鹽類水解知識及其應(yīng)用
教學(xué)目標(biāo)
知識技能:使學(xué)生掌握鹽類水解的實質(zhì)和規(guī)律,并能夠運用水解規(guī)律及平衡知識解釋、說明有關(guān)化學(xué)事實。
能力培養(yǎng):創(chuàng)設(shè)問題情景,引導(dǎo)學(xué)生注重掌握知識的準(zhǔn)確性,培養(yǎng)學(xué)生運用知識邏輯推理,解決新問題的能力。
科學(xué)思想:通過實驗及問題討論,加強學(xué)生對現(xiàn)象與本質(zhì)的辯證關(guān)系的理解,使學(xué)生學(xué)會用實驗方法和邏輯推理去探究物質(zhì)之間的內(nèi)在聯(lián)系。
科學(xué)品質(zhì):通過對水解知識的拓展與遷移,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲,讓學(xué)生自己設(shè)計實驗,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性和嚴謹求實的科學(xué)品質(zhì)。
科學(xué)方法:分析推理,遷移應(yīng)用及科學(xué)抽象。
重點、難點 水解規(guī)律的綜合應(yīng)用及準(zhǔn)確的分析表述。
教學(xué)過程設(shè)計
教師活動
【引言】
我們已經(jīng)知道鹽溶液不一定是中性溶液,其原因是由于鹽類的水解。本次課的內(nèi)容是復(fù)習(xí)水解實質(zhì)、規(guī)律及相關(guān)知識在解決實際問題中的應(yīng)用。
學(xué)生活動
回憶思考有關(guān)鹽類水解的概念及其規(guī)律。
【投影演示】
(1)少量CH3COONa固體投入盛有無水乙醇的培養(yǎng)皿,滴加幾滴酚酞,然后再加入少量水。(2)少量鎂粉投入盛有NH4Cl水溶液的培養(yǎng)皿。
【提問】
請結(jié)合兩個實驗現(xiàn)象,分析、解釋其本質(zhì)原因,并寫出有關(guān)離子方程式。
觀察實驗,記錄現(xiàn)象:
(1)開始酚酞不變色,加水后變紅色;
(2)有氣泡產(chǎn)生。
討論分析現(xiàn)象得出:
實驗(1)CH3COO-與水電離出的H+結(jié)合生成CH3COOH,而使水的電離平衡向右移動,溶液顯堿性。因此鹽類水解,水也是必要的反應(yīng)物之一。
CH3COO-+H2O
CH3COOH+
實驗(2)NH4+水解,使溶液顯酸性,鎂與水解產(chǎn)生的氫離子發(fā)生置換反應(yīng)生成氫氣。
NH4+H2ONH3?H2O+H+
Mg+2H+=Mg2++H2↑
由于水解平衡的正向移動,產(chǎn)生的氣體中除氫氣可能也有氨氣。
歸納小結(jié):
【板書】一、鹽類水解的實質(zhì)
【投影】例1
現(xiàn)有酚酞、石蕊、0.1mol/L氨水、氯化銨晶體、0.1mol/L鹽酸、熟石灰和蒸餾水,若僅用上述試劑怎樣用簡單實驗方法證明氨水是弱堿?請討論可能的實驗方案。
適時引導(dǎo)學(xué)生分析、表述。
討論并提出方案:
方案(1)取少量氨水,滴加酚酞,溶液呈紅色,然后向其中加人少量CH3COONH4晶體,振蕩,可看到紅色變淺,說明氨水中存在電離平衡,氨水為弱堿。
方案(2)取少量NH4Cl晶體溶于水,滴加石蕊試液,溶液顯紅色,說明NH4+水解生成了NH3?H2O和HCl,從而破壞了水的電離平衡,亦說明氨水是弱堿。
方案(3)將 0.1mol/L NH3? H2O與0.1mol/L鹽酸等體積混合,再滴加石蕊試劑,溶液顯紅色,說明NH4+水解破壞了水的電離平衡,從而說明氨水是弱堿。
【提問】
三種實驗方案分別從哪兩個方面來證明氟水是弱堿?
