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内容 |
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选择性必修 1 · 主题 3 水溶液中的离子反应与平衡 · 3.3 盐类水解(认识盐类水解的原理和影响盐类水解的主要因素;了解盐类水解在生产、生活中的应用);学生必做实验“盐类水解的应用” |
| 人教版(2019) |
选择性必修 1 第三章第三节“盐类的水解”;实验活动 3“盐类水解的应用” |
| 考试地位 |
判断盐溶液的酸碱性、写水解方程式、比较水解程度、双水解、蒸干产物、配制溶液和除杂,是选择题和实验题的常考内容 |
| 前置知识 |
第 25 章弱电解质的电离平衡与 Ka、第 26 章水的电离与 Kw、第 4 章离子反应、第 23 章 Q 与 K |
盐溶液不一定都是中性:NaCl 溶液中性,CHX3COONa 溶液显碱性,NHX4Cl 溶液显酸性,NaX2COX3 溶液的碱性比 NaHCOX3 强。原因不是盐本身能电离出 HX+ 或 OHX−,而是盐的离子把水电离出的 HX+ 或 OHX− “抢走”了一部分,使水的电离平衡发生移动。这一章把盐类水解讲成第 25 章电离平衡、第 26 章水的电离的直接应用:水解常数 Kh 只是 Kw 与 Ka(或 Kb)的比值;判断水解程度、比较酸碱性,仍然用 Q 与 K 的同一套方法。
| 知识点 |
一句话 |
考试中 |
| 27.2 盐类水解的规律与实质 |
盐的弱酸根或弱碱根与水反应,生成弱电解质,使水的电离平衡移动;有弱才水解,谁强显谁性 |
判断盐溶液酸碱性;写水解方程式;比较水解程度 |
| 27.3 影响水解的因素 |
升温促进水解;稀释促进水解;加酸或加碱改变水解平衡;同离子抑制 |
判断加热、稀释、加酸碱后 pH 和 c(HX+) 的变化 |
| 27.4 水解常数 Kh 与 Ka、Kw 的关系 |
Kh=KaKw(弱酸根)或 KbKw(弱碱根);Kh 越大,水解越强 |
计算 Kh、盐溶液的 pH;比较水解程度 |
| 27.5 盐类水解的应用 |
配制溶液、除杂、净水、泡沫灭火器、制备、蒸干产物、化肥使用 |
解释操作目的;判断蒸干产物;写泡沫灭火器方程式 |
| 27.6 双水解 |
两种离子的水解互相促进,生成沉淀或气体时进行到底 |
判断离子能否共存;写双水解方程式 |
宏观:0.1 mol/L 的 CHX3COONa 溶液 pH 约 8.9,显碱性;0.1 mol/L 的 NHX4Cl 溶液 pH 约 5.1,显酸性;NaCl、NaX2SOX4 溶液显中性;NaX2COX3 溶液的碱性比同浓度的 NaHCOX3 强。盐溶液的酸碱性,取决于盐里的离子能不能与水反应。
微观:以 CHX3COONa 为例。CHX3COONa 完全电离出 NaX+ 和 CHX3COOX−;水微弱电离出 HX+ 和 OHX−。CHX3COOX− 是弱酸根,会与水电离出的 HX+ 结合成难电离的 CHX3COOH:
CHX3COOX−+HX2OCHX3COOH+OHX−
HX+ 被消耗,水的电离平衡向右移动,OHX− 留下来,所以溶液显碱性。NaX+ 是强碱的阳离子,不与水反应,不参与水解。这个过程叫盐类的水解。
NHX4Cl 正好相反:NHX4X+ 是弱碱的阳离子,与水反应生成难电离的 NHX3⋅HX2O 和 HX+:
NHX4X++HX2ONHX3⋅HX2O+HX+
HX+ 留下来,溶液显酸性;ClX− 是强酸的酸根,不水解。
符号:盐类水解的规律可以概括为:
- 有弱才水解,无弱不水解:盐里含有弱酸根或弱碱根才水解;强酸强碱盐(NaCl、KNOX3、NaX2SOX4)不水解。
- 谁弱谁水解,谁强显谁性:弱酸根水解显碱性,弱碱根水解显酸性;强酸强碱盐显中性。
- 都弱看相对强弱:弱酸弱碱盐(如 CHX3COONHX4)两种离子都水解,溶液的酸碱性取决于 Ka 和 Kb 的相对大小;Ka>Kb 时显酸性,Ka<Kb 时显碱性,Ka=Kb 时近中性。
- 越弱越水解:弱酸(或弱碱)越弱,其酸根(或阳离子)结合 HX+(或 OHX−)的能力越强,水解程度越大。
一元弱酸根的水解方程式写可逆号,不标“↑”“↓”;多元弱酸根分步水解,以第一步为主:
COX3X2−+HX2OHCOX3X−+OHX−,HCOX3X−+HX2OHX2COX3+OHX−
AlX3+、FeX3+ 等高价阳离子的水解也分步,通常只写第一步:
AlX3++3HX2OAl(OH)X3+3HX+
(严格地,AlX3+ 水解分步生成 [Al(OH)]X2+、[Al(OH)X2]X+、Al(OH)X3 等,高中通常合并写;Al(OH)X3 是弱电解质,不标沉淀符号。)

- 题目问“下列盐溶液显酸性、碱性还是中性” → 看盐里有没有弱酸根或弱碱根 → 有弱酸根显碱性,有弱碱根显酸性,都没有显中性;都弱再比较 Ka、Kb。
- 题目要求写水解方程式 → 找弱酸根或弱碱根,写它与水的可逆反应,生成弱酸(或弱碱)和 OHX−(或 HX+) → 多元弱酸根分步写,不标气体、沉淀符号。
- 题目比较同浓度的几种盐溶液的碱性强弱 → 比较对应弱酸的 Ka,Ka 越小,酸根水解越强,碱性越强 → 用“越弱越水解”。
- 题目问“NaHCOX3 溶液为什么显碱性”“NaHSOX3 溶液为什么显酸性” → 比较水解程度和电离程度 → 水解大于电离显碱性,电离大于水解显酸性。
- 水解是可逆的,程度一般很小;单一离子的水解不产生气体或沉淀,水解方程式用可逆号,不标“↑”“↓”。只有双水解生成气体或沉淀时,才用等号并标状态符号。
- 强酸强碱盐不水解,溶液显中性;但强酸酸式盐(NaHSOX4)在水中完全电离出 HX+,显酸性,这是电离不是水解。
- 弱酸酸式盐的酸碱性要看“水解”和“电离”谁占优势:HCOX3X− 水解大于电离,NaHCOX3 显碱性;HSOX3X−、HX2POX4X− 电离大于水解,NaHSOX3、NaHX2POX4 显酸性。
- AlX3+、FeX3+ 的水解比较明显,配制它们的溶液时要加相应的酸抑制水解;Al(OH)X3 是两性氢氧化物,碱性太强会溶解成 [Al(OH)X4]X−。
- “谁强显谁性”只适用于强酸弱碱盐和强碱弱酸盐;弱酸弱碱盐要比较 Ka 和 Kb,不能简单套。
- 水解吸热,升温促进水解;但水解程度一般仍很小,不能把弱酸根完全水解成弱酸。
水解为什么发生:弱酸根 AX− 是弱酸 HA 的共轭碱,它结合 HX+ 的能力比 OHX− 强;水中的 HX+ 被 AX− 抢走,生成难电离的 HA,剩下的 OHX− 使溶液显碱性。弱碱阳离子(以 NHX4X+ 为例)则抢走水中的 OHX−,生成难电离的 NHX3⋅HX2O,剩下 HX+。水解的本质是弱酸根(或弱碱根)与水的竞争(关键一步:水解不是盐“电离出” OHX− 或 HX+,而是盐的离子把水电离出的一种离子结合掉,使水的电离平衡移动)。
为什么“越弱越水解”:弱酸 HA 越弱,Ka 越小,AX− 结合 HX+ 的能力越强,水解常数 Kh=Kw/Ka 越大,水解程度越大。所以同浓度的 NaClO(HClO 的 Ka=4.0×10−8)比 CHX3COONa(CHX3COOH 的 Ka=1.8×10−5)碱性更强;NaX2COX3 的第一步水解对应 HCOX3X− 的 Ka2=4.7×10−11,比 NaClO 还弱,所以碱性更强。
为什么水解程度小:水解的产物是弱电解质,但水本身也是弱电解质,HX+、OHX− 的浓度很小;水解平衡常数 Kh 通常远小于 1,所以只有一小部分离子水解。只有双水解生成气体或沉淀、不断移走产物时,反应才能进行到底。
例 1 (场景:判断盐溶液的酸碱性)25 ∘C 时,下列 0.1 mol/L 的盐溶液显酸性、碱性还是中性?
