盐类水解知识在高中化学中占有重要的地位,是高考的热点内容之一。盐类水解的规律可以归纳为:有弱才水解,谁弱谁水解,越弱越水解,谁强显谁性。本文对规律中的“越弱越水解”的含义进行阐述并举例说明该规律在实际解决问题中的应用。“越弱越水解”是指弱酸强碱盐中的弱酸根离子(强酸弱碱盐中的弱碱阳离子)对应的弱酸(弱碱)的酸性(碱性)越弱,在同等浓度下该盐水解的程度越大,该盐水溶液的pH越大(越小),碱性越强(酸性越强);反之亦然,同等浓度的盐的水解程度越大,该盐对应的弱酸就越弱,或者是弱碱就越弱。
例一:(2011山东)30.(4)常温下,H2SO3的电离常数Ka1=1.2×10-2,Ka2=6.3×10-3,H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10-7,Ka2=4.7×10-11。某同学设计实验验证H2SO3的酸性强于H2CO3:将SO2和CO2气体分别入水中至饱和,立即用酸度计测两溶液的pH,若前者的pH小于后者,则H2SO3的酸性强于H2CO3。该实验设计不正确,错误在于: ① 。
设计合理实验验证H2SO3酸性强于H2CO3(简要说明实验步骤、现象和结论)。 ② 。仪器自选。
供选的试剂:CO2、SO2、Na2CO3、NaHCO3、KMnO4、NaHSO3、蒸馏水、饱和石灰水、酸性KMnO4溶液、品红溶液、pH试纸。
答案:①略;②配制相同物质的量浓度的NaHSO3和NaHCO3溶液,用酸度计(或pH试纸)测两溶液的pH,前者的pH小于后者,证明H2SO3的酸性强于H2CO3。
解析:答案②利用规律中的“越弱越水解”。具体分析如下:这两种盐都是弱酸强碱盐,同浓度下盐对应弱酸的酸性越弱则该盐水解程度越大,则其溶液的pH越大,所以采用配制同浓度的亚硫酸氢钠和碳酸氢钠溶液来测pH。若是亚硫酸氢钠溶液的pH小,则亚硫酸氢根离子水解的程度小,其对应的酸的酸性就强。
盐 |
亚硫酸氢钠(NaHSO3) |
碳酸氢钠(NaHCO3) |
对应的酸 |
H2SO3 |
H2CO3 |
溶液的pH |
小 |
大 |
盐水解程度 |
NaHCO3水解程度大于NaHSO3水解程度 | |
酸性强弱 |
H2SO3酸性大于H2CO3酸性 |
例二、(2010四川)10. 有关①100ml 0.1 mol/L NaHCO3、②100ml 0.1 mol/L Na2CO3两种溶液的叙述不正确的是
A. 溶液中水电离出的H+个数:②>① B. 溶液中阴离子的物质的量浓度之和:②>①
C. ①溶液中:c(CO32-)>c(H2CO3) D. ②溶液中:c(HCO3-)>c(H2CO3)
解析:A选项实际上考虑哪一个溶液中水的电离程度大,即哪一个盐的水解程度大。
盐 |
碳酸钠 |
碳酸氢钠 |
对应的酸 |
碳酸氢根离子 |
碳酸 |
酸性强弱 |
碳酸氢根离子酸性小于碳酸酸性 | |
盐水解程度 |
碳酸钠水解程度大于碳酸氢钠水解程度 | |
水电离出的的氢离子个数 |
碳酸钠溶液中水电离出来的氢离子个数多 |
所以A正确;
B、CO32-水解后得到HCO3- 和OH-,阴离子数增多;而HCO3-水解生成阴离子只有OH-,阴离子数目不变,HCO3-电离生成阴离子CO32-,阴离子数也不变,所以B正确;
C、NaHCO3溶液显碱性,HCO3-的水解程度大于其电离程度,水解得到的c(H2CO3)大于电离得到的c(CO32-),所以C错误;
D、CO32-的第一步水解程度大于第二步,CO32-的第一步水解产物c(HCO3-)大于第二步水解产物c(H2CO3),所以D正确。
答案选C
例三、(09全国Ⅱ)10. 现有等浓度的下列溶液:①醋酸,②苯酚,③苯酚钠,④碳酸,⑤碳酸钠,⑥碳酸氢钠。按溶液pH由小到大排列正确的是
A. ④①②⑤⑥③ B. ④①②⑥⑤③
C. ①④②⑥③⑤ D. ①④②③⑥⑤
解析:本题比较溶液的pH大小,首先是三种酸,①醋酸、②苯酚、④碳酸这三种物质的酸性强弱为:①>④>②,则pH:①<④<②。本题涉及到碳酸氢钠,核心是准确判断每一种盐对应的弱酸是哪一种酸,然后再排列出酸性强弱顺序,再判断水解程度大小:
盐 |
③苯酚钠 |
⑤碳酸钠 |
⑥碳酸氢钠 |
对应的酸 |
苯酚 |
碳酸氢根离子 |
碳酸 |
等浓度酸溶液酸性强弱比较 |
碳酸>苯酚>碳酸氢根离子【根据二氧化碳和碳酸钠反应只能生成碳酸氢钠证明碳酸氢根离子不再和苯酚钠反应,二者不能反应证明碳酸氢根离子的酸性比苯酚的酸性小】 | ||
等浓度的盐的水解程度大小 |
⑥碳酸氢钠<③苯酚钠<⑤碳酸钠 | ||
各溶液的pH大小 |
⑥<③<⑤ |
根据盐对应的酸的酸性越弱,等浓度下该盐的水解程度越强,即“越弱越水解”得知,水解程度大小顺序:⑥碳酸氢钠<③苯酚钠<⑤碳酸钠,水解程度越大溶液的碱性越强,所以:碱性:⑤>③>⑥,则pH:⑥<③<⑤。答案选C
弱酸的酸性越弱,其电离就越困难,则弱酸根离子和水电离出的氢离子结合能力就越强,形成盐水解的程度就越大,也就是所谓的越弱越水解。以上几个常见的例子,希望能对大家理解越弱越水解有所帮助。