鹽類水解是高中化學重要的基本理論之一,也是每年高考的必考點之一,下面分類分析解答鹽類水解試題時出現的常見錯誤或認識誤區,以幫助同學們突破鹽類水解有關試題的分析和解答。
一、不能準確辨認鹽溶液中哪種離子被消耗或生成哪種離子
常溫下,可溶性的強堿弱酸鹽(或強酸弱堿鹽)的稀溶液中,電離程度:鹽>>水;弱酸根離子(或弱堿陽離子)部分水解而被消耗,而強堿陽離子(或強酸陰離子)不水解,未消耗;水電離出的氫離子(或氫氧根離子)被消耗,與弱酸根離子(或弱堿陽離子)結合成弱電解質,但生成了氫氧根離子(或氫離子)。
例1. HA為酸性略強于醋酸的一元弱酸,在0.1 mol·L—1 NaA溶液中,離子濃度關系正確的是( )
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-)
錯解:選B。因為HA為酸性略強于醋酸的一元弱酸,所以NaA的水解程度很大,消耗的A-多于未水解的A-,則c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)。
解析:若c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(OH-),則c(Na+)+c(H+)>c(OH-)+c(A-),違反電荷守恒原理,溶液不呈電中性,故A錯;由題意可知NaA是強堿弱酸鹽,雖然A-+H2O?葑HA+OH-,但A-的水解程度弱,則c(Na+)>
c(A-) >c(OH-) >c(H+),故B錯;NaA稀溶液中一定有c(Na+)>c(A-) >c(OH-) >c(H+),則c(Na+)+c(OH-) >
c(H+)+c(A-),故C錯;由電荷守恒原理可知,呈電中性的NaA稀溶液中一定有c(Na+)+ c(H+) = c(A-)+ c(OH-),故D正確。
答案:D
二、擴大單一鹽溶液離子濃度判斷規律
單一鹽溶液離子濃度比較重點是考慮水解,而堿和鹽(或酸和鹽)的混合溶液中則需要同時考慮電離和水解,常常要綜合利用溶液中電荷守恒、物料守恒、質子守恒關系式進行判斷。
例2. 下列溶液中微粒濃度關系一定正確的是( )
A. 氨水與氯化銨的pH=7的混合溶液中:c(Cl—)>c(NH4+)
B. pH=2的一元酸和pH=12的一元強堿等體積混合:c(OH—)=c(H+)
C. 0.1·mol·L—1的硫酸銨溶液中: c(NH4+)>c(SO42—)>
c(H+)
D. 0.1 mol·L—1的硫化鈉溶液中:c(OH—)=c(H+)+
c(HS—)+c(H2S)
錯解:選A。NH4Cl= NH4++ Cl—,Cl—不水解,NH4+能水解,故c(Cl—)>c(NH4+)。
解析:此題考查了溶液中的微粒濃度的大小比較。氨水和氯化銨混合溶液的pH=7時,溶液中c(H+)=
c(OH—),則c(Cl—)=c(NH4+),故A錯;由于pH=2的酸的強弱未知,當其是強酸正確,當其是弱酸時,酸過量則溶液中c(H+)>c(OH—),故B錯;1mol.L—1的(NH4)2SO4溶液中,銨根離子是硫酸根的2倍,雖然銨根離子部分水解,但仍比硫酸根多,則c(NH4+)>c(SO42—)>c(H+),故C正確;1mol·L—1的硫化鈉溶液中,根據物料守恒,可知c(OH—)=c(H+)+c(HS—)+2c(H2S),故D錯。
答案:C
三、錯用溶液中三種守恒關系式
任何電解質溶液中,陰陽離子所帶電荷總數相等;鹽(或鹽與酸、鹽與堿)溶液中,鹽電離的陰陽離子總數之比等于電離方程式中的系數之比;單一鹽溶液中,水電離出氫離子和氫氧根離子總數相等。
例3. 對于0.1mol·L―1Na2SO3溶液,正確的是( )
A. 升高溫度,溶液pH降低
B. 2c(Na+)= c(SO32―)+ c(HSO3―)+ c(H2SO3)
