題目列表(包括答案和解析)
3.兩鹽混合既促進(jìn)水解又促進(jìn)電離的討論:
如將0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液(pH均為8)與同物質(zhì)的量濃度的NaAlO2溶液(pH約為11)等體積混合,只產(chǎn)生白色沉淀Al(OH)3而無氣體產(chǎn)生。其原因是:AlO
和HCO
都可以水解,且溶液均為堿性,但AlO
水解程度大于HCO
:
![]()
AlO
+2H2O Al(OH)3+OH- HCO
+H2O H2CO3+OH-
使得NaHCO3水解不僅受到限制而且又促進(jìn)如下反應(yīng):HCO
+OH-====CO
+H2O的發(fā)生,因此上述鹽溶液的混合是既促進(jìn)了AlO
的水解,又促進(jìn)了HCO
的電離。同理AlO
的水解可促進(jìn)HS-、HSO
、H2PO
等的電離;PO
的水解與H2PO
的電離也可互相促進(jìn)。
2.兩種鹽溶液混合促進(jìn)水解的討論
鹽溶液混合能相互促進(jìn)水解且趨于完全時(shí)稱之為雙水解。并不是所有的弱酸鹽和弱堿鹽溶液相混合都能發(fā)生雙水解反應(yīng)。因?yàn)槿跛彡庪x子水解可使溶液呈堿性即:
An-+H2O HA-(n-1)+OH-
弱堿陽離子水解可使溶液呈酸性即:
Bm++mH2O B(OH)m+mH+
當(dāng)弱酸陰離子和弱堿陽離子同在一水溶液中時(shí),其水解可相互促進(jìn),但這只是具備發(fā)生雙水解反應(yīng)的必要條件。溶液中存在弱酸HA-(n-1)與弱堿B(OH)m、H+與OH-發(fā)生中和反應(yīng)的兩種趨勢(shì),若HA-(n-1)與B(OH)m反應(yīng)趨勢(shì)大于H+與OH-反應(yīng)趨勢(shì)時(shí),則雙水解反應(yīng)不能發(fā)生;反之發(fā)生雙水解反應(yīng),即雙水解反應(yīng)的充分條件是水解產(chǎn)生的弱酸和弱堿不再發(fā)生中和反應(yīng)。只有具備充分必要條件時(shí)才能發(fā)生雙水解反應(yīng)。如Al3+與CO
、HCO
、SiO
、AlO
、SO
、HSO
、S2-、HS-、ClO-等;Fe3+與CO
、HCO
、SiO
、AlO
、ClO-等;NH
與AlO
、SO
等均能發(fā)生趨于完全的雙水解反應(yīng)。
1.對(duì)鹽類水解程度的理解:
鹽類水解反應(yīng)是中和反應(yīng)的逆反應(yīng),即:
酸+堿
鹽+水
不論從酸、堿反應(yīng)開始,還是從鹽水解反應(yīng)開始,一定條件下都能達(dá)到平衡。若鹽的水解程度對(duì)某化學(xué)現(xiàn)象的產(chǎn)生起積極作用,則考慮鹽的水解;若鹽的水解程度對(duì)化學(xué)現(xiàn)象的產(chǎn)生不起積極作用,則不考慮水解。鹽的水解程度主要決定于鹽的結(jié)構(gòu),次要決定于外部條件。
中和反應(yīng)的趨勢(shì)(強(qiáng)對(duì)強(qiáng)易反應(yīng)、強(qiáng)對(duì)弱能反應(yīng),弱對(duì)弱慢反應(yīng))越大,程度越深,則水解反應(yīng)的趨勢(shì)(兩強(qiáng)不水解,強(qiáng)弱能水解,兩弱易水解)越小,程度越淺。見下表:
某些鹽的水解情況
|
名稱 |
0.1 mol·L-1溶液 |
|
|
h(水解度) |
pH |
|
|
NH4Cl CH3COONa NaHCO3 Na2CO3 CH3COONH4 |
0.0085% 0.0085% 0.048% 4.2% 0.56% |
5.1 8.8 8 11.6 ≈7 |
由此可見,對(duì)一般鹽(特別是強(qiáng)酸弱堿鹽和強(qiáng)堿弱酸鹽)通常情況下水解趨勢(shì)不大,其逆反應(yīng)(中和反應(yīng))趨勢(shì)較大。對(duì)0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液堿性已較強(qiáng),但水解程度僅有4.2%。對(duì)一般弱酸弱堿鹽類通常情況下水解程度也較小,如0.1 mol·L-1 CH3COONH4溶液水解度只有0.56%。所以,通?荚嚨乃庵粵Q定溶液的酸堿性和溶液中離子濃度(或排序問題)。
但有部分弱酸弱堿鹽水解程度較大,如Al2(CO3)3、Al2S3、(NH4)2S等,由于它們的陰陽離子水解產(chǎn)物是易揮發(fā)的氣體或沉淀,離開平衡體系而促進(jìn)水解反應(yīng)進(jìn)行完全。如:
2Al3++3S3-+6H2O====2Al(OH)3↓+3H2S↑
因此,Al2(CO3)3、Al2S3幾乎百分之百完全水解,不能存在于水溶液中。(NH4)2S溶液的水解度高達(dá)99.9%。