討論回答:證明氨水是弱堿,可通過兩條途徑:
一是證明氨水中存在電離平衡,如方案(1)。另一是證明NH4+作為弱堿陽離子能破壞水的電離平衡發(fā)生水解反應(yīng),如方案(2)、(3)。
【投影】例2
【啟發(fā)引導(dǎo)】
若pH均等于4的HCl溶液和NH4Cl溶液,水的電離度大小又如何呢?
思考分析:一同學(xué)黑板表述。
NaOH電離出OH-抑制水的電離,其溶液中H+完全來自水的電離,[H+]水=10-11mol/L=[OH-]水、NaCN中CN-水解生成HCN,促進水的電離,其中OH-完全來自水的電離,[OH-]水=10-3mol/L。
NaOH溶液中:
NaCN溶液中:
【提問】
通過比較歸納,在水中加酸、加堿、加某些鹽,對水的電離平衡分別產(chǎn)生怎樣的影響?
【過渡】
在前面的學(xué)習(xí)中,我們總結(jié)過鹽類水解的規(guī)律,請同學(xué)們回憶鹽類水解有哪些規(guī)律。
【過渡】
下面我們來探討應(yīng)用水解規(guī)律分析解決具體問題。
歸納回答:
在水中加酸、加堿,會抑制水的電離,使水電離度減小。水中加入強酸弱堿鹽或強堿弱酸鹽,會促進水的電離,使水的電離度增大。
回憶鹽類水解規(guī)律:
1.誰弱誰水解,誰強顯誰性,越弱越水解,都弱都水解,兩強不水解。
2.大多數(shù)鹽水解程度較小,多元弱酸的酸根分步水解,以第一步水解為主。
為主,溶液顯酸性。
【板書】二、水解規(guī)律及其應(yīng)用
1.解釋說明化學(xué)事實
【投影演示】
(1)向盛有少量Mg(OH)2 懸濁液培養(yǎng)皿中加入適量的飽和氯化銨溶液。
(2)向盛有FeCl3溶液的培養(yǎng)皿中滴加少量NaHCO3溶液。
【提問】
請結(jié)合兩個實驗現(xiàn)象討論分析并解釋說明為什么實驗(1)Mg(OH)2懸濁液變澄清?
觀察實驗,記錄現(xiàn)象:
(1)溶液變澄清。
(2)有少量氣泡產(chǎn)生,溶液呈淺棕紅色。
討論解釋其原因:
同學(xué)甲:實驗(1)中存在Mg(OH)2的溶解、結(jié)晶平衡: Mg(OH)2(固) Mg2++2OH-。
當(dāng)加入NH4Cl時,由于NH4+水解
NH4++H2ONH3?H2O+H+,使溶液呈酸性。
H++OH-=H2O,從而使溶液中[OH-]減小,促進Mg(OH)2溶解,使溶液澄清。
同學(xué)乙:實驗(1)中加入NH4Cl后,溶液中NH4+可與OH-結(jié)合從而使Mg(OH)2的溶解平衡右移使溶液澄清。
【追問】
甲、乙同學(xué)的兩種解釋誰的更有道理?啟發(fā)引導(dǎo)分析實驗(1)Mg(OH)2和 NH3? H2O哪個堿性更弱?
思考、討論。
討論回答:
實驗方案:向盛有少量Mg(OH)2懸濁液的培養(yǎng)皿中加入CH3COONH4 固體,觀察懸濁液是否變澄清。
【追問】
能否通過實驗來進一步驗證甲、乙同學(xué)的解釋哪個合理?請同學(xué)設(shè)計實驗方案,并說明理由。
解釋說明:CH3COONH4屬弱酸弱堿鹽,雖強烈水解但溶液呈中性。同時,CH3COONH4溶液中也有大量NH4+,若Mg(OH)2沒有溶解,說明甲同學(xué)的解釋正確。若Mg(OH)2溶解,則說明乙同學(xué)的解釋正確。
【投影演示】
根據(jù)同學(xué)的實驗方案演示實驗,并肯定學(xué)生的分析解釋。
觀察并記錄實驗現(xiàn)象:
Mg(OH)2懸濁液變澄清。
【評述】
實驗說明乙同學(xué)的解釋更合理。NH4+與OH-結(jié)合生成更難電離的NH3?H2O,從而使Mg(OH)2 的溶解平衡右移溶液變澄清。
【提問】
實驗( 2)向FeCl3溶液中滴加NaHCO3 為什么有少量氣泡逸出,溶液變?yōu)闇\棕紅色?
