盐类水解常见题型的解决技巧
宝威体育(中国)集团有限公司化学组 卢红青
【摘 要】盐类的水解平衡是高考的热点内容之一,也是教学中的重点和难点。在考查内容上有以水解实质及规律为对象的考查,但将水解与弱电解质电离、酸碱中和反应、pH等知识进行综合考查更为常见。
【关键词】盐 水解 电离 pH
历年来,盐类的水解平衡是高考的热点内容之一,也是教学中的重点和难点。高考中的题型以选择题为主,有时也以填空题、简答题形式考查。几乎是每年必考的内容。
随着新课程改革的不断深入,“盐类水解”这个知识点在考查内容上有以水解实质及规律为对象的考查,但将水解与弱电解质电离、酸碱中和反应、pH等知识进行综合考查更为常见。不管是什么知识点,都要求学生在高中三年扎扎实实地打好基础、举一反三的对同类型的题目练习,才达到熟能生巧的效果。
下面根据盐类水解的几个高考考点总结一些解题的思路,熟悉高考常见题型的解决方法及技巧。
考点一:盐类水解对水的电离程度的影响的定性、定量判断
水的电离是电离平衡的一种具体表现形式,从电离平衡的影响因素来思考和理解水的电离平衡的影响因素。如在纯水中加入酸或碱,酸电离出的H+ 或碱电离出OH―均能使水的电离平衡左移,即酸、碱的加入会抑制水的电离,若此时温度不变,则Kw不变。若在纯水中加入能水解的盐,由于水解的实质是盐电离出的弱酸根或弱碱阳离子结合水电离出的H+ 或OH― ,所以水解必会破坏水的电离平衡,使水的电离平衡右移。即盐类的水解促进水的电离。此外,温度的改变也会影响水的电离平衡。
【例1】将1mL0.1mol/L硫酸溶液加水稀释至2000mL,所得溶液由水电离出来的c(H+)水最接近于( )
A.1×10-11mol/L B.1×10-10mol/L C.1×10-8 mol/L D.1×10-4mol/L
【解析】稀释后,溶液中c(H+)=0.1×2×1/2000=10-4mol/L,c(OH-)= 10-14/10-4=10-10mol/L。由(2)式知:c(H+)水=10-10mol/L。
【例2】 20℃时,某溶液中由水电离出的c(OH-)水=10-12mol/L。向该溶液中滴入2~3滴甲基橙溶液后,溶液的颜色可能是 ( )
A.橙色 B.红色 C.蓝色 D.黄色
【解析】c(OH-)水=10-12mol/L,这隐含着两层意思:一是酸溶液中,c(H+)=10-14/10-12=10-2mol/L,pH=2;二是碱溶液中,pH=12。因此,滴入甲基橙后溶液的颜色可能显红色,也可能显黄色。
考点二:水解平衡移动用于某些盐溶液蒸干后产物的判断
在做次类题目时,要注意强酸弱碱盐的金属阳离子易水解,若酸根离子对应的酸是挥发性酸,蒸干后得金属氢氧化物。例如氯化铝得氢氧化铝,而硫酸铝的蒸干还是硫酸铝。强碱弱酸盐的酸根阴离子易水解,酸式盐考虑水解产物或分解,例如碳酸钠蒸干是碳酸钠,碳酸氢钠蒸干分解得碳酸钠。双水解的蒸干得水解产物。易氧化的蒸干得氧化产物,如硫酸亚铁得硫酸铁,亚硫酸钠得硫酸钠。
【例3】
①碳酸钾与水溶液蒸干得到固体物质是 ,原因是_______________。
②Kal(SO4)2溶液蒸干得到的固体物质是______________,原因是______________。
③碳酸氢钡溶液蒸干得到的固体物质是 ,原因是 。
④亚硫酸钠溶液蒸干得到的固体物质是 ,原因是_____________。
⑤氯化铝溶液蒸干得到的固体物质是 ,原因是______________。
【解析】本题涉及的知识范围较广,除了盐的水解外,还应考虑到盐的热稳定性,还原性等。
①K2CO3,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。
②KAl(SO4)2·2H2O,原因是尽管Al3+水解,但由于H2SO4为难挥发酸,最后仍然为结晶水合物。注意湿度过度,会脱去结晶水。
③BaCO3 Ba2(HCO3)2 === BaCO3↓+CO2↑+H2O
④Na2SO4,2Na2SO3+O2===2Na2SO4
⑤Al(OH)3, 加热,使HCl挥发,促进水解进行到底
考点三:溶液中pH大小的比较
根据pH的定义:pH=-lg{c(H+)},溶液pH计算的核心是确定溶液中c(H+)的相对大小。具体地,酸性溶液必先确定溶液中c(H+),碱性溶液必先确定c(OH―),再由c(H+)·c(OH-)= Kw换算成c(H+),然后进行pH的计算。同时要记住盐类水解的强弱规律:“有弱才水解,都弱都水解,越弱越水解,谁强显谁性。”
若是酸式盐水解,要注意两点:① 强酸酸式盐溶液呈强酸性。如NaHSO4、NH4HSO4;②强碱弱酸酸式盐溶液显何性,必须比较其阴离子的电离程度和水解程度。若电离程度>水解程度,则溶液显酸性,如NaH2PO4、NaHSO3。若电离程度<水解程度,则溶液显碱性,如NaHCO3、NaHS。