解此類題的關(guān)鍵是抓住溶液呈中性(即陰、陽離子所帶電荷總數(shù)相等)及變化前后原子的個(gè)數(shù)守恒兩大特點(diǎn)。若題中所給選項(xiàng)為陰陽離子的濃度關(guān)系,則應(yīng)考慮電荷守恒;若所給選項(xiàng)等式關(guān)系中包含了弱電解質(zhì)的分子濃度在內(nèi),則應(yīng)考慮物料守恒。
[例8]表示0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中有關(guān)粒子濃度的關(guān)系正確的是( )
A.c(Na+)>c (HCO
)>c (CO
)>c (H+)>c (OH-)
B.c(Na+)+
c (H+)= c (HCO
)+ c (CO
)+ c (OH-)
C. c (Na+)+
c (H+)= c (HCO
)+2 c
(CO
)+ c (OH-)
D. c (Na+)=
c (HCO
)+ c (CO
)+ c (H2CO3)
解析:A.NaHCO3溶液因?yàn)樗獯笥陔婋x而呈堿性,因此c(OH-)>c(H+)。
B.應(yīng)考慮電荷守恒,c(CO
)前應(yīng)乘以2。
C.電荷守恒符合題意。
D.含弱電解質(zhì)分子應(yīng)考慮物料守恒。在NaHCO3溶液中存在下列關(guān)系:
NaHCO3====Na++HCO![]()
HCO
H++CO![]()
HCO
+H2O H2CO3+OH-
則c(Na+)=c(HCO
)+c(CO
)+c(H2CO3)符合題意。
故選C、D。
此類元素守恒題中各粒子之間的關(guān)系一般為:(以下二元弱酸的酸式鹽為例)
c(不變化的離子)=c(變化的離子)+c(水解后生成的弱電解質(zhì))+c(電離所得二元弱酸根離子)
4.強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽與弱堿或弱酸混合
解析方法同3
3.強(qiáng)酸弱堿鹽與強(qiáng)酸混合
[例7]0.2 mol·L-1CH3COOK與0.1 mol·L-1的鹽酸等體積混合后,溶液中下列粒子的物質(zhì)的量關(guān)系正確的是( )
A.c(CH3COO-)=c(Cl-)=c(H+)>c(CH3COOH)
B.c(CH3COO-)=c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+)
C.c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(H+)>c(CH3COOH)
D.c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+)
解析:兩溶液混合后CH3COOK+HCl====KCl+CH3COOH,又知CH3COOK過量,反應(yīng)后溶液中CH3COOK、CH3COOH和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CH3COOH的電離占主導(dǎo)地位,因此c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)。
又知c(Cl-)=0.05 mol·L-1,c(CH3COO-)>0.05 mol·L-1,c(CH3COOH)<0.05 mol·L-1。
因此選項(xiàng)中D是正確的。
2.強(qiáng)堿與弱酸混合
[例6]pH=x的NaOH溶液與pH=y的CH3COOH溶液,已知x+y=14,且y<3。將上述兩溶液等體積混合后,所得溶液中各離子濃度由大到小順序正確的是( )
A.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
B.c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
C.c(CH3COO-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
D.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
解析:同例5,pH=x的NaOH溶液中,c(OH-)=10-(14-x)mol·L-1,pH=y的CH3COOH溶液中,c(H+)=10-ymol·L-1,因?yàn)?i>x+y=14。NaOH中c(OH-)等于CH3COOH中c(H+)。因此c(CH3COOH)遠(yuǎn)大于10-ymol·L-1,CH3COOH過量,因此選項(xiàng)中B正確。
上述兩題的特點(diǎn)是pH1+pH2=14,且等體積混合。其溶液中各離子濃度的一般關(guān)系是: c(弱電解質(zhì)的離子)>c(強(qiáng)電解質(zhì)的離子)>c(顯性離子)>c(水電離出的另一離子)
解此類題的關(guān)鍵是抓住兩溶液混合后生成的鹽的水解情況以及混合時(shí)弱電解質(zhì)有無剩余,若有剩余,則應(yīng)討論弱電解質(zhì)的電離。下面以一元酸,一元堿和一元酸的鹽為例進(jìn)行分析。