討論解釋其原因:
堿性,由于H++OH-=H2O使兩水解平衡均正向移動,因此產(chǎn)生的氣體為CO2,溶液淺棕紅色為Fe(OH)3膠體的顏色。
【投影】例3
為了同時對農(nóng)作物施用分別含有N、P、K三種元素的化肥,對于下列幾種化肥①K2CO3,②KCl, ③Ca(H2PO4)2 ,④(NH4)2SO4,⑤氨水,你認為怎樣搭配是最合理的?分析解釋其理由。
討論分析并回答:
N、P、K三種元素均為最佳組合,因此肯定有Ca(H2PO4)2,
失去磷肥功效,而氨水、K2CO3 的水溶液均顯堿性,亦有相同影響。因此最佳組合為KCl、Ca(H2PO4)2、(NH4)2SO4,即②、③、④。
【投影】例4
城市自來水廠供給居民的生活用水,常先用氯胺NH2Cl(強氧化劑作用相當(dāng)于氯氣)再用綠礬FeSO4?7H2O來消毒、凈化、改善水質(zhì)。試根據(jù)水解原理分析解釋其原因,寫出其方程式。
分析討論:
NH2Cl作用相當(dāng)于氯氣, Cl2+H2O= HCl+HClO。因此,NH2Cl+H2O=NH3+HClO,HClO具有強氧化性,可消毒殺菌,也可將FeSO4中Fe2+氧化為Fe3+。生成的Fe3+水解Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+,產(chǎn)生的Fe(OH)3膠體具有吸附作用,可凈化改善水質(zhì)。
【投影】例5
試分析將下列物質(zhì)的水溶液蒸干灼燒,最后得到的固體物質(zhì)是什么?
解釋原因。
(1)AlCl3
(2)KAl(SO4)2
(3)K2CO3
討論回答:
(1)得Al2O3固體;Al3+發(fā)生水解生成Al(OH)3和HCl,由于加熱時HCl不斷揮發(fā),促進水解平衡正向移動,而Al(OH)3在灼燒時分解,因此,最終為Al2O3固體。
(2)得KAl(SO4)2;盡管Al3+水解生成Al(OH)3和H2SO4,但由于H2SO4是高沸點酸,不易揮發(fā),K2SO4不水解,也不易分解,加熱最終只是把水蒸去,因此仍得KAl(SO4)2 固體。
(3)得K2CO3固體;盡管加熱過程促進K2CO3水解,但K2CO3水解生成的KHCO3與KOH反應(yīng)后仍為K2CO3。
適時引導(dǎo)討論并給予肯定和表揚。
【投影】例6
由一價離子組成的四種鹽溶液AC、BD、AD、BC,濃度均為0.1mol/L,在室溫下前兩種溶液的pH=7,第三種溶液pH>7,最后一種溶液pH<7。根據(jù)水解規(guī)律分析這四種鹽中陰陽離子所對應(yīng)的酸、堿的相對強弱是怎樣的?
【提問】
1.根據(jù)例6的分析,能水解的鹽溶液的酸堿性與其組成有何關(guān)系?