(1)NaCl;(2)CHX3COONa;(3)NHX4Cl;(4)NaX2COX3;(5)NaHCOX3;(6)NaHSOX3;(7)AlClX3;(8)NaX2SOX4。
解:
判断依据:有弱酸根显碱性,有弱碱根显酸性,强酸强碱盐中性;酸式盐比较水解和电离。
(1)中性;(2)碱性;(3)酸性;(4)碱性;(5)碱性(HCOX3X− 水解大于电离);(6)酸性(HSOX3X− 电离大于水解);(7)酸性;(8)中性。
检验:NaCl、NaX2SOX4 的阴阳离子都是强酸、强碱的离子,不水解;NaHCOX3 和 NaHSOX3 同为酸式盐,但水解与电离的相对大小相反,酸碱性相反。
例 2 (场景:写水解方程式)写出下列离子在水溶液中的水解方程式:
(1)CHX3COOX−;(2)NHX4X+;(3)COX3X2−;(4)AlX3+。
解:
(1)CHX3COOX−+HX2OCHX3COOH+OHX−。
(2)NHX4X++HX2ONHX3⋅HX2O+HX+。
(3)COX3X2−+HX2OHCOX3X−+OHX−,HCOX3X−+HX2OHX2COX3+OHX−。
(4)AlX3++3HX2OAl(OH)X3+3HX+。
三查:各式的原子守恒、电荷守恒;水解是可逆的,用可逆号;Al(OH)X3 是弱电解质,不标沉淀符号。
例 3 (场景:比较同浓度盐溶液的碱性强弱)25 ∘C 时,0.1 mol/L 的下列溶液:CHX3COONa、NaClO、NaX2COX3、NaHCOX3。按碱性由强到弱排序,并说明理由。
解:
判断依据:越弱越水解;对应弱酸的 Ka 越小,酸根水解越强,碱性越强。
NaX2COX3 对应 HCOX3X− 的 Ka2=4.7×10−11;NaClO 对应 HClO 的 Ka=4.0×10−8;NaHCOX3 对应 HX2COX3 的 Ka1=4.5×10−7;CHX3COONa 对应 CHX3COOH 的 Ka=1.8×10−5。
排序:NaX2COX3>NaClO>NaHCOX3>CHX3COONa。
检验:Ka 由小到大是 HCOX3X−<HClO<HX2COX3<CHX3COOH,碱性顺序正好相反;NaHCOX3 虽然对应 HX2COX3 的 Ka1,但它的碱性还受 HCOX3X− 电离的影响,实际碱性弱于 NaClO,排序合理。
另一种解法:直接算四种盐的 Kh:NaX2COX3 约 2.1×10−4,NaClO 约 2.5×10−7,NaHCOX3 约 2.2×10−8,CHX3COONa 约 5.6×10−10,排序相同。用 Kh 比较更直接,用 Ka 排序更快;两种方法都要注意用对哪一步 Ka。
例 4 (场景:酸式盐的水解与电离竞争)25 ∘C 时,NaHCOX3 溶液显碱性,NaHSOX3 溶液显酸性。分别比较两种酸式根的水解程度和电离程度,并解释。
解:
判断依据:酸式根既能水解又能电离,溶液的酸碱性取决于两者谁占优势。
HCOX3X−:水解 HCOX3X−+HX2OHX2COX3+OHX−,Kh=Ka1(HX2COX3)Kw=4.5×10−71.0×10−14≈2.2×10−8;电离 HCOX3X−HX++COX3X2−,Ka2=4.7×10−11。Kh>Ka2,水解占优势,显碱性。
HSOX3X−:水解 Kh=Ka1(HX2SOX3)Kw=1.5×10−21.0×10−14≈6.7×10−13;电离 Ka2=1.0×10−7。Ka2≫Kh,电离占优势,显酸性。
检验:两个酸式根的 Kh 和 Ka 都远小于 1,说明水解和电离都只有一小部分;比较的是相对大小,不是绝对大小。
例 5 (场景:解释生活现象)为什么用 NaX2COX3 溶液可以洗去餐具上的油污?为什么 AlX2(SOX4)X3 可用于净水?
解:
判断依据:NaX2COX3 水解显碱性,油脂在碱性条件下水解(皂化);AlX2(SOX4)X3 水解生成 Al(OH)X3 胶体,胶体吸附悬浮杂质。
NaX2COX3:COX3X2−+HX2OHCOX3X−+OHX−,产生的 OHX− 使油脂水解成可溶于水的甘油和高级脂肪酸盐,从而除去油污。加热促进水解,碱性增强,去污效果更好。
AlX2(SOX4)X3:AlX3++3HX2OAl(OH)X3+3HX+,生成的 Al(OH)X3 胶体表面积大,能吸附水中的悬浮杂质并沉降。它只能净水,不能杀菌消毒。
检验:两个应用都建立在“水解产生 OHX− 或 Al(OH)X3”上;NaX2COX3 去油污靠碱性,AlX2(SOX4)X3 净水靠胶体吸附,机制不同。
- 有弱才水解,无弱不水解;谁弱谁水解,谁强显谁性;都弱看 Ka、Kb;越弱越水解。
- 同浓度弱酸根盐溶液,对应弱酸的 Ka 越小,碱性越强;同浓度弱碱盐溶液,对应弱碱的 Kb 越小,酸性越强。
- 酸式盐的酸碱性:HCOX3X−、HPOX4X2− 水解大于电离,显碱性;HSOX3X−、HX2POX4X− 电离大于水解,显酸性。
- 水解方程式用可逆号,不标气体、沉淀;多元弱酸根分步写,以第一步为主。
- 水解程度一般很小,不能用“完全水解”解释弱酸根盐的碱性;只有双水解生成气体或沉淀时才进行到底。
- 错在哪:把 CHX3COONa 的水解方程式写成 CHX3COOX−+HX2O=CHX3COOH+OHX−,并标“↓”。
为什么错:规范性错误。单一水解是可逆的,程度小,不生成沉淀。
正确做法:用可逆号,不标状态符号;只有双水解生成沉淀或气体时才用等号并标。
- 错在哪:认为 NaHCOX3 溶液显酸性,因为 HCOX3X− 能电离出 HX+。
为什么错:理解性错误。HCOX3X− 既能电离又能水解,水解(Kh≈2.2×10−8)大于电离(Ka2=4.7×10−11),所以显碱性。
正确做法:比较 Kh 和 Ka,谁大显谁性。
- 错在哪:认为所有盐溶液都显中性。
为什么错:记忆性错误。只有强酸强碱盐不水解,显中性;弱酸弱碱盐会水解。
正确做法:先看盐里有没有弱酸根或弱碱根。
把水解想成“抢人”:水自己会拆成 HX+ 和 OHX−,弱酸根 AX− 把 HX+ 抢走,剩下 OHX−;弱碱根(如 NHX4X+)把 OHX− 抢走,剩下 HX+。谁抢得狠,溶液就向谁留下的离子那边偏。弱酸越弱,AX− 抢 HX+ 越狠,碱性越强。
- 前置:第 25 章弱电解质的电离平衡,Ka、Kb。
- 前置:第 26 章水的电离与 Kw,水解使水的电离平衡移动。
- 前置:第 4 章离子反应,弱电解质、双水解与离子共存。
- 后续:27.3 影响水解的因素,用 Q 与 Kh 判断。
- 后续:27.4 Kh=Kw/Ka 的计算。
- 后续:27.5 应用,配制溶液、除杂、净水、泡沫灭火器。
- 后续:27.6 双水解,离子共存和完全水解。
- 后续:第 29 章粒子浓度关系,水解与守恒式一起用。