【例4】①正盐KX、KY、KZ的溶液物质的量浓度相同,其pH值分别为7、8、9,则HX、HY、HZ的酸性强弱的顺序是________________。
②相同条件下,测得①NaHCO3 ②CH3COONa ③NaAlO2三种溶液的pH值相同。那实验么它们的物质的量浓度由大到小的顺序是_______________。
【解析】①根据“越弱越水解”规律,当盐的浓度相同时,pH值越大,则对应离子的水解程度越大,所以酸性:HX>HY>HZ
②因为电离程度CH3COOH>HAlO2所以水解程度NaAlO2>NaHCO3>CH3COON2在相同条件下,要使三种溶液pH值相同,只有浓度②>①>③
【例5】浓度为0.1mol/L的8种溶液:①HNO3 ②H2SO4③HCOOH ④Ba(OH)2 ⑤NaOH ⑥CH3COONa ⑦KCl ⑧NH4Cl溶液pH值由小到大的顺序是(填写编号)____________。
【解析】答案:②①③⑧⑦⑥⑤④。
相同的物质的量浓度的各种电解溶液的pH值大小比较有以下一般规律:
(1)同物质的量浓度的酸及水解呈酸性的盐溶液,其pH值的关系一般是:
二元强酸<一元强酸<弱酸<水解显酸性的盐溶液;
(2)同物质的量浓度的碱及水解呈碱性的盐溶液,其pH值的关系一般是:
二元强碱>一元强碱>弱碱>水解呈碱性的盐溶液;
(3)强酸弱碱盐,碱越弱,水溶液酸性越强;弱酸强碱盐,酸越弱,溶液碱性越强。
(4)同物质的量浓度的多元弱酸及其盐水溶液的pH关系要具体问题具体分析。
考点四:盐溶液或混合溶液离子浓度大小的比较及排序
判断盐溶液中各种离子浓度的大小关系,要从盐的组成、水的电离、盐是否水解等方面综合考虑,并注意守恒法的应用(电荷守恒和元素守恒),对于弱酸(碱)及其强碱(酸)盐的混合物,一般说来优先考虑盐对弱酸(碱)电离平衡的影响,忽略盐的水解。如NH4Cl与NH3水的混合物,一般只考虑氨水的电离而忽略铵离子的水解。
【例6】HA为酸性略强与醋酸的一元弱酸,在0.1 mol·L-1 NaA溶液中,离子浓度关系正确的是 ( )
A.c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(OH-) B.c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)
C.c(Na+)+ c(OH-)= c(A-)+ c(H+) D.c(Na+)+ c(H+) = c(A-)+ c(OH-)
【解析】A明显错误,因为阳离子浓度都大于阴离子浓度,电荷不守恒;D是电荷守恒,明显正确。NaA的水解是微弱的,故c(A-)>c(OH-),B错;C的等式不符合任何一个守恒关系,是错误的。答案:D
【例7】明矾溶于水所得溶液中离子浓度关系正确的是( )
A.c(SO42—)=c(K+)=c(Al3+)>c(H+)>c(OH—)
B.c(SO42—)>2 c(K+)>c(Al3+)>c(OH—) >c(H+)
C.
D.c(SO42—)+ c(OH—)= c(K+)+ c(Al3+)+ c(H+)
【解析】明矾为KAl(SO4)2·12H2O,溶于水店,K+,SO42—均不水解,但Al3+要水解,故c(K+)>c(Al3+),溶液呈酸性,结合该盐的组成,可知C正确,溶液中阴、阳离子电荷守恒的方程式为:2 c(SO42—)+ c(OH—)= c(K+)+3 c(Al3+)+ c(H+),故D错误。
考点五:离子共存、溶液的配制等
在化学第一册第一章已经学过离子共存问题,如产生气体、沉淀、水等而不能大量共存。学了盐类水解知识以后,某些离子间因发生又水解而在溶液中不大量共存,如①Al3+与S2—、HS—、CO32—、HCO3—、AlO2,SiO32—、ClO—、C6H5O—等不共存;②Fe3与CO32—、HCO3—、AlO2—、ClO—等不共存;③NH4+与ClO—、SiO32—、AlO2—等不共存。所以,能发生双水解反应,首先是因为阴、阳离子本身单一水解程度相对较大,其次水解一方产生较多,H+,另一方产生较多OH—,两者相互促进,使水解进行到底。
同样,在配制FeCl3、AlCl3、CuCl2、SnCl2等溶液时为防止水解,常先将盐溶于少量相应的酸中,再加蒸馏水稀释到所需浓度。制备氢氧化铁胶体时要考虑水解。利用加热促进水解来制得胶体。FeCl3+3H2O=Fe(OH)3(胶体)+3HCl
【例8】下列说法正确的是( )
【例9】下列各组离子,能在溶液中大量共存的是
A.
C.
【解析】答案:D。A项Mg2+水解呈酸性,AlO2—水解呈碱性,Mg2+与AlO2—发生双水解,Mg2++2AlO2—+4H2O====2Al(OH)3↓+Mg(OH)2↓不能大量共存;A项错误;B项在酸性条件下NO3—具有强氧化性,Fe2+与NO3—不能大量共存B项错误;C项NH4+与OH—结合成弱电解质NH3·H2O不能大量共存,C项错误;答案选D。