關注水解常數的考查

張景永

(山東省東明縣第一中學)

與弱酸(堿)電離平衡常數相似,弱酸(堿)對應的鹽會發生水解,弱酸(堿)鹽水解反應的平衡常數叫作水解平衡常數,通常用Kh表示.對于鹽的水解平衡:對于水解平衡常數的考查主要是影響水解平衡的因素、水解常數大小比較、水解平衡常數計算、水解平衡常數的應用.

1 影響水解平衡常數的因素

影響水解平衡的因素主要是內因——構成鹽的酸(堿)的相對強弱,酸(堿)越弱水解常數越大,即越弱越水解;影響水解平衡的次要因素是外因——濃度、溫度等.鹽溶液越稀水解程度越大,即越稀越水解;水解過程吸熱,升高溫度促進水解.

例1下列敘述正確的是( ).

A.某溫度下,一元弱酸HA 的Ka越小,則NaA的Kh(水解常數)越小

B.濃度均為0.1 mol·L-1的CH3COONH4和NaHCO3溶液中,Kh(CH3COO-)＜Kh(HCO-3)

C.升高溫度,鹽類的水解常數Kh增大

D.CH3COOH 的Ka＝1.75×10-5,HClO 的Ka＝4.0×10-8,水解常數Kh(CH3COO-)＞Kh(ClO-)

分析某溫度下,一元弱酸HA 的Ka越小,則A-和H＋結合就越容易,則NaA 越易水解,Kh(水解常數)越大,選項A 錯誤.CH3COONH4為弱酸弱堿鹽,相互促進水解,NaHCO3為強堿弱酸鹽,不能比較等濃度溶液的二者水解常數大小,選項B 錯誤.鹽的水解是吸熱反應,升高溫度,促進鹽的水解,則鹽類的水解常數Kh增大,選項C 正確.弱酸根離子水解時,酸越弱酸根離子越易水解,酸性CH3COOH＞HClO,則水解常數Kh(CH3COO-)＜Kh(ClO-),選項D 錯誤.答案為C.

點評相同條件下,酸越弱水解常數越大;溫度升高水解常數增大;鹽的離子水解還受到另一離子的影響.

2 水解平衡常數與電離平衡常數的關系

鹽的水解是鹽的離子與水電離產生的H＋或OH-結合生成弱酸或弱堿的反應,因此

例225 ℃時,H2S的Ka1＝1.3×10-7,Ka2＝7.1×10-15.下列說法正確的是( ).

A.Na2S溶液加水稀釋溶液的pH 增大

B.Na2S 溶液中滿足:c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HS-)＋c(S2-)＋c(OH-)

C.HS-的電離程度大于HS-的水解程度

D.S2-的水解常數Kh＝1.41

分析Na2S溶液中S2-發生水解反應生成HS-和OH-,加水稀釋溶液的c(OH-)減小,pH 減小,選項A 錯誤.Na2S 溶液中存在電荷守恒:c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HS-)＋2c(S2-)＋c(OH-),選項B 錯誤.HS-的電離常數為Ka2＝7.1×10-15,HS-的水解常數為,則HS-水解程度大于電離程度,選項C錯誤.S2-以第一步水解為主,水解方程式為S2-＋H2O?HS-＋OH-,水解常數,選項D 正確.答案為D.

點評判斷酸式鹽溶液的酸堿性,要先計算出酸式根離子的水解常數,再根據酸式根離子的電離程度和水解程度大小比較,電離程度大于水解程度溶液顯酸性,電離程度小于水解程度溶液顯堿性.

3 水解平衡常數的計算

水解常數的計算除了利用水解常數和電離常數的關系外還可以根據溶液的pH 或酸堿中和滴定曲線計算.

3.1 根據鹽溶液的pH 計算水解平衡常數

例3常溫下濃度為0.1mol·L-1的NaClO 溶液的pH＝10.2,計算ClO-＋H2O?HClO＋OH-的水解常數.

分析NaClO溶液中c(H＋)＝10-10.2mol·L-1,則c(OH-)＝10-3.8mol·L-1.ClO-＋H2O?HClO＋OH-的平衡常數為

點評弱酸鹽的離子水解生成的弱酸濃度和c(OH-)近似相等.

3.2 根據酸堿中和滴定曲線計算水解平衡曲線

例4常溫下,用0.010 mol·L-1NaOH 溶液滴定0.010 mol·L-1的二元酸H2A 溶液,H2A、HA-、A2-的物質的量分數δ(X)隨pH 變化如圖1所示.下列說法錯誤的是( ).

圖1

A.滴加過程中離子濃度始終滿足:c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH-)＋c(HA-)＋2c(A2-)

B.H2A 的第一步電離平衡常數Ka1＝1×10-6

C.HA-的水解常數Kh＝1×10-10

D.將0.020mol·L-1Na2A 溶液和0.010mol·L-1HCl溶液等體積混合,所得溶液的pH 約為10

分析用NaOH 溶液滴定H2A 溶液,隨著NaOH 溶液滴入,H2A 濃度一直減小,HA-濃度增大后減小,A2-一直增大;由電荷守恒,離子濃度始終滿足:c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH-)＋c(HA-)＋2c(A2-),選項A 說法正確.當溶液中c(HA-)＝c(H2A)時,H2A 的第一步電離平衡常數

選項C 說法錯誤.將0.020 mol·L-1Na2A 溶液和0.010mol·L-1鹽酸等體積混合后,混合溶液中溶質為等物質的量濃度的c(Na2A)＝c(NaHA)＝c(NaCl),該溶液中c(HA-)≈c(A2-),根據圖知該溶液的pH＝10,選項D 說法正確.答案為C.

點評根據酸堿中和滴定曲線計算水解常數,往往是根據曲線交點兩種離子濃度相等時的pH計算.

4 水解常數的應用

水解常數大小不僅表示了鹽的離子水解程度大小,反映了組成鹽的酸或堿的相對強弱,還可以判斷酸式鹽溶液的酸堿性,另外根據水解常數還可以比較鹽溶液中離子濃度大小.

例5已知常溫下CN-的水解常數Kh＝1.61×10-5,含等物質的量濃度的HCN 與NaCN 的混合c(CN-)_____c(HCN).

A.小于

B.等于

C.大于

D.無法判斷

分析CN-水解的方程式為CN-＋H2O?HCN＋OH-,水解平衡常數為

含等物質的量濃度的HCN 與NaCN 的混合,HCN的電離程度小于CN-的水解程度,c(CN-)＜c(HCN).答案為A.

點評知道了鹽的水解常數,通過水解常數與電離常數的關系可以計算出電離常數的大小,相同濃度的鹽和酸的混合溶液的酸堿性取決于水解常數和電離常數大小,即水解程度和電離程度大小.

總之,水解常數大小反映了酸或堿的相對強弱,影響水解常數的因素除了弱酸或弱堿的相對強弱外,還與溶液濃度、溫度、另一離子的水解有關,計算水解常數可以利用水解常數與電離常數的關系、鹽溶液的pH、酸堿中和滴定曲線.

(完)