宏观:向滴有酚酞的 CHX3COONa 溶液中加热,红色加深;加水稀释,红色变浅,但水解程度反而增大;向 CHX3COONa 溶液中加少量盐酸,红色变浅甚至褪去;加少量 NaOH,红色加深。NHX4Cl 溶液正好相反:加酸抑制水解,加碱促进水解。
微观:以 CHX3COOX− 的水解为例:
CHX3COOX−+HX2OCHX3COOH+OHX−
水解常数 Kh=c(CHX3COOX−)c(CHX3COOH)c(OHX−)。改变条件时,先看 Kh 是否改变(只有温度改变 Kh),再算浓度商 Q 与 Kh 比较:
- 升温:水解吸热,Kh 增大,Q<Kh,平衡正向移动,水解程度增大,碱性增强。
- 加水稀释:各浓度同比例减小,Q=c(CHX3COOX−)/n(c(CHX3COOH)/n)(c(OHX−)/n)=nQ<Kh,平衡正向移动,水解程度增大;但溶液被摊薄,c(OHX−) 减小,碱性减弱。
- 加酸:HX+ 消耗 OHX−,Q<Kh,平衡正向移动,水解程度增大;但溶液酸性增强,pH 减小。
- 加碱:OHX− 增多,Q>Kh,平衡逆向移动,水解程度减小;pH 增大。
- 加醋酸:CHX3COOH 增多,Q>Kh,平衡逆向移动,水解程度减小。
- 加 NaOH 固体:增加 OHX−,抑制水解;溶解引起的体积变化忽略不计。
符号:各条件对 CHX3COONa 水解的影响如下表:
| 改变的条件 |
Kh |
Q 与 Kh |
移动方向 |
水解程度 |
c(OHX−) |
pH |
| 升高温度 |
增大 |
Q<Kh |
正向 |
增大 |
增大 |
增大 |
| 加水稀释 |
不变 |
Q<Kh |
正向 |
增大 |
减小 |
减小(趋近 7) |
| 加少量盐酸 |
不变 |
Q<Kh |
正向 |
增大 |
减小 |
减小 |
| 加少量 NaOH |
不变 |
Q>Kh |
逆向 |
减小 |
增大 |
增大 |
| 加少量醋酸 |
不变 |
Q>Kh |
逆向 |
减小 |
减小 |
减小 |

- 题目问“加热 NaX2COX3 溶液,pH 和水解程度怎样变化” → 水解吸热,升温促进,c(OHX−) 增大,pH 增大 → 水解程度增大。
- 题目问“加水稀释 CHX3COONa 溶液,水解程度和 c(OHX−) 怎样变化” → 稀释促进水解,但溶液摊薄,c(OHX−) 减小 → 水解程度增大、碱性减弱。
- 题目问“向 CHX3COONa 溶液中加盐酸或 NaOH,水解平衡向哪边移动” → 加酸消耗 OHX−,促进水解;加碱增加 OHX−,抑制水解 → 用 Q 与 Kh 判断。
- 题目问“配制 FeClX3 溶液时为什么要加少量盐酸” → FeX3+ 水解显酸性,加酸抑制水解,防止溶液浑浊 → 用平衡移动解释。
- 题目问“为什么加热能增强 NaX2COX3 的去油污能力” → 升温促进 COX3X2− 水解,c(OHX−) 增大,油脂水解加快 → 生活应用。
- 水解是吸热的,升温促进水解;但升温同时使 Kw 增大,比较 pH 时不能只看水解一个因素(第 26 章)。
- 稀释时“水解程度增大”和“c(OHX−) 减小”并不矛盾:前者是比例,后者是浓度;pH 向 7 靠近,但不会越过 7。
- 加酸促进弱酸根水解,但溶液的 pH 由加入的酸决定,通常减小;加碱抑制弱酸根水解,但 pH 增大。判断“水解程度”和“溶液酸碱性”要分开。
- 对于弱碱阳离子的水解,加酸抑制、加碱促进,方向与弱酸根相反。
- 加同离子(如向 CHX3COONa 中加 CHX3COOH)抑制水解;加能消耗 OHX− 或 HX+ 的物质,促进水解。
- Kh 只随温度变;加水、加酸、加碱都不改变 Kh,改变的是 Q。
稀释为什么促进水解:设原溶液体积为 V,加水稀释 n 倍,各浓度变为原来的 n1。水解的浓度商
Q=c(CHX3COOX−)c(CHX3COOH)⋅c(OHX−)
分子是两个浓度相乘,变为原来的 n21;分母变为原来的 n1,所以 Q 变为原来的 n1,小于 Kh,平衡正向移动(关键一步:稀释对分子、分母的影响倍数不同,水解的“产物”有两个,“反应物”只有一个,所以稀释总是促进水解)。但平衡移动只能“补回”一部分,c(OHX−) 仍比稀释前小。
加酸为什么促进弱酸根水解:加酸使 HX+ 增多,HX+ 与水解产生的 OHX− 中和,c(OHX−) 减小,Q<Kh,平衡正向移动;同时,加入的 HX+ 也能直接与 CHX3COOX− 结合成 CHX3COOH,效果相同。对于弱碱阳离子,加酸使 HX+ 增多,Q=c(NHX4X+)c(NHX3⋅HX2O)c(HX+) 增大,Q>Kh,抑制水解。
升温为什么促进水解:水解是中和反应的逆反应,中和放热,所以水解吸热。升温使 Kh 增大,Q<Kh,平衡正向移动,水解程度增大。
例 1 (场景:加热)将 0.1 mol/L CHX3COONa 溶液加热(忽略体积变化),水解程度、c(OHX−)、pH 各怎样变化?
解:
判断依据:水解吸热,升温 Kh 增大,平衡正向移动。
结论:水解程度增大;c(OHX−) 增大;pH 增大。
检验:酚酞红色加深,与 c(OHX−) 增大一致;升温也促进水的电离,但 CHX3COOX− 水解产生的 OHX− 是主要因素。
例 2 (场景:稀释)将 0.1 mol/L CHX3COONa 溶液加水稀释 10 倍,水解程度、c(OHX−)、pH 各怎样变化?
解:
判断依据:稀释促进水解,水解程度增大;但溶液摊薄,c(OHX−) 减小。
结论:水解程度增大;c(OHX−) 减小;pH 减小,向 7 靠近。
检验:与弱酸稀释的规律同构:电离度/水解度增大,但离子浓度减小;酚酞红色变浅。
例 3 (场景:加酸、加碱)向 0.1 mol/L CHX3COONa 溶液中分别加入少量盐酸和少量 NaOH,水解平衡向哪边移动?水解程度和 pH 怎样变化?
解:
判断依据:加酸消耗 OHX−,Q<Kh,促进水解;加碱增加 OHX−,Q>Kh,抑制水解。
加盐酸:平衡正向移动,水解程度增大,c(OHX−) 减小,pH 减小。
加 NaOH:平衡逆向移动,水解程度减小,c(OHX−) 增大,pH 增大。
检验:两者都改变 Q,不改变 Kh;加酸后溶液可能变成酸性,但“水解程度增大”仍然成立,因为 CHX3COOX− 被更多地转化成 CHX3COOH。
例 4 (场景:弱碱阳离子的水解)向 0.1 mol/L NHX4Cl 溶液中分别加入少量盐酸和少量 NaOH,水解平衡向哪边移动?pH 怎样变化?
解:
判断依据:NHX4X++HX2ONHX3⋅HX2O+HX+。加酸增加 HX+,Q>Kh,抑制水解;加碱消耗 HX+,Q<Kh,促进水解。
加盐酸:平衡逆向移动,水解程度减小,pH 减小。
加 NaOH:平衡正向移动,水解程度增大,c(HX+) 减小,pH 增大。
检验:与 CHX3COONa 的方向相反:弱碱阳离子“怕酸不怕碱”,弱酸根“怕碱不怕酸”。
例 5 (场景:配制溶液)配制 FeClX3 溶液时,为什么要先加少量盐酸?如果直接用水配制,会看到什么现象?