討論分析:
由于AC溶液pH=7,AD溶液pH>7,
說明D-為弱酸根離子,且D-的水解程度大于C-,因此,它們相應(yīng)酸的酸性:HC>HD。又因AC溶液pH=7,BC溶液pH<7,說明B+為弱堿陽離子,且水解程度大于A+,因此,它們相應(yīng)堿的堿性:AOH>BOH。
討論回答:
1.根據(jù)水解規(guī)律,“越弱越水解,兩強不水解”,強堿弱酸鹽溶液的堿性越強,其相應(yīng)弱酸的酸性就越弱。同理,強酸弱堿鹽溶液的酸性越強,其相應(yīng)弱堿的堿性就越弱。
2.pH=7的鹽溶液一定是強酸強堿鹽嗎?
舉例說明。
2.鹽溶液pH=7不一定是不水解的強酸強堿鹽,例如CH3COONH4在水溶液中NH4+、CH3COO-都要發(fā)生水解,水解所產(chǎn)生的CH3COOH和NH3?H2O在相同條件下電離度幾乎相等,因此溶液也呈中性。
3.酸式鹽的水溶液一定顯酸性嗎?舉例說明:對于酸式鹽溶液酸堿性的判斷,取決于酸式酸根電離與水解程度的相對大小。
3.例如NaHSO4、HSO4-只電離不水解,溶液呈酸性。 NaHCO3、NaHS、Na2HPO4中的酸式酸根離子水解程度大于其電離程度,溶液呈堿性。而NaH2PO4中H2PO4-的電離程度大于水解程度,因此溶液顯酸性。
【過渡】
電解質(zhì)溶液中有關(guān)離子濃度大小的比較是近年高考題中常涉及的考題。
【板書】
2.溶液中微粒濃度大小的比較
【投影】例7
下列溶液中,離子濃度大小的排列順序錯誤的是 [ ]
A.0.1mol/L氯化銨溶液中
[Cl-]>[NH4+]>[H+]>[OH-]
B.0.1mol/L碳酸氫鈉溶液中
C.pH=2鹽酸與pH=12氨水等體積混合
[Cl-]>[NH4+]>[H+]>[OH-]
D.0.2 mol/LCH3COOK和HCl等體積混合
[CH3COO-]>[Cl]>[CH3COOH]>[H+]
討論分析:
根據(jù)NH4Cl的電離及炔NH4+水解溶液呈酸性,因此A正確。而
C中pH=2鹽酸[H+]=1.0×10-2= [HCl],而pH=12的氨水[OH-]=1.0 ×10-2,但[NH3?H2O]則遠大于1.0×10-2,等體積混合后,因氨水過量,在NH4Cl與氨水的混合液中,溶液顯堿性。所以[NH4+]>[Cl-]>[OH-]>[H+],C錯誤。
D中CH3COOK+HCl=KCl+CH3COOH,且知,CH3COOK過量,反應(yīng)后溶液中CH3COOK、CH3COOH、KCl物質(zhì)的量相等,由于CH3COOH的電離和CH3COO-的水解程度均很小,且此時CH3COOH的電離占主導(dǎo)地位。因此[CH3COOH]>[H+]、[H+]>[OH-],又因[Cl-]=0.05 mol/L、[CH3COO-]>0.05 mol/L、[CH3COOH]<0.05 mol/L,因此D正確。
答案為C。</PGN0090.TXT/PGN>
【提問】
根據(jù)對例7的討論分析:
1.判斷能水解的鹽溶液中離子濃度大小時要明確哪些平衡關(guān)系?
2.兩溶液相互混合后,判斷離子濃度大小時要注意什么問題?