C. c(Na+)+c(H+)=2 c(SO32―)+ 2c(HSO3―)+ c(OH―)
D. 加入少量NaOH固體,c(SO32―)與c(Na+)均增大
錯解:選B。Na2SO3中鈉離子是亞硫酸根離子的2倍,則Na2SO3溶液中鈉離子濃度是各種硫元素存在形式微粒濃度的2倍,即2c(Na+)= c(SO32―)+ c(HSO3―)+ c(H2SO3)。
解析:升高溫度能促使Na2SO3溶液中SO32―+H2O?葑HSO3―+OH―、HSO3―+H2O?葑H2SO3+OH―的水解平衡向生成OH―的方向移動,則溶液pH升高,故A錯;Na2SO3中含有的Na+是SO32―的2倍,則其水溶液中粒子的物料守恒關系式為c(Na+)=2c(SO32―)+2c(HSO3―)+2c(H2SO3),故B錯;稀Na2SO3溶液中離子的電荷守恒關系式為c(Na+)+c(H+)=2c(SO32―)+c(HSO3―)
+c(OH―),故C錯;加入少量NaOH固體,增大了
c(Na+)和c(OH―),使SO32―+H2O?葑HSO3―+OH―、HSO3―+H2O?葑H2SO3+OH―的水解平衡向生成SO32―的方向移動,則c(SO32―)也會增大,故D正確。
答案:D
四、濫用強堿弱酸或強酸弱堿中和過程微粒濃度變化
酸堿中和反應過程中混合溶液的pH與微粒濃度大小的變化關系是近年高考的熱點,先由混合溶液的pH推斷c(H+)與c(OH—)的大小,再由電荷守恒關系式推斷鹽溶液離子濃度大小,由酸堿濃度和體積推斷酸堿過量與否以及物料守恒關系式的正確等。
例4. 25℃時,向10mL0.01mol/LKOH溶液中滴加0.01mol/LCH3COOH溶液,混合溶液中粒子濃度關系正確的是( )
A. pH>7時,c(CH3COO—)>c(K+)>c(H+)>c(OH—)
B. pH<7時,c(K+)>c(CH3COO—)>c(H+)>c(OH—)
C. pH=7時,c(K+)=c(CH3COO—)>c(OH—)=c(H+),V[CH3COOH(aq)]=10mL
D. V[CH3COOH(aq)]=20mL時,c(CH3COO—)+
c(CH3COOH)=2 c(K+)
錯解:選C。pH=7時,先可推斷溶液中c(OH—)=
c(H+),再由電荷守恒原理可知c(K+)=c(CH3COO—)。
解析:根據電荷守恒關系式和溶液的酸堿性,pH>7時,c(K+)>c(CH3COO—)>c(OH—)>c(H+),故A錯;pH<7時,c(CH3COO—)> c(K+)>c(H+)>c(OH—),故B錯;CH3COOK 溶液呈弱堿性,則pH=7的溶液中溶質為CH3COOK 和CH3COOH,說明反應KOH+CH3COOH==CH3COOK+H2O中乙酸適當過量,則V[CH3COOH(aq)]>10mL,故C錯;V[CH3COO (aq)]=20mL時,n(CH3COOH)=2n(KOH),根據物料守恒關系式,c(CH3COO—)+ c(CH3COOH)=2 c(K+),故D正確。
答案:D
五、錯用規律比較NaHCO3和Na2CO3溶液中微粒濃度大小
稀NaHCO3溶液呈弱堿性,則其中HCO3—的水解程度大于電離程度;等濃度的NaHCO3和Na2CO3溶液中,水解程度:HCO3—< CO32—;CH3COONa和CH3COOH混合溶液呈酸或中性時,CH3COOH的電離程度> CH3COO—的水解程度。
例5. 下列有關電解質溶液中微粒的物質的量濃度關系正確的是( )
A. 在0.1mol·L—1NaHCO3溶液中:c(Na+) >c(HCO3—)> c(CO23—) >c(H2CO3)
B. 在0.1mol·L—1Na2CO3溶液中:c(OH—)—c(H+)=
c(HCO3—)+2c(H2CO3)