解:
判断依据:FeX3++3HX2OFe(OH)X3+3HX+,水解显酸性。
加盐酸使 c(HX+) 增大,Q>Kh,抑制 FeX3+ 水解,溶液保持澄清。
直接用水配制,FeX3+ 水解生成 Fe(OH)X3,溶液变浑浊,甚至出现红褐色沉淀;加热时水解更明显。
检验:加酸不改变 Kh,只改变 Q;这是“同离子抑制水解”的典型应用。
- 升温促进水解,水解程度增大;加水稀释也促进水解,但 c(HX+) 或 c(OHX−) 减小,pH 向 7 靠近。
- 弱酸根水解“怕碱不怕酸”:加酸促进,加碱抑制;弱碱阳离子水解“怕酸不怕碱”:加酸抑制,加碱促进。
- 加同离子(弱酸或弱碱本身)抑制水解;加能消耗 HX+ 或 OHX− 的物质促进水解。
- 配制易水解的盐溶液(FeClX3、AlClX3、FeSOX4 等)时,加相应的酸抑制水解;FeSOX4 还要加铁粉防止氧化。
- 判断顺序:先看温度是否改变 Kh;温度不变时 Kh 不变,算 Q 再比较。
- 错在哪:认为稀释 CHX3COONa 溶液后,c(OHX−) 增大。
为什么错:理解性错误。稀释促进水解,但溶液体积增大,c(OHX−) 仍减小。
正确做法:水解程度增大,c(OHX−) 减小,pH 向 7 靠近。
- 错在哪:认为加酸一定抑制水解。
为什么错:理解性错误。加酸促进弱酸根水解,抑制弱碱阳离子水解,要看盐的类型。
正确做法:弱酸根“怕碱不怕酸”,弱碱阳离子“怕酸不怕碱”。
- 错在哪:认为升温只促进水的电离,不影响水解。
为什么错:记忆性错误。水解吸热,升温直接增大 Kh,促进水解。
正确做法:升温同时促进水的电离和水解,二者都要考虑。
水解像一个“抢人”的平衡:弱酸根抢水里的 HX+,留下 OHX−。加热让“抢”的动作更快,抢得更多;加水把人群摊稀,抢的比例更大,但单位体积里剩下的 OHX− 更少;加酸相当于把 OHX− 这个“产物”搬走,抢的人更起劲;加碱相当于往产物堆里加人,抢的人就懒了。
- 前置:27.2 盐类水解的规律与实质。
- 前置:第 23 章 Q 与 K、第 25 章电离平衡的移动、第 26 章水的电离。
- 后续:27.4 Kh 的计算,定量解释“越弱越水解”。
- 后续:27.5 应用,配制溶液、除杂、蒸干产物。
- 后续:第 29 章粒子浓度关系,水解与守恒式。
- 常一起考:第 26 章 pH 计算;第 28 章沉淀溶解平衡中的水解竞争。
宏观:同浓度的 NaX2COX3 溶液比 NaHCOX3 碱性强,NaClO 比 CHX3COONa 碱性强。这些“强弱”可以用一个数统一表示——水解常数 Kh。Kh 越大,水解程度越大,盐溶液的酸碱性越强。
微观:以弱酸根 AX− 为例,水解平衡为 AX−+HX2OHA+OHX−,水解常数
Kh=c(AX−)c(HA)⋅c(OHX−)
把分子、分母同乘 c(HX+),利用 Kw=c(HX+)c(OHX−) 和 Ka=c(HA)c(HX+)c(AX−),得
Kh=KaKw
弱碱阳离子 NHX4X+ 的水解 NHX4X++HX2ONHX3⋅HX2O+HX+,同理
Kh=KbKw
符号:Kh 只随温度变化,与浓度无关。Kh 越大,水解程度越大。对于多元弱酸根,要按“失去第几个 HX+”选对应的 Ka:
- COX3X2− 水解生成 HCOX3X−,对应 HX2COX3 的第二步电离:Kh1=Ka2(HX2COX3)Kw。
- HCOX3X− 水解生成 HX2COX3,对应第一步电离:Kh2=Ka1(HX2COX3)Kw。
盐溶液的 pH 可用近似式估算:弱酸根盐 c(OHX−)≈Khc0;弱碱盐 c(HX+)≈Khc0(c0 是盐的浓度,Kh 很小、水解程度不大时成立)。
- 题目给弱酸的 Ka 和 Kw,求盐的 Kh → 用 Kh=Kw/Ka → 注意多元酸用哪一步的 Ka。
- 题目给盐的浓度和 Kh,求盐溶液的 pH → 用 c(OHX−)≈Khc0 或 c(HX+)≈Khc0 → 再算 pH。
- 题目比较同浓度盐溶液的碱性强弱 → 比较 Kh,Kh 大的碱性强 → 回到“越弱越水解”。
- 题目判断酸式盐的酸碱性 → 比较水解常数 Kh 和电离常数 Ka → Kh>Ka 显碱性,Kh<Ka 显酸性。
- 弱酸根用 Ka,弱碱阳离子用 Kb;不要混用。
- 多元弱酸根的水解常数要用对应的那一步 Ka:COX3X2− 用 Ka2,HCOX3X− 用 Ka1;用错一步,结果会差几个数量级。
- Kh 只随温度变;加水、加酸、加碱都不改变 Kh。
- 近似式 c(OHX−)≈Khc0 要求水解程度较小(一般 <5%);若 Kh 较大或浓度很小,要解二次方程。
- 弱酸弱碱盐(如 CHX3COONHX4)两种离子都水解,pH 由 Ka(CHX3COOH) 和 Kb(NHX3⋅HX2O) 的相对大小决定,不能只用 Kh=Kw/Ka 算一个离子。
- Kh 与 Ka 的乘积关系 KaKh=Kw 只适用于共轭酸碱对;不同的酸不能乱套。
Kh=Kw/Ka 是怎么来的:水解平衡 AX−+HX2OHA+OHX− 的平衡常数是 Kh=c(AX−)c(HA)c(OHX−)。分子、分母同乘 c(HX+):
Kh=c(AX−)c(HX+)c(HA)c(OHX−)c(HX+)=c(AX−)c(HX+)/c(HA)c(OHX−)c(HX+)=KaKw
(关键一步:水解是中和反应的逆反应。中和反应 HA+OHX−AX−+HX2O 的平衡常数是 Ka/Kw,取倒数就是 Kh=Kw/Ka;酸越弱,Ka 越小,Kh 越大,所以“越弱越水解”)。
为什么 Kh 只随温度变:Kw 和 Ka 都只随温度变,它们的比值也只随温度变。加水、加酸、加碱改变的是浓度商,不改变 Kh。
为什么弱酸根盐的 c(OHX−)≈Khc0:设盐的浓度为 c0,水解了 x,则 c(HA)=c(OHX−)=x,c(AX−)=c0−x≈c0(水解程度小)。代入 Kh=c0−xx2≈c0x2,得 x≈Khc0。
例 1 (场景:由 Ka 求 Kh 和 pH)25 ∘C 时,CHX3COOH 的 Ka=1.8×10−5,Kw=1.0×10−14。求 CHX3COONa 的 Kh,以及 0.10 mol/L CHX3COONa 溶液的 pH。
解:
找关系:CHX3COOX− 水解,Kh=KaKw;c(OHX−)≈Khc0。
列式:Kh=1.8×10−51.0×10−14;c(OHX−)=Kh×0.10。
计算:Kh≈5.6×10−10;c(OHX−)≈5.6×10−11≈7.5×10−6 mol/L;pOH≈5.12,pH ≈8.88。
检验:pH >7,与醋酸钠显碱性一致;水解程度 x/c0≈7.5×10−5,远小于 5%,近似式可用。
例 2 (场景:多元弱酸根的 Kh)25 ∘C 时,HX2COX3 的 Ka1=4.5×10−7,Ka2=4.7×10−11。求 COX3X2− 的第一步水解常数 Kh1,并估算 0.10 mol/L NaX2COX3 溶液的 pH。
解:
找关系:COX3X2−+HX2OHCOX3X−+OHX−,对应 HCOX3X− 的电离 HCOX3X−HX++COX3X2−,所以 Kh1=Ka2Kw。
列式:Kh1=4.7×10−111.0×10−14;c(OHX−)=Kh1×0.10。
计算:Kh1≈2.1×10−4;c(OHX−)≈2.1×10−5≈4.6×10−3 mol/L;pOH≈2.34,pH ≈11.66。
检验:Kh1≫Kh2(第二步水解对应 Ka1,约 2.2×10−8),以第一步为主;水解程度 x/c0=4.6%,接近但未超过 5%,近似式可用;pH ≈11.7,与碳酸钠溶液显较强碱性一致。
容易卡在:用 Ka1 算 COX3X2− 的水解。COX3X2− 结合一个 HX+ 变成 HCOX3X−,对应的是 HCOX3X− 电离的逆过程,要用 Ka2。
例 3 (场景:弱碱盐的 Kh)25 ∘C 时,NHX3⋅HX2O 的 Kb=1.8×10−5。求 NHX4Cl 的 Kh,以及 0.10 mol/L NHX4Cl 溶液的 pH。
解:
找关系:NHX4X++HX2ONHX3⋅HX2O+HX+,Kh=KbKw;c(HX+)≈Khc0。
列式:Kh=1.8×10−51.0×10−14;c(HX+)=Kh×0.10。
计算:Kh≈5.6×10−10;c(HX+)≈7.5×10−6 mol/L;pH ≈5.12。
检验:pH <7,与氯化铵显酸性一致;Kh 与醋酸钠的 Kh 相同(因为 Ka(CHX3COOH)=Kb(NHX3⋅HX2O)),所以同浓度的两种盐溶液 pH 之和约为 14。
例 4 (场景:比较 Kh 大小)25 ∘C 时,比较下列同浓度溶液的 Kh(或碱性)大小:NaX2COX3、NaClO、NaHCOX3、CHX3COONa。
解:
判断依据:Kh=Kw/Ka,对应弱酸的 Ka 越小,Kh 越大。
NaX2COX3:Kh=4.7×10−111.0×10−14≈2.1×10−4。
NaClO:Kh=4.0×10−81.0×10−14=2.5×10−7。
NaHCOX3:Kh=4.5×10−71.0×10−14≈2.2×10−8。
CHX3COONa:Kh=1.8×10−51.0×10−14≈5.6×10−10。
排序:NaX2COX3>NaClO>NaHCOX3>CHX3COONa。