討論回答:
1.鹽的電離平衡、水的電離平衡、鹽中弱酸離子或弱堿離子的水解平衡。
2.兩溶液混合后離子濃度大小的比較,要首先分析相互間反應(yīng)時是弱酸(或弱堿)剩余,雖然生成的鹽的水解也要考慮,但剩余弱酸(或弱堿)的電離占主導(dǎo)地位。
【過渡】
在比較溶液中離子濃度時還常常用到電解質(zhì)溶液中的兩個重要守恒關(guān)系:電荷守恒,物料守恒。
【板書】
電荷守恒:電解質(zhì)溶液中陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負電荷總數(shù)。
物料守恒:某一分子或離子的原始濃度應(yīng)等于它在溶液中各種存在形式的濃度之總和,即元素的原子守恒。
抄寫筆記。
【投影】例8
在Na2S溶液中下列關(guān)系不正確的是
A.[Na+]=2[HS-]+2[S2-] +[H2S]
B.[Na+]+[H+]=[
C.[Na+]>[S2-]>[OH-]>[HS-]
D.[
【啟發(fā)引導(dǎo)】
解答這類題目的思路是:首先確定溶液中各平衡關(guān)系及其微粒,然后再分析微粒間的各種守恒關(guān)系。
討論分析:
Na2S溶液中存在下列平衡:
Na2S=2Na++S2- H2O H++OH-
S2-+H2O
HS-+
HS-+H2O
H2S+
①根據(jù)電荷守恒:
[Na+]+[H+]=2[S2-]+[HS-]+[OH-],所以B正確。
②根據(jù)物料守恒:(鈉與硫的物質(zhì)的量2∶1)
[Na+]=2[S2-]+2[HS-]+2[H2S],所以A錯誤。
根據(jù)由水電離產(chǎn)生H+與OH-守恒:(①、②兩式相減)
[OH-]=[HS-]+[H+]+2[H2S],所以D錯誤。
答案為A、D。</PGN0091.TXT/PGN>
【投影】例9
將標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為2.24LCO2緩緩?fù)ㄈ?00mL1mol/LNaOH溶液中(溶液體積變化忽略不計),反應(yīng)結(jié)束后,溶液中有關(guān)離子物質(zhì)的量濃度的關(guān)系正確的是 [ ]
討論分析:
CO2=0.01 mol NaOH=0.1mol
根據(jù)碳元素的原子守恒:
答案為A、D。
【投影】例10
已知一溶液中有四種離子:X+、Y-、H+、OH-,下列分析結(jié)果肯定錯誤的是 [ ]
A.[Y-]>[X+]>[H+]>[OH-]
B.[X+]>[Y-]>[OH-]>[H+]
C.[H+]>[Y-]>[X+]>[OH-]
D.[OH-]>[X+]>[H+]>[Y-]
討論分析:
題目中四種離子在溶液中一定存在電荷守恒。
即[X+]+[H+]=[Y-]+[OH-],
根據(jù)此等式分析四個選項,
對A選項[Y-]>[X+],必有[H+]>[OH-];
對B選項[X+]>[Y-],必有[OH-]>[H+],才能使等式成立;
對C選項[H+]>[Y-],必有[OH-]>[X+],所以C選項錯誤;
對D選項[OH-]>[X+],必有[H+]>[Y-],這樣等式成立。
答案為C。
【歸納】
電解質(zhì)溶液中離子濃度大小的比較盡管復(fù)雜,但解題關(guān)鍵是抓住平衡主線,認真分析并按照離子的電荷守恒,物料守恒(元素的原子守恒)理清關(guān)系,就可快速解答。
精選題
一、選擇題
1.等體積下列溶液中,陽離子的總物質(zhì)的量最大的是 [ ]
A.0.2mol/LCuSO4
B.0.1mol/LNa2CO3
C.0.2mol/LKCl
D.0.1mol/LNa2SO4
2.濃度為0.1mol/L的下列各物質(zhì)的溶液中,[NH4+]最大的是 [ ]
A.NH4Cl
B.NH4HSO4
C.NH3?H2O
D.CH3COONH4
3.25℃,在0.1mol/L NaX溶液中,水的電離度為a1;在0.1mol/L鹽酸中,水的電離度為a2,若a1/a2=109,則NaX溶液的pH約為 [ ]
A.5 B.7 C.10 D.11
