=2c(H+)-2c(OH-)
C.c(HA)+c(A-)+c(Na+)的值:b点近似等于c点
D.d点时:2c(HA)+2c(A-)=3c(Na+)
解析:A项,当V(NaOH)=20.00 mL(图中c点),二者恰好完全反应,所以HA的浓度是0.10 mol·L-1,起始时HA的pH=3,这说明HA为弱酸,正确;B项,a点时HA被中和一半,溶液中的溶质是等浓度的HA、NaA,根据电荷守恒和物料守恒可知溶液中c(A-)-c(HA)=2c(H+)-2c(OH-),正确;C项,b点溶液显中性,c(A-)=c(Na+),则b点溶液中c(HA)+c(A-)+c(Na+)=c(HA)+2c(A-),c点二者恰好反应,根据物料守恒可知c′(HA)+c′(A-)=c′(Na+),因此溶液中c′(HA)+c′(A-)+c′(Na+)的值为2c′(HA)+2c′(A-)=0.10 mol·L-1,由于溶液中A-浓度均远大于HA浓度,所以c(HA)+
c(A-)+c(Na+)的值约等于0.1 mol·L-1,即b点近似等于c点,正确;D项,d点时溶质是氢氧化钠和NaA,二者物质的量之比为1∶2,根据物料守恒可知:3c(HA)+3c(A-)=2c(Na+),错误。
5.(2017·全国卷Ⅱ)改变0.1 mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中的H2A、HA-、A2-的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示[已知δ(X)=
]。下列叙述错误的是( D )
A.pH=1.2时,c(H2A)=c(HA-)
B.lg[K2(H2A)]=-4.2
C.pH=2.7时,c(HA-)>c(H2A)=c(A2-)
D.pH=4.2时,c(HA-)=c(A2-)=c(H+)
解析:A项,根据图像,pH=1.2时,H2A和HA-物质的量分数图像相交,则有c(H2A)=c(HA-),正确;B项,根据pH=4.2点,K2(H2A)=[c(H+)·c(A2-)]/c(HA-)=c(H+)=10-4.2 mol·L-1,lg[K2(H2A)]=-4.2,正确;C项,根据图像,pH=2.7时,H2A和A2-物质的量分数图像相交,则有c(H2A)=c(A2-),HA-曲线位于上方,则有c(HA-)>c(H2A)=c(A2-),正确;D项,根据pH=4.2时,c(HA-)=c(A2-)≈0.05 mol·L-1,而c(H+)=10-4.2 mol·L-1,可知c(HA-)=c(A2-)>c(H+),错误。
6.(2020·南通调研)25 ℃时,用0.050 0 mol·L-1 H2C2O4(二元弱酸)溶液滴定25.00 mL 0.100 0 mol·L-1NaOH溶液所得滴定曲线如图。下列说法正确的是( B )
A.点①所示溶液中:c(H+)+c(H2C2O4)+c(HC2O)=c(OH-)
B.点②所示溶液中:c(HC2O)+2c(C2O)=c(Na+)
C.点③所示溶液中:c(Na+)>c(HC2O)>c(H2C2O4)>c(C2O)
D.滴定过程中不可能出现:c(Na+)>c(C2O)=c(HC2O)>c(H+)>c(OH-)
解析:A项,点①为草酸钠溶液,溶液显碱性,根据质子守恒分析,有c(H+)+2c(H2C2O4)+c(HC2O)=c(OH-),故A错误;B项,点②溶液呈中性,则根据电荷守恒分析,c(OH-)+c(HC2O)+2c(C2O)=c(H+)+c(Na+),因为c(H+)=c(OH-),则有c(HC2O)+2c(C2O)=c(Na+),故B正确;C项,点③为NaHC2O4溶液,溶液呈酸性,说明HC2O的电离大于水解,则电离出的C2O浓度大于水解出的H2C2O4浓度,故C错误;D项,点①为Na2C2O4溶液呈碱性,点②溶液呈中性,为Na2C2O4和NaHC2O4的混合溶液,点③为NaHC2O4溶液,呈酸性,所以介于②和③之间,随着H2C2O4的滴入,NaHC2O4逐渐增多,所以可能出现c(Na+)>c(C2O)=c(HC2O)>c(H+)>c(OH-),故D错误。