检验:排序与 27.2 例 3 的碱性排序一致;Kh 相差几个数量级,碱性差异明显。
例 5 (场景:酸式盐的 Kh 与 Ka 比较)25 ∘C 时,NaHCOX3 溶液显碱性,NaHSOX3 溶液显酸性。用 Kh 和 Ka 的数值比较说明。
解:
判断依据:酸式根的酸碱性取决于水解常数 Kh 和电离常数 Ka 的相对大小。
HCOX3X−:Kh=Ka1(HX2COX3)Kw=4.5×10−71.0×10−14≈2.2×10−8;Ka2=4.7×10−11。Kh>Ka2,水解占优势,显碱性。
HSOX3X−:Kh=Ka1(HX2SOX3)Kw=1.5×10−21.0×10−14≈6.7×10−13;Ka2=1.0×10−7。Ka2≫Kh,电离占优势,显酸性。
检验:两者的 Kh 和 Ka 都远小于 1,水解和电离都只有一小部分;比较的是相对大小,不是绝对大小。
- Kh=KaKw(弱酸根)或 KbKw(弱碱阳离子);Kh 只随温度变。
- 同浓度盐溶液,Kh 越大,碱性(或酸性)越强;Kh 相差 10 倍,c(OHX−) 约相差 10≈3.2 倍。
- 弱酸根盐:c(OHX−)≈Khc0;弱碱盐:c(HX+)≈Khc0。
- 酸式盐:Kh>Ka 显碱性,Kh<Ka 显酸性;HCOX3X−、HPOX4X2− 显碱性,HSOX3X−、HX2POX4X− 显酸性。
- 同温下,Ka(CHX3COOH)=Kb(NHX3⋅HX2O)=1.8×10−5,所以同浓度的 CHX3COONa 和 NHX4Cl 溶液 pH 之和约为 14。
- 错在哪:用 Ka1(HX2COX3) 算 COX3X2− 的水解常数。
为什么错:记忆性错误。COX3X2− 结合一个 HX+ 变成 HCOX3X−,对应 HCOX3X− 电离的逆过程,要用 Ka2。
正确做法:先写出水解方程式,找出对应的酸式根,再用那一步的 Ka。
- 错在哪:认为 Kh 随盐的浓度变化。
为什么错:理解性错误。Kh 是平衡常数,只随温度变;浓度改变的是水解程度,不是 Kh。
正确做法:Kh 用 Kw/Ka 算,浓度只影响 c(OHX−) 和 pH。
- 错在哪:酸式盐一律按“水解显碱性”判断。
为什么错:记忆性错误。HSOX3X−、HX2POX4X− 电离大于水解,显酸性。
正确做法:比较 Kh 和 Ka。
Kh 是“弱酸根抢 HX+ 的力气”的量化:弱酸越弱(Ka 越小),它的酸根越饿,抢 HX+ 的力气越大,Kh=Kw/Ka 越大。Kh 只随温度变,像一个人的力气;浓度只是“这次抢了多少”,不改变力气本身。
- 前置:27.2 水解规律;27.3 影响水解的因素。
- 前置:第 25 章 Ka、Kb;第 26 章 Kw、pH 计算。
- 后续:27.5 应用,蒸干产物、配制溶液、除杂。
- 后续:27.6 双水解,两个 Kh 相互促进。
- 后续:第 29 章粒子浓度关系,Kh 与守恒式一起用。
- 常一起考:第 26 章 pH 计算;第 28 章沉淀溶解平衡中的水解。
宏观:盐类水解不只是课本上的平衡,它在实验室和生活中到处用得上:配制 FeClX3 溶液要加盐酸,除去 MgClX2 溶液中的 FeX3+ 用 MgO,明矾能净水,泡沫灭火器一倒就喷出大量泡沫,NaX2COX3 溶液能去油污,铵态氮肥不能和草木灰混用。这些应用的背后,都是“让水解往需要的方向移动”或“让双水解进行到底”。
微观:水解平衡 AX−+HX2OHA+OHX−(或 NHX4X++HX2ONHX3⋅HX2O+HX+)可以通过改变浓度、温度、酸碱性来移动。应用分三类:
- 抑制水解:配制易水解的盐溶液时,加相应的酸,使水解平衡逆向移动。
- 促进水解:加热、稀释、加能消耗 HX+ 或 OHX− 的物质,使水解正向移动;双水解则利用两种离子的水解互相促进。
- 利用水解产物:净水利用 Al(OH)X3 胶体的吸附性,去油污利用水解产生的 OHX−,泡沫灭火器利用双水解产生的 COX2 和 Al(OH)X3。
符号:几个典型应用的反应式:
- 配制 FeClX3 溶液:FeX3++3HX2OFe(OH)X3+3HX+,加盐酸使平衡逆向移动。
- 明矾净水:AlX3++3HX2OAl(OH)X3+3HX+,生成的 Al(OH)X3 胶体吸附悬浮杂质。
- 泡沫灭火器:AlX2(SOX4)X3+6NaHCOX3=2Al(OH)X3↓+3NaX2SOX4+6COX2↑,离子方程式 AlX3++3HCOX3X−=Al(OH)X3↓+3COX2↑。
- NaX2COX3 去油污:COX3X2−+HX2OHCOX3X−+OHX−,油脂在碱性条件下水解。
- 铵态氮肥与草木灰:(NHX4)X2SOX4+KX2COX3=KX2SOX4+2NHX3↑+COX2↑+HX2O,氮元素以 NHX3 形式损失。
蒸干(蒸发结晶)产物的判断:
| 溶液 |
蒸干产物 |
原因 |
| FeClX3 |
Fe(OH)X3(灼烧得 FeX2OX3) |
水解生成 HCl,HCl 挥发,水解进行到底 |
| AlClX3 |
Al(OH)X3(灼烧得 AlX2OX3) |
同上 |
| CuClX2 |
Cu(OH)X2(灼烧得 CuO) |
同上 |
| NaX2COX3 |
NaX2COX3 |
水解生成的 NaOH 不挥发,最终仍得 NaX2COX3 |
| NaHCOX3 |
NaX2COX3 |
受热分解:2NaHCOX3ΔNaX2COX3+COX2↑+HX2O |
| NaX2SOX3 |
NaX2SOX4 |
被空气中的 OX2 氧化 |
| NaX2SOX4 |
NaX2SOX4 |
水解生成的 NaOH、HX2SOX4 都不挥发 |
| AlX2(SOX4)X3 |
AlX2(SOX4)X3 |
水解生成的 HX2SOX4 不挥发,水解被抑制 |
- 题目问“配制 FeClX3、AlClX3 溶液时为什么加少量盐酸” → 抑制水解,防止浑浊 → 用同离子效应解释。
- 题目问“把 FeClX3、AlClX3、CuClX2、NaX2COX3、NaHCOX3 溶液蒸干,得到什么” → 看水解产物中的酸是否挥发、盐是否受热分解 → 查上表。
- 题目问“除去 MgClX2 溶液中的 FeX3+,应加什么试剂” → 加 MgO、MgCOX3 或 Mg(OH)X2,消耗 HX+ 促进 FeX3+ 水解,又不引入新杂质 → 不用 NaOH(引入 NaX+)。
- 题目问“泡沫灭火器的原理” → 硫酸铝与碳酸氢钠溶液混合,双水解生成 Al(OH)X3 和 COX2 → 写离子方程式。
- 题目问“铵态氮肥为什么不能与草木灰混用” → 草木灰含 KX2COX3,碱性,促进 NHX4X+ 水解(或直接反应)放出 NHX3,降低肥效 → 写方程式。
- 蒸干产物先看水解生成的酸是否挥发:酸挥发,水解进行到底,得氢氧化物,灼烧再得氧化物;酸不挥发,水解被抑制,一般得原盐。盐本身受热分解或氧化的(NaHCOX3、NaX2SOX3),按分解或氧化产物写。
- FeClX3、AlClX3、CuClX2 蒸干得氢氧化物,灼烧才得氧化物;题目问“灼烧”时要再写一步分解。
- NaX2COX3 溶液蒸干仍得 NaX2COX3,不是 NaOH:NaX2COX3 水解程度小,溶液显碱性,COX2 不会从碱性溶液中逸出;蒸发浓缩时水解平衡左移,最终仍得 NaX2COX3。
- 除杂试剂要满足“不引入新杂质、过量可除去”:除 MgClX2 中的 FeX3+ 用镁的氧化物、碳酸盐或氢氧化物,不用 NaOH。
- 泡沫灭火器中的两种溶液分开存放,使用时才混合;不能写成 AlX2(COX3)X3,因为它在水中不存在。
- 铵态氮肥不能与碱性物质(草木灰、熟石灰、NaX2COX3 等)混用,否则放出 NHX3,降低肥效。
- 明矾净水只能除去悬浮杂质,不能杀菌消毒;杀菌消毒要用 ClX2、ClOX2 等氧化剂。
为什么加酸能抑制 FeX3+ 水解:FeX3++3HX2OFe(OH)X3+3HX+,加盐酸使 c(HX+) 增大,Q>Kh,平衡逆向移动,Fe(OH)X3 减少,溶液保持澄清(关键一步:加酸不是“消灭”水解,而是把平衡往左推;一旦稀释或加热,平衡又会向右移动)。
为什么蒸干 FeClX3 得 Fe(OH)X3:加热蒸发时,水解生成的 HCl 是挥发性酸,随水蒸气逸出,c(HX+) 不断减小,水解平衡不断右移,最后 FeX3+ 几乎全部变成 Fe(OH)X3;继续灼烧,Fe(OH)X3 分解为 FeX2OX3。NaX2SOX4 水解生成的 HX2SOX4 不挥发,留在溶液中抑制水解,所以蒸干仍得 NaX2SOX4。
为什么泡沫灭火器能喷出泡沫:AlX3+ 水解显酸性,HCOX3X− 水解显碱性,两者混合后互相消耗对方的水解产物(HX+ 和 OHX−),水解平衡都向右移动;生成的 Al(OH)X3 是沉淀,COX2 是气体,两者不断脱离体系,双水解进行到底,产生大量泡沫。
为什么除杂用 MgO 不用 NaOH:MgO 与 FeX3+ 水解产生的 HX+ 反应,促进 FeX3+ 水解,生成 Fe(OH)X3 沉淀;过量的 MgO 不溶于水,可以过滤除去;引入的 MgX2+ 是主体离子,不是杂质。NaOH 会引入 NaX+,而且局部碱过量可能使 Mg(OH)X2 也沉淀。
例 1 (场景:配制易水解的盐溶液)配制 FeClX3 溶液时,为什么要先加少量盐酸?如果直接用水配制并加热,会看到什么现象?