4.混合Na2S跟NaHS兩溶液,且濃度相等,此混合液中,下列關(guān)系一定正確的是 [ ]
A.[Na+]+[H+]=2[S2-]+[HS-]+[
B.[Na+]>[HS-]>[S2-]>[OH-]
C.[Na+]=[S2-]+[HS-]+[H2S]
D.[HS-]>[H+]>[OH-]>[Na+]
5.已知0.1mol/L的HCN溶液pH=4,0.1mol/L的NaCN溶液的pH=12,F(xiàn)將0.2mol/L的HCN溶液和0.1mol/L的NaOH溶液等體積混合后,溶液中各種離子濃度關(guān)系正確的是 [ ]
A.[Na+]>[CN-]>[OH-]>[H+]
B.[Na+]>[CN-]>[H+]>[OH-]
C.[CN-]+[OH-]>[Na+]+[H+]
D.[CN-]>[Na+]>[H+]>[OH-]
6.下列各組離子中在堿性條件下可以共存,而加入鹽酸后會產(chǎn)生氣體和沉淀的是 [ ]
7.20℃,兩種一元弱酸的鈉鹽NaX和NaY,已知往NaX溶液中通入CO2只能生成HX和NaHCO3;往NaY溶液中通入CO2能生成HY和Na2CO3,下列說法正確的是 [ ]
A.酸性HX>HY
C.溶液的堿性NaX>Na2CO3>NaY>NaHCO3
D.HX和HY酸性相同,但比H2CO3弱
8.NH4Cl溶于D2O中,反應(yīng)生成的一水合氨與水合氫離子均正確的是 [ ]
A.NH2D?H2O和D3O+
B.NH3?D2O和HD2O+
C.NH3?HDO和D3O+
D.NH2D?H2O和H2DO+
9.某種一元酸(HA)溶液,加入一種強堿(MOH)溶液,反應(yīng)后溶液呈中性,下列判斷正確的是 [ ]
A.所用酸一定過量
B.生成的鹽一定不水解
C.酸與堿一定等物質(zhì)的量混合
D.反應(yīng)后溶液中必存在[A-]=[M+]
二、非選擇題
10.將位于同一周期的主族元素A和B的氯化物AClx和BCly配制成等物質(zhì)的量濃度的溶液,測得AClx溶液的pH小于BCly溶液的pH。試判斷A、B兩元素原子序數(shù)的大小關(guān)系____。
11.pH=2的某酸HnA與pH=12某堿B(OH)m等體積混合后,溶液的pH=8。
(1)反應(yīng)所生成正鹽的化學(xué)式為____。
(2)該鹽中______離子一定能水解,水解離子方程式為____。
12.已知①ZnCl2?xH2O易溶于水,且其濃水溶液呈強酸性;②SOCl2極易和水發(fā)生反應(yīng):SOCl2+H2O=SO2+2HCl,實驗室制無水氯化鋅是采用ZnCl2?xH2O與SOCl2混合加熱的方法。試回答:
(1)混合加熱時發(fā)生反應(yīng)的方程式______。
(2)SOCl2的作用____。
13.某二元弱酸溶液按下式發(fā)生一級和二級電離:H2A H++HA-、HA- H++A2-。
已知相同濃度時的電離度,a(H2A)>a(HA-),設(shè)有下列四種溶液:
A.0.01 mol/L的H2A溶液
B.0.01mol/L的NaHA溶液
C.0.02mol/L的HCl與0.04 mol/L的NaHA溶液等體積混合液
D.0.02 mol/L的NaOH與0.02mol/L的NaHA溶液等體積混合液
據(jù)此填寫下列空白(填代號):
(1)[H+]最大的是______,最小的是______。
(2)[H2A]最大的是______,最小的是______。
(3)[A2-]最大的是______,最小的是______。
答 案
一、選擇題
1.A 2.B 3.C 4.A 5.A 6.C 7.A 8.C 9.D
二、非選擇題
10.A<B
11.(1)BnAm(2)An- An-+H2O=HA(n-1)+OH-
12.(1)ZnCl2?xH2O+xSOCl2=ZnCl2+xSO2+2xHCl
(2)先奪取了ZnCl2?xH2O中的結(jié)晶水,且與水反應(yīng)生成了鹽酸,從而抑制了氯化鋅的水解。
13.(1)A、D(2)C、D(3)D、A
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