7.常温下,将体积为V1的0.100 0 mol·L-1HCl溶液逐滴加入体积为V2的0.100 0 mol·L-1 Na2CO3溶液中,溶液中H2CO3、HCO、CO所占的物质的量分数(α)随pH的变化曲线如图。下列说法不正确的是( D )
A.在pH=10.3时,溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+2c(CO)+c(OH-)+c(Cl-)
B.在pH=8.3时,溶液中:0.100 0 mol·L-1>c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)
C.在pH=6.3时,溶液中,c(Na+)>c(Cl-)>c(HCO)>c(H+)>c(OH-)
D.V1∶V2=1∶2时,c(OH-)>c(HCO)>c(CO)>c(H+)
解析:A项,任何溶液中均存在电荷守恒,则在pH=10.3时,溶液中存在c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+2c(CO)+c(OH-)+c(Cl-),正确;B项,由图可知,在pH=8.3时,该溶液为NaHCO3和NaCl的混合溶液,根据物料守恒可得c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)<0.100 0 mol·L-1,正确;C项,在pH=6.3时,溶液中存在NaHCO3、NaCl和碳酸,该溶液显酸性,则c(H+)>c(OH-),根据化学反应:Na2CO3+HCl===NaCl+NaHCO3、NaHCO3+HCl===NaCl+H2CO3,所以离子浓度大小关系为c(Na+)>c(Cl-)>c(HCO)>c(H+)>c(OH-),正确;D项,V1∶V2=1∶2时,混合后的溶液是等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3、NaCl的混合溶液,Na2CO3和NaHCO3是强碱弱酸盐,水解导致溶液显碱性,CO的水解程度大于HCO的水解程度,则溶液中c(HCO)>c(CO),由于水解程度是微弱的,所以c(HCO)>c(CO)>c(OH-)>c(H+),错误。
[规律小结]
图像粒子浓度比较方法
1.透析分布曲线 奠定思维方向
分布曲线是指以pH为横坐标、分布系数(即组分的平衡浓度占总浓度的分数)为纵坐标的关系曲线。
一元弱酸(以CH3COOH为例)
二元酸(以草酸H2C2O4为例)
注:pKa为电离常数的负对数
δ0为CH3COOH分布系数,
δ1为CH3COO-分布系数
δ0为H2C2O4分布系数,
δ1为HC2O分布系数、
δ2为C2O分布系数
随着pH增大,溶质分子浓度不断减小,离子浓度逐渐增大,酸根离子增多。根据分布系数可以书写一定pH时所发生反应的离子方程式
同一pH条件下可以存在多种溶质微粒。根据在一定pH的微粒分布系数和酸的浓度,就可以计算各成分在该pH时的平衡浓度
2.抓准五个关键点 形成思维模型
以室温时用0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定0.1 mol·L-1 HA溶液为例。
图像粒子浓度比较方法
滴定曲线
关键点
离子浓度关系
原点
(点0)
原点为HA的单一溶液,0.1 mol·L-1 HA溶液pH>1说明HA是弱酸;c(HA)>c(H+)>c(A-)>c(OH-)
反应一
半点
(点①)
两者反应生成等物质的量的NaA和HA混合液,此时溶液pH<7,说明HA的电离程度大于A-的水解程度,c(A-)>c(Na+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-)
中性点
(点②)
此时溶液pH=7,溶液是中性,酸没有完全被中和,c(Na+)=c(A-)>c(HA)>c(H+)=c(OH-)
恰好完
全反应
此时二者恰好完全反应生成NaA,为强碱弱酸盐,溶液显碱性,c(Na
点(点
③)
+)>c(A-)>c(OH-)>c(HA)>c(H+)
过量点
(点④)
此时,NaOH溶液过量,得到NaA与NaOH等物质的量的混合液,溶液显碱性,c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)