解:
判断依据:FeX3++3HX2OFe(OH)X3+3HX+,水解显酸性。
加盐酸使 c(HX+) 增大,Q>Kh,平衡逆向移动,抑制 FeX3+ 水解,溶液保持澄清。
直接用水配制并加热,水解平衡正向移动,生成 Fe(OH)X3,溶液变浑浊,出现红褐色沉淀;加热越久,水解越彻底。
检验:加酸只改变 Q,不改变 Kh;加热改变 Kh,促进水解;两种操作方向相反。
例 2 (场景:蒸干产物)25 ∘C 时,把下列溶液分别蒸干并灼烧,最终得到什么固体?
(1)FeClX3;(2)AlClX3;(3)CuClX2;(4)NaX2COX3;(5)NaHCOX3;(6)NaX2SOX3。
解:
判断依据:水解生成的酸是否挥发;盐是否受热分解或氧化。
(1)FeClX3:蒸干得 Fe(OH)X3,灼烧得 FeX2OX3。
(2)AlClX3:蒸干得 Al(OH)X3,灼烧得 AlX2OX3。
(3)CuClX2:蒸干得 Cu(OH)X2,灼烧得 CuO。
(4)NaX2COX3:蒸干得 NaX2COX3。
(5)NaHCOX3:受热分解,得 NaX2COX3。
(6)NaX2SOX3:被空气中 OX2 氧化,得 NaX2SOX4。
检验:前三种的盐酸易挥发,水解进行到底;后三种的酸不挥发或盐本身分解/氧化,产物不同;灼烧与蒸干要分开,题目问“最终”时要再写分解一步。
例 3 (场景:泡沫灭火器)泡沫灭火器中装有 AlX2(SOX4)X3 溶液和 NaHCOX3 溶液,使用时混合。写出反应的离子方程式,并说明为什么能喷出大量泡沫。
解:
找关系:AlX3+ 水解显酸性,HCOX3X− 水解显碱性,两者双水解。
列式:AlX3++3HCOX3X−=Al(OH)X3↓+3COX2↑。
判断依据:AlX3+ 水解产生的 HX+ 被 HCOX3X− 消耗,HCOX3X− 水解产生的 OHX− 被 AlX3+ 消耗,双方水解互相促进;生成的 Al(OH)X3 沉淀和 COX2 气体不断脱离体系,双水解进行到底,产生大量泡沫。
三查:Al 1、C 3、O 9、H 3,左右守恒;电荷左边 +3−3=0,右边 0;Al(OH)X3 标沉淀、COX2 标气体。
例 4 (场景:除杂)MgClX2 溶液中含少量 FeClX3,怎样除去 FeX3+?写出两种可选试剂和反应的离子方程式,并说明为什么不用 NaOH。
解:
判断依据:FeX3+ 水解生成 Fe(OH)X3,加能消耗 HX+ 且不引入新杂质的物质,促进水解并沉淀。
可选试剂:MgO、MgCOX3 或 Mg(OH)X2。
以 MgO 为例:MgO+2HX+=MgX2++HX2O,消耗 FeX3+ 水解产生的 HX+,使 FeX3++3HX2OFe(OH)X3+3HX+ 正向移动,Fe(OH)X3 沉淀;过量 MgO 过滤除去,引入的 MgX2+ 是主体离子。
不用 NaOH:会引入 NaX+ 杂质,且局部碱过量可能使 Mg(OH)X2 也沉淀,分不开。
检验:除杂试剂满足“不引入新杂质、过量可除去”;MgO 只把 pH 调到 FeX3+ 完全沉淀而 MgX2+ 不沉淀的范围。
例 5 (场景:化肥混用)铵态氮肥(如 (NHX4)X2SOX4)为什么不能与草木灰(主要成分 KX2COX3)混用?写出反应的化学方程式。
解:
判断依据:草木灰含 KX2COX3,水解显碱性;NHX4X+ 水解显酸性,两者互相促进,生成 NHX3 和 COX2 逸出,氮元素损失。
列式:(NHX4)X2SOX4+KX2COX3=KX2SOX4+2NHX3↑+COX2↑+HX2O。
检验:N 2、H 8、C 1、O 7、K 2、S 1,左右守恒;NHX3 和 COX2 都是气体,逸出后反应进行到底,肥效降低。
容易卡在:只写 NHX4X++OHX−=NHX3⋅HX2O,漏掉 COX3X2− 水解产生 OHX− 和 COX2 的来源;直接写总反应更清楚。
例 6 (场景:陌生物质的制备)某研究小组用 FeClX3 溶液制备纳米 FeX2OX3:先向 FeClX3 溶液中加入少量盐酸,再加热水解,过滤、洗涤、灼烧。解释每一步的目的。
解:
判断依据:FeX3++3HX2OFe(OH)X3+3HX+,水解显酸性,加热促进水解;Fe(OH)X3 灼烧分解为 FeX2OX3。
加少量盐酸:增大 c(HX+),抑制 FeX3+ 水解,防止溶液在配制时浑浊。这一步用的是课本的“同离子抑制水解”。
加热水解:升温使 Kh 增大,促进 FeX3+ 水解,生成 Fe(OH)X3 沉淀。这一步用的是题给信息“加热水解”和课本的“升温促进水解”。
过滤、洗涤:除去可溶性杂质(NaX+、ClX− 等),得到较纯的 Fe(OH)X3。
灼烧:2Fe(OH)X3ΔFeX2OX3+3HX2O,得到纳米 FeX2OX3。
检验:每一步的目的都和前一阶段的平衡移动对应;加酸抑制、加热促进,看似相反,实际是分阶段控制:配制时抑制水解,制备时再加热促进水解。
容易卡在:认为“加酸抑制水解”和“加热促进水解”矛盾。两者作用在不同阶段,目的不同。
- 蒸干产物:盐酸盐(FeClX3、AlClX3、CuClX2)蒸干得氢氧化物,灼烧得氧化物;硫酸盐、碳酸盐蒸干一般得原盐(受热分解或氧化的除外)。
- 配制易水解的盐溶液:加相应的酸(FeClX3、AlClX3 加盐酸;FeSOX4 加硫酸和铁粉)。
- 除杂:用主体金属的氧化物、碳酸盐或氢氧化物调 pH,不用 NaOH、NaX2COX3 等引入新杂质的试剂。
- 泡沫灭火器:AlX3++3HCOX3X−=Al(OH)X3↓+3COX2↑,双水解进行到底。
- 铵态氮肥不与碱性物质混用,否则放出 NHX3,降低肥效。
- 明矾、铁盐净水靠水解生成的胶体吸附,不是杀菌消毒。
- 错在哪:认为 FeClX3 溶液蒸干得到 FeClX3 固体。
为什么错:理解性错误。水解生成的 HCl 易挥发,加热使水解进行到底,得到 Fe(OH)X3,灼烧得 FeX2OX3。
正确做法:先看水解生成的酸是否挥发,再看是否灼烧。
- 错在哪:除去 MgClX2 中的 FeX3+ 用 NaOH。
为什么错:理解性错误。NaOH 引入 NaX+ 杂质,且可能使 Mg(OH)X2 一起沉淀。
正确做法:用 MgO、MgCOX3 或 Mg(OH)X2。
- 错在哪:把泡沫灭火器的反应写成 AlX2(COX3)X3 的生成。
为什么错:记忆性错误。AlX3+ 与 COX3X2− 双水解,AlX2(COX3)X3 在水中不存在。
正确做法:写 Al(OH)X3 沉淀和 COX2 气体。
水解的应用像“调水龙头”:要抑制水解,就往产物那边加水(加酸、加碱、加同离子),把平衡推回去;要促进水解,就把产物放掉(加热赶走挥发性酸、加碱消耗 HX+、加酸消耗 OHX−)。双水解像两个人互相把对方的“堵点”搬走,路一下就通了,生成的气体和沉淀再一跑,反应就到底了。
- 前置:27.2–27.4 水解规律、影响因素、Kh。
- 前置:第 4 章离子反应与双水解;第 10 章铁盐、第 11 章铝盐的水解。
- 后续:27.6 双水解,泡沫灭火器和离子共存的系统总结。
- 后续:第 28 章沉淀溶解平衡,除杂中“调 pH 沉淀”与 Ksp 一起用。