1.強(qiáng)酸與弱堿混合
[例5]pH=13的NH3·H2O和pH=1的鹽酸等體積混合后所得溶液中各離子濃度由大到小的排列順序是 。
解析:pH=1的HCl,c(H+)=0.1 mol·L-1,pH=13的NH3·H2O,c(OH-)=0.1
mol·L-1,則NH3·H2O的濃度遠(yuǎn)大于0.1 mol·L-1。因此兩溶液混合時(shí)生成NH4Cl為強(qiáng)酸弱堿鹽,氨水過量,且c(NH3·H2O)>c(NH4Cl),則溶液的酸堿性應(yīng)由氨水決定。即NH3·H2O的電離大于NH
的水解,所以溶液中的離子濃度由大到小的順序應(yīng)為:
c(NH
)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
注:強(qiáng)酸弱堿鹽溶液中加入一定量的弱堿解題方法與此題相同。
解此類題的關(guān)鍵是抓住鹽溶液中水解的離子。
[例2]在CH3COONa溶液中各離子的濃度由大到小排列順序正確的是( )
A.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
B.c(CH3COO-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
C.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
D.c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)
解析:在CH3COONa溶液中
CH3COONa====Na++CH3COO-
CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-
而使c(CH3COO-)降低且溶液呈現(xiàn)堿性,則c(Na+)>c(CH3COO-),c(OH-)>c(H+),又因一般鹽的水解程度較小,則c(CH3COO-)>c(OH-),因此A選項(xiàng)正確。
一元弱酸鹽溶液中離子濃度的一般關(guān)系是:
c(不水解離子)>c(水解離子)>c(顯性離子)>c(水電離出的另一離子)
[例3]在Na2CO3溶液中各離子的濃度由小到大的排列順序是
解析:在Na2CO3溶液中
Na2CO3====2Na++CO![]()
CO
+H2O HCO
+OH-
HCO
+H2O H2CO3+OH-
CO
水解使溶液呈現(xiàn)堿性,則c(OH-)>c(H+),由于CO
少部分水解,則c(CO
)> c(HCO
),HCO
又發(fā)生第二步水解,則c(OH-)>c(HCO
),第二步水解較第一步弱的多,則c(HCO
)與c(OH-)相差不大,但c(H+)比c(OH-)小的多,因此c(HCO
)>c(H+)。此題的結(jié)論應(yīng)為:c(H+)<c(HCO
)<c(OH-)<c(CO
)<c(Na+)
二元弱酸鹽溶液中離子濃度的一般關(guān)系是:c(不水解離子)>c(水解離子)>c(顯性離子)>c(二級(jí)水解離子) >c(水電離出的另一離子)
[例4]判斷0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中離子濃度的大小關(guān)系。
解析:因NaHCO3====Na++HCO
HCO
+H2O H2CO3+OH-
HCO
H++CO![]()
NaHCO3的水解程度大于電離程度,因此溶液呈堿性,且c(OH-)>c(CO
)。由于少部分水解和電離,則c(Na+)>c(HCO
)>c(OH-)>c(CO
)
又由于HCO
電離產(chǎn)生H+與CO
數(shù)目相同,而H2O電離也可產(chǎn)生H+,因此c(H+)>c(CO
),則NaHCO3溶液離子濃度由大到小的排列順序?yàn)椋?i>c(Na+)>c(HCO
)>c(OH-)>c(H+)>c(CO
)
二元弱酸的酸式鹽溶液中離子濃度大小的一般關(guān)系是:
c(不水解離子)>c(水解離子)>c(顯性離子)>c(水電離出的另一離子)>c(電離得到的酸根離子)
解此類題的關(guān)鍵是緊抓弱酸的電離平衡。
[例1]0.1 mol·L-1的H2S溶液中所存在離子的濃度由大到小的排列順序是 。
解析:在H2S溶液中有下列平衡:
![]()
H2S H++HS- HS- H++S2-
已知多元弱酸的電離以第一步為主,第二步電離較第一步弱得多,但兩步電離都產(chǎn)生H+,因此答案應(yīng)為:c(H+)>c(HS-)>c(S2-)>c(OH-)
弱酸溶液中離子濃度大小的一般關(guān)系是:
c(顯性離子)>c(一級(jí)電離離子)>c(二級(jí)電離離子)>c(水電離出的另一離子)
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