C. 向0.2 mol·L—1NaHCO3溶液中加入等體積0.1mol·L—1NaOH溶液:
c(CO32—)> c(HCO3—)> c(OH—)> c(H+)
D. 常溫下,CH3COONa和CH3COOH混合溶液[pH=7,c(Na+)=0.1mol·L—1]:
c(Na+)= c(CH3COO—)> c(CH3COOH)> c(H+)= c(OH—)
錯解:選AC。NaHCO3完全電離,HCO3—部分電離,HCO3—還部分水解,且HCO3—的電離程度大于其水解程度,故A正確;NaHCO3的量是NaOH的2倍,則前者過量,混合后得到等濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液,前者的水解程度小于后者,故C正確。
解析:由于NaHCO3完全電離生成Na+和HCO3—,只有HCO3—能繼續微弱地水解和電離,且HCO3—水解生成H2CO3的程度略大于其電離生成CO32—的程度,則平衡時c(Na+)> c(HCO3—) > c(H2CO3)> c(CO32—),故A錯;由質子守恒原理可知,Na2CO3稀溶液中c(OH—)= c(H+)+c(HCO3—)+2c(H2CO3),故B正確;NaHCO3與NaOH發生中和反應后得到0.05mol·L—1NaHCO3和0.05mol·L—1Na2CO3溶液,兩種鹽完全電離出等濃度的HCO3—和CO32—,都能微弱地水解生成OH—,且HCO3—的水解程度小于CO32—,則平衡時c(HCO3—)>c(CO32—)> c(OH—)> c(H+),故C錯;pH=7,則c(H+)= c(OH—)=10—7 mol·L—1,由電荷守恒原理可知,c(Na+)= c(CH3COO—) =0.1mol·L—1,CH3COO—的水解程度小于CH3COOH的電離程度,則0.1mol·L—1>c(CH3COOH),故D正確。
答案:BD
六、錯誤分析酸堿中和滴定曲線
酸堿中和滴定過程中溶液的pH、溫度隨溶液體積的增大的變化示意圖是高考命題的亮點之一,但許多考生辨認圖形的能力不足,不適應解答這類能力立意的試題。
例6. 室溫下,1.000mol·L—1鹽酸滴入
20.00mL1.000mol·L—1氨水中,溶液pH 和溫度隨加入鹽酸體積變化曲線如下圖所示,下列有關說法正確的是( )
A. a點由水電離出的c(H+)=1.0×10—14mol·L—1
B. b點:c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(Cl—)
C. c點:c(Cl—)=c(NH4+)
D. d點后,溶液溫度略下降的主要原因是NH3·H2O電離吸熱
錯解:選D。NH3·H2O的電離是吸熱過程,導致溶液溫度下降。
解析:a點pH<14,說明氨水中c(H+)>1.0×10—14mol·L—1,由于一水合氨不能電離出氫離子,只有水能電離出氫離子,故A錯;b點pH>7,說明氨水過量,由物料守恒可知c(NH4+)+c(NH3·H2O)>c(Cl—),故 B錯;c點pH=7,則c(H+)= c(OH—),由電荷守恒可知C正確;d點后鹽酸過量,中和反應停止,溶液溫度略下降的主要原因是是環境吸收了中和反應放出的熱量,故D錯。
答案:C
綜上所述,鹽類水解有關試題是高考的熱點試題,主要涉及溶液的酸堿性或pH、鹽類水解平衡的移動、微粒濃度大小比較、電解質溶液中微粒之間的三種定量(微粒數或物料守恒、電荷數或電荷守恒、水電離的離子數或質子守恒)關系,解答時需要分清類型,分門別類地考慮水解因素、電離因素、過量因素,充分利用電解質溶液中電荷守恒關系式、單一或混合鹽溶液中物料守恒關系式、單一鹽溶液中質子守恒關系式分析和解答。
(作者單位:佛山市高明區紀念中學)
責任編校 李平安