- 后续:第 38 章物质的检验与分离,除杂原则。
- 常一起考:第 13 章无机化工流程中的调 pH 除杂。
宏观:AlX2SX3 不能在水中存在,遇水立即放出 HX2S 并生成 Al(OH)X3;泡沫灭火器一混合就喷出 COX2;AlX3+ 与 HCOX3X−、AlOX2X− 在溶液中不能大量共存。这些现象都是双水解:两种离子的水解互相促进,生成沉淀或气体,反应进行到底。
微观:一种离子水解产生 HX+(如 AlX3+、FeX3+、NHX4X+),另一种离子水解产生 OHX−(如 HCOX3X−、COX3X2−、AlOX2X−、SX2−)。两者混合后,HX+ 和 OHX− 互相中和,双方的水解平衡都向右移动;如果产物中有难溶物或气体,不断脱离体系,反应就能进行到底。若产物都是可溶的弱电解质,则只能相互促进到一定程度,不能进行到底。
符号:常见双水解反应:
| 离子组合 |
反应式 |
| AlX3+ 与 HCOX3X− |
AlX3++3HCOX3X−=Al(OH)X3↓+3COX2↑ |
| AlX3+ 与 COX3X2− |
2AlX3++3COX3X2−+3HX2O=2Al(OH)X3↓+3COX2↑ |
| AlX3+ 与 AlOX2X− |
AlX3++3AlOX2X−+6HX2O=4Al(OH)X3↓ |
| AlX3+ 与 SX2− |
2AlX3++3SX2−+6HX2O=2Al(OH)X3↓+3HX2S↑ |
| FeX3+ 与 HCOX3X− |
FeX3++3HCOX3X−=Fe(OH)X3↓+3COX2↑ |
| FeX3+ 与 COX3X2− |
2FeX3++3COX3X2−+3HX2O=2Fe(OH)X3↓+3COX2↑ |
| NHX4X+ 与 AlOX2X− |
NHX4X++AlOX2X−+2HX2O=Al(OH)X3↓+NHX3⋅HX2O |
例外:
- FeX3+ 与 SX2− 不能按双水解写:2FeX3++SX2−=2FeX2++S↓,是氧化还原反应(FeX3+ 氧化 SX2−)。
- CHX3COOX− 与 NHX4X+ 都水解,但产物 CHX3COOH、NHX3⋅HX2O 都可溶,没有气体或沉淀,二者能大量共存(溶液近中性)。
- AlX3+ 与 CHX3COOX− 也能共存,虽然相互促进水解,但不生成气体或沉淀,不能写“进行到底”。
- 题目问“下列离子组能否大量共存” → 看有没有弱酸根与弱碱阳离子配对,且能生成沉淀或气体 → 不能共存;FeX3+ 与 SX2− 是氧化还原,也考虑。
- 题目要求写双水解方程式 → 找出产生 HX+ 的阳离子和产生 OHX− 的阴离子,按电荷守恒配平,生成氢氧化物沉淀和气体(或弱碱) → 用等号,标沉淀、气体。
- 题目问泡沫灭火器原理 → AlX3+ 与 HCOX3X− 双水解,生成 Al(OH)X3 和 COX2。
- 题目问“AlX2SX3 为什么不能在水中存在” → AlX3+ 与 SX2− 双水解,生成 Al(OH)X3 和 HX2S。
- 双水解进行到底的条件是生成沉淀或气体;如果产物都是可溶的弱电解质,只能相互促进,不能写等号,也不能判“不能共存”。
- FeX3+ 与 SX2− 是氧化还原,不是双水解;CuX2+ 与 SX2− 生成 CuS 沉淀,是沉淀反应,也不是双水解。
- 双水解方程式用等号,标“↓”“↑”;单一水解用可逆号,不标状态符号。
- 配平时注意 AlX3+ 与 AlOX2X− 是 1:3,生成 4 个 Al(OH)X3;AlX3+ 与 SX2− 是 2:3,生成 2 个 Al(OH)X3 和 3 个 HX2S。
- NHX4X+ 与 AlOX2X− 双水解生成 Al(OH)X3 和 NHX3⋅HX2O,不是 NHX3 气体;若加热,NHX3⋅HX2O 分解放出 NHX3。
- AlX3+ 与 HCOX3X− 的系数是 1:3,不要写成 1:1;用电荷守恒检查。
双水解为什么能进行到底:以 AlX3+ 与 HCOX3X− 为例。AlX3+ 水解产生 HX+,HCOX3X− 水解产生 OHX−;两者混合后,HX++OHX−=HX2O,双方的水解产物都被消耗,Q 都小于各自的 Kh,两个水解平衡同时右移。生成的 Al(OH)X3 难溶、COX2 是气体,不断脱离体系,平衡继续右移,直到反应物耗尽(关键一步:双水解完全的条件是“产物能脱离体系”;如果产物都是可溶的弱电解质,平衡只能移动到某个中间位置,不会进行到底)。
为什么 FeX3+ 与 SX2− 不是双水解:FeX3+ 有较强氧化性,SX2− 有较强还原性,两者先发生氧化还原:2FeX3++SX2−=2FeX2++S↓。虽然 SX2− 也能水解,但在 FeX3+ 面前,氧化还原更快、更彻底,不能按双水解写。
为什么 CHX3COOX− 与 NHX4X+ 能共存:两者水解相互促进,但生成的 CHX3COOH 和 NHX3⋅HX2O 都是可溶的弱电解质,没有沉淀或气体脱离体系,平衡不能进行到底;两种离子仍能大量共存,溶液近中性(Ka(CHX3COOH)≈Kb(NHX3⋅HX2O))。
例 1 (场景:判断离子能否共存)下列离子组能否在溶液中大量共存?说明理由。
(1)AlX3+ 与 HCOX3X−;(2)FeX3+ 与 SX2−;(3)CHX3COOX− 与 NHX4X+;(4)AlX3+ 与 AlOX2X−。
解:
判断依据:弱酸根与弱碱阳离子可能双水解;若生成沉淀或气体,不能共存;若发生氧化还原或沉淀反应,也不能共存。
(1)不能共存:AlX3++3HCOX3X−=Al(OH)X3↓+3COX2↑。
(2)不能共存,但不是双水解:2FeX3++SX2−=2FeX2++S↓(氧化还原)。
(3)能共存:两者都水解,但产物可溶,没有气体或沉淀,不能进行到底。
(4)不能共存:AlX3++3AlOX2X−+6HX2O=4Al(OH)X3↓。
检验:第(2)问要区分“双水解”和“氧化还原”;第(3)问要区分“相互促进”和“进行到底”。
例 2 (场景:写双水解方程式)写出下列双水解反应的离子方程式:
(1)AlX3+ 与 COX3X2−;(2)AlX3+ 与 SX2−;(3)NHX4X+ 与 AlOX2X−。
解:
(1)2AlX3++3COX3X2−+3HX2O=2Al(OH)X3↓+3COX2↑。
(2)2AlX3++3SX2−+6HX2O=2Al(OH)X3↓+3HX2S↑。
(3)NHX4X++AlOX2X−+2HX2O=Al(OH)X3↓+NHX3⋅HX2O。
三查:逐式查原子守恒、电荷守恒;(1)左边电荷 +6−6=0,右边 0;(2)左边 +6−6=0;(3)左边 +1−1=0;气体、沉淀符号齐全。
另一种解法:先按电荷守恒定系数,再用原子守恒配平。以 AlX3+ 与 COX3X2− 为例,产物中 Al(OH)X3 不带电、COX2 不带电,反应物正负电荷必须抵消,所以 AlX3+ 与 COX3X2− 的系数比为 2:3;再按 Al、C 定产物系数,最后用 H、O 配水。电荷守恒适合双水解这类离子方程式;原子守恒适合单一水解。
