堿式鹽的形成及性質(zhì)的復習研究

河北 韓萬中

學生在義務(wù)教育階段就已建立鹽的概念，對正鹽的構(gòu)成、性質(zhì)、用途及形成途徑認識得比較充分。但隨著學習的深入，鹽的類型不斷出新，使學生感到鹽并非那么簡單。根據(jù)樹狀分類法，鹽可分為單鹽和合鹽，單鹽又分為正鹽、酸式鹽和堿式鹽，合鹽又分為復鹽、混鹽和絡(luò)鹽等。

堿式鹽是指結(jié)構(gòu)單元中含有1個或n個羥基或氧基的單鹽，如孔雀石[Cu2(OH)2CO3]、羥基磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)]、氧氯化銻(SbOCl)等。多樣性意味著真實性、復雜性，很多工藝流程、實驗制備等類型考題涉及堿式鹽的形成和性質(zhì)，常給學生帶來認知障礙。因此，適當學習堿式鹽的相關(guān)知識對拓展學生認知視野，克服思維定勢，提高分析問題和解決問題的關(guān)鍵能力，發(fā)展科學探究與創(chuàng)新意識等化學學科核心素養(yǎng)是有益的。

一、了解堿式鹽的形成途徑

1.金屬離子與碳酸鹽等弱酸鹽反應生成堿式鹽

【例1】(2019·全國卷Ⅰ·26節(jié)選)硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料，廣泛應用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工業(yè)。一種以硼鎂礦(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如下：

在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為________________________。

【例2】印刷電路板(簡稱PCB)加工過程中，常采用堿性蝕刻法，蝕刻后的廢液中存在大量的[Cu(NH3)4]Cl2，如果直接排放廢水不僅造成資源浪費，而且污染環(huán)境。下圖是堿性蝕刻制PCB，并利用蝕刻廢液制堿式碳酸銅(Cu2(OH)2CO3)的工藝流程。

(1)堿性蝕刻時發(fā)生反應的化學方程式為____________________________。

(2)寫出真空蒸氨反應的化學方程式：______________。

(3)蒸氨時，如果選擇在常壓80℃條件下進行，即使反應24小時，也僅有少量氨蒸出，且Cu2(OH)2CO3沉淀不析出。原因為______________。

2.某些金屬的鹽在水中發(fā)生水解反應生成堿式鹽

【例3】(2019·江蘇·18節(jié)選)聚合硫酸鐵[Fe2(OH)6-2n(SO4)n]m廣泛用于水的凈化。以FeSO4·7H2O為原料，經(jīng)溶解、氧化、水解聚合等步驟，可制備聚合硫酸鐵。水解聚合反應會導致溶液的pH________。

2015年天津卷理綜化學第10題也有類似的考查。題目中給出Fe3+水解的信息：

此類真實情景類考題，不僅考查學生運用化學知識分析和解決實際問題的能力，而且可以引導學生認識化學反應的本質(zhì)，感悟化學和技術(shù)、社會、經(jīng)濟及生態(tài)環(huán)境的相互影響，體現(xiàn)了科學態(tài)度和社會責任核心素養(yǎng)的考查。

3.某些鹽或金屬暴露在潮濕空氣中也可以生成堿式鹽

【例4】(2015·重慶·11節(jié)選)研究發(fā)現(xiàn)，腐蝕嚴重的青銅器表面大都存在CuCl。關(guān)于CuCl在青銅器腐蝕過程中的催化作用，如圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕的原理示意圖。

①腐蝕過程中，負極是________(填圖中字母“a”“b”或“c”)；

②環(huán)境中的Cl-擴散到孔口，并與正極反應產(chǎn)物和負極反應產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為________________________。

“模型認知”可理解為“利用模型進行思維的一種方法”，即基于一定的感性認識，利用對比、抽象、歸納等方法，建構(gòu)一個簡化而又能集中反映客體本質(zhì)關(guān)系的“模型”，展示對化學事實的理解、解釋和應用的能力。通過上文中幾種堿式鹽形成途徑的敘述，教師可以設(shè)置梯度問題，引導學生建構(gòu)堿式鹽的形成模型，促進學生認知發(fā)展和思維提升。

問 題對問題的認識觀察堿式鹽化學式,堿式鹽的“堿”有何特點只有二元堿或多元堿才有可能形成堿式鹽,一元堿不能形成堿式鹽堿式鹽是由哪些離子構(gòu)成的金屬陽離子、OH-(或O2-)和酸根離子OH-源自哪里例1、例2中OH-來自弱酸根離子的水解,例3則是弱堿陽離子水解生成氫氧化物,例4來自O(shè)2在中性或弱堿性條件下的還原產(chǎn)物

上述雖是對一些堿式鹽形成的表層認識，但體現(xiàn)出了對堿式鹽的基本認知，有利于學生把握不同堿式鹽的形成途徑與本質(zhì)的對立統(tǒng)一。有了這樣的模型，當學生在復習過程中遇到堿式鹽的其他形成途徑就有了理解的方向，例如，常用的一種農(nóng)藥波爾多液，其有效成分為堿式硫酸銅，向CuSO4溶液中加入適量的NaOH或Ca(OH)2就能制造出來；再如，Mg(HCO3)2溶液熱解能得到堿式碳酸鎂，Mg(OH)2、NH4Cl共熱得到堿式氯化鎂，等等。基于模型，教師還可啟迪學生大膽“創(chuàng)新”：少量的酸跟二元或多元堿反應時，因堿中部分OH-被中和，則生成的鹽就是堿式鹽。比如，向Al(OH)3細粉中噴灑一定量的鹽酸，當其不完全中和時可能就會有堿式氯化鋁的形成，并且會因鹽酸加入量的不同形成組成不同的堿式氯化鋁，就好像是AlCl3和Al(OH)3兩個極端的許多“中間狀態(tài)”一樣；再如，向Cu(OH)2懸濁液中通入少量CO2能得到堿式碳酸銅，等等。

二、認識堿式鹽的性質(zhì)

堿式鹽可看作堿和鹽的“雜合體”，從性質(zhì)角度分析它既具有鹽的性質(zhì)，又兼有氫氧化物的性質(zhì)，主要考查溶解性、熱穩(wěn)定性；從構(gòu)成的離子角度分析，則側(cè)重考查其氧化性及還原性、與酸或堿的復分解反應。這種分析屬于分解思維，先化整為零，后累計得出總和，這樣的分解有利于學生思維進入發(fā)散區(qū)。

1.堿式碳酸銅

2.堿式氯化鎂

【例5】堿式次氯酸鎂[Mga(ClO)b(OH)c·xH2O]是一種有開發(fā)價值的微溶于水的無機抗菌劑。請回答：

(1)在酸性溶液中堿式次氯酸鎂具有殺菌、漂白作用的原因是________________________(用離子方程式表示)。

【例6】鉍(Bi)的無毒與不致癌性有很多特殊用途，其化合物廣泛應用于電子、醫(yī)藥等領(lǐng)域，由輝鉍礦(主要成分為Bi2S3，含雜質(zhì)PbO2等)制備Bi2O3的工藝如圖所示：

(1)“浸出”時反應液必須保持強酸性，否則鉍元素會以BiOCl形式混入浸出渣使產(chǎn)率降低，原因是______________________(用化學方程式表示)。

(2)堿式硝酸鉍直接灼燒也能得到Bi2O3，上述工藝中轉(zhuǎn)化為堿式碳酸鉍再灼燒，除了能改良產(chǎn)品性狀，另一優(yōu)點是____________________。