例 3 (场景:泡沫灭火器)写出泡沫灭火器中 AlX2(SOX4)X3 与 NaHCOX3 反应的离子方程式,并说明为什么不用 AlX2(COX3)X3 与 NaHCOX3。
解:
找关系:AlX3+ 与 HCOX3X− 双水解。
列式:AlX3++3HCOX3X−=Al(OH)X3↓+3COX2↑。
判断依据:AlX2(COX3)X3 在水中不存在,因为 AlX3+ 与 COX3X2− 会双水解:2AlX3++3COX3X2−+3HX2O=2Al(OH)X3↓+3COX2↑;所以灭火器用可溶的 AlX2(SOX4)X3,不能直接用碳酸铝。
三查:Al 1、C 3、O 9、H 3,左右守恒;电荷 0=0;沉淀、气体符号齐全。
例 4 (场景:AlX2SX3 的水解)为什么 AlX2SX3 不能在水中存在?写出它遇水反应的化学方程式。
解:
判断依据:AlX2SX3 遇水离解出 AlX3+ 和 SX2−,两者双水解,生成 Al(OH)X3 沉淀和 HX2S 气体,反应进行到底。
列式:AlX2SX3+6HX2O=2Al(OH)X3↓+3HX2S↑。
三查:Al 2、S 3、H 12、O 6,左右守恒;不是氧化还原反应;气体、沉淀符号齐全。
检验:AlX3+ 与 SX2− 不是氧化还原(AlX3+ 没有氧化性),所以按双水解写;如果是 FeX2SX3,则 FeX3+ 会氧化 SX2−,情况不同。
- 双水解完全的条件:生成沉淀或气体;产物都是可溶弱电解质时,只能相互促进,不能进行到底。
- 常见“不能共存”组合:AlX3+ 与 HCOX3X−、COX3X2−、AlOX2X−、SX2−;FeX3+ 与 HCOX3X−、COX3X2−;NHX4X+ 与 AlOX2X−、SiOX3X2−。
- 例外:FeX3+ 与 SX2− 是氧化还原;CHX3COOX− 与 NHX4X+、AlX3+ 与 CHX3COOX− 能共存(不生成气体或沉淀)。
- 双水解方程式用等号,标沉淀、气体;系数用电荷守恒检查。
- 泡沫灭火器、AlX2SX3 遇水、AlX3+ 与 AlOX2X− 混合,都是双水解进行到底的例子。
- 错在哪:把 FeX3+ 与 SX2− 写成双水解。
为什么错:理解性错误。FeX3+ 有氧化性,SX2− 有还原性,先发生氧化还原,生成 FeX2+ 和 S。
正确做法:2FeX3++SX2−=2FeX2++S↓。
- 错在哪:认为 CHX3COOX− 与 NHX4X+ 不能共存。
为什么错:理解性错误。两者水解相互促进,但产物可溶,没有气体或沉淀,不能进行到底。
正确做法:能共存;只有生成沉淀或气体的双水解才不能共存。
- 错在哪:双水解方程式用可逆号,不标气体、沉淀。
为什么错:规范性错误。双水解进行到底,要用等号,并标状态符号。
正确做法:用等号,标“↓”“↑”;单一水解才用可逆号、不标状态。
双水解像两个人互相帮对方“搬走堵在门口的石头”:一个搬走 HX+,一个搬走 OHX−,两边的路都通了;如果搬走的东西还能变成气体飞走、变成沉淀沉底,路就永远通着,反应一直进行到底。如果搬走的只是可溶的弱电解质,石头还在门口,只是换了个位置,路只能通一半。

- 前置:27.2 水解规律;27.4 Kh;27.5 应用。
- 前置:第 4 章离子共存与双水解;第 5 章氧化还原(FeX3+ 与 SX2−)。
- 后续:第 29 章粒子浓度关系,双水解体系的守恒式。
- 后续:第 38 章离子检验与分离,双水解在除杂中的应用。
- 常一起考:第 10 章铁盐、第 11 章铝盐;第 13 章流程中的除杂。

本章从“盐溶液为什么不一定是中性”出发,先讲水解的实质和规律(27.2),再用 Kh=Kw/Ka 把“越弱越水解”定量化(27.4),然后用 Q 与 Kh 判断升温、稀释、加酸加碱对水解的影响(27.3)。27.5 把水解平衡用到配制溶液、除杂、净水、泡沫灭火器和蒸干产物上;27.6 讲双水解,把“两种离子的水解互相促进”推到进行到底。做题时先判断盐的类型,再决定是算 Kh、判移动,还是写双水解方程式。
- 判断下列 0.1 mol/L 溶液的酸碱性:NaX2SOX4、NaX2COX3、NHX4NOX3、CHX3COOK、NaHSOX4、NaHCOX3。
- 写出下列离子在水溶液中的水解方程式:COX3X2−、NHX4X+、AlX3+、FeX3+。
- 同浓度的 NaClO、CHX3COONa、NaX2COX3、NaHCOX3 溶液,按碱性由强到弱排序。
- 用 Kh 和 Ka 的数值说明:NaHCOX3 溶液显碱性,NaHSOX3 溶液显酸性。
- CHX3COOH 的 Ka=1.8×10−5,求 CHX3COONa 的 Kh,并估算 0.10 mol/L CHX3COONa 溶液的 pH。
- HX2COX3 的 Ka2=4.7×10−11,求 NaX2COX3 的第一步水解常数 Kh1,并估算 0.10 mol/L NaX2COX3 溶液的 pH。
- 加热 CHX3COONa 溶液,水解程度、c(OHX−)、pH 各怎样变化?
- 加水稀释 CHX3COONa 溶液,水解程度、c(OHX−)、pH 各怎样变化?
- 向 CHX3COONa 溶液中加少量盐酸,水解平衡向哪边移动?pH 怎样变化?
- 把 FeClX3、AlClX3、NaX2COX3、NaHCOX3 溶液分别蒸干并灼烧,最终得到什么固体?
- 写出泡沫灭火器中 AlX2(SOX4)X3 与 NaHCOX3 反应的离子方程式。
- 下列离子组能否大量共存?AlX3+ 与 HCOX3X−、FeX3+ 与 SX2−、CHX3COOX− 与 NHX4X+、AlX3+ 与 AlOX2X−。
答案:1. NaX2SOX4 中性;NaX2COX3 碱性;NHX4NOX3 酸性;CHX3COOK 碱性;NaHSOX4 酸性(电离);NaHCOX3 碱性(水解大于电离);2. COX3X2−+HX2OHCOX3X−+OHX−、HCOX3X−+HX2OHX2COX3+OHX−;NHX4X++HX2ONHX3⋅HX2O+HX+;AlX3++3HX2OAl(OH)X3+3HX+;FeX3++3HX2OFe(OH)X3+3HX+;3. NaX2COX3>NaClO>NaHCOX3>CHX3COONa;4. HCOX3X− 的 Kh≈2.2×10−8>Ka2=4.7×10−11,显碱性;HSOX3X− 的 Kh≈6.7×10−13≪Ka2=1.0×10−7,显酸性;5. Kh≈5.6×10−10,pH ≈8.88;6. Kh1≈2.1×10−4,pH ≈11.66;7. 水解程度增大、c(OHX−) 增大、pH 增大;8. 水解程度增大、c(OHX−) 减小、pH 减小(趋近 7);9. 正向移动,pH 减小;10. FeX2OX3、AlX2OX3、NaX2COX3、NaX2COX3;11. AlX3++3HCOX3X−=Al(OH)X3↓+3COX2↑;12. AlX3+ 与 HCOX3X− 不能共存(双水解);FeX3+ 与 SX2− 不能共存(氧化还原);CHX3COOX− 与 NHX4X+ 能共存;AlX3+ 与 AlOX2X− 不能共存(双水解)。