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专题十三 盐类的水解和沉淀溶解平衡
基础篇
3. 考点 一 盐类的水解 盐类水解的影响因素
内因 盐本身的性质
1.
盐类水解的相关概念 1) : 。
外因
盐类水解是指在水溶液中 盐电离产生的离 2)
,
水解产物
子与水电离产生的 +或 -结合生成弱电
因素及其变化 水解平衡 水解程度
H OH
的浓度
解质的反应 水解反应是可逆的 是微弱的
。 , , 温度 升温 右移 增大 增大
它是酸碱中和反应的逆反应 是吸热反应
, 。 增大 加
2. ( 右移 减小 增大
盐类水解的规律
溶质
)
浓度
有弱才水解 无弱不水解 越弱越水解 谁强
减小 加
1) , , ,
( 右移 增大 减小
显谁性 同强显中性 例如 为强酸强 水稀释
, 。 NaCl )
碱盐 不水解 溶液呈中性 为强酸弱 外加 加酸 弱碱阳离子水解程度减小
, , ;NH4Cl
碱盐 溶液呈酸性 为强碱弱酸 酸 碱 加碱 弱酸阴离子水解程度减小
、
, ;CH3COONa
4.
盐 溶液呈碱性 的 K 与 水解方程式的书写
, ;CH3COOH a NH3·
的K 近似相等 则 溶液接 一般来说 盐类水解的程度不大 应该用
H2O b , CH3COONH4 1) , ,
表示 盐类水解一般不会产生沉淀
近中性 的 K 大于 的
“” 。
;HCOOH a NH3·H2O
和气 体 所 以 一 般 不 用 符 号 和
K 则 溶液呈酸性 , “ ↓”
b, HCOONH4 。
如
正盐的水解程度大于酸式盐 例如同浓度 “↑”。 :
2) 。
2+ +
时 比 的水解程度大 Cu +2H2O Cu(OH)2 +2H
Na2CO3 NaHCO3 。
+ +
酸式盐溶液酸碱性的判断 NH4 +H2O NH3·H2O+H
3)
多元弱酸盐的水解是分步进行的 水解方程
强酸的酸式盐只电离 不水解 其溶液一定 2) ,
① , , 式分步书写 如 的水解反应
显酸性 如 。 Na2CO3 :
, NaHSO4。
2- - -
弱酸的酸式盐溶液的酸碱性取决于酸式酸 CO3 +H2O HCO3 +OH
②
- -
根离子的电离程度和水解程度的相对 HCO3 +H2O H2CO3 +OH
相互促进的水解反应
大小 3)
。 弱酸阴离子和弱碱阳离子会相互促进水解
,
若电离程度大于水解程度 则溶液显酸性
5 a. , 。 若水解产物均为容易脱离反应体系的溶解
年
如
高
考
NaHSO3、NaH2PO4。 度较小的物质
(
如溶解度不大的气体或沉
3 若电离程度小于水解程度 则溶液显碱性
淀 则其相互促进水解的程度非常大 水解
年 b. , 。 ), ,
模 如
反应认为完全进行 应用
拟 NaHCO3、NaHS、Na2HPO4。
, “ ”“↑”“↓”
A 表示 如 3+ -
版 , Al +3HCO3 Al(OH)3 ↓+
高
考 【生产环保情境】 水煤气变换反应 水煤气变换反应( , )被广泛应用在多种工业化
化 CO + H2O CO2+H2 WGS
学 进程中,如甲醇合成、甲醇水蒸气重整、氨气合成、费托合成、给燃料电池提供氢气等。 其反应机理包括氧化还
288 原反应机理、羧基机理及甲酸盐机理。
若水解产物中有溶解度较大的物质 作净水剂 明矾可作净水剂 原理为 3+
3CO2↑; 6) : , Al +
无法脱离反应体系 虽水解反应能相互促 胶体 +
( ), 3H2O Al(OH)3( )+3H 。
进 但水解程度还是较小 如 + - 化肥的使用 铵态氮肥与草木灰不能混用
, , NH4 +CH3COO + 7) : 。
+ 与 作除锈剂 与 溶液显酸性 可作
H2O CH3COOH +NH3 ·H2O, NH4 8) :NH4Cl ZnCl2 ,
-可大量共存 焊接金属的除锈剂
CH3COO 。 。
注意 2+与 -、 - 与 - 的反应不是相互 利用水解反应制备物质 x
Mn HCO3 AlO2 HCO3 9) :TiCl4 +( +2)H2O
促进的水解反应,前者是 - 电离出的 2- 与 2+ x
HCO3 CO3 Mn TiO2· H2O↓+4HCl。
反应,后者是 - 电离出的 +与 - 反应。
HCO3 H AlO2
5. 考点 二 沉淀溶解平衡
盐的水解常数 以 - -为例
( A +H2OHA+OH )
1.
c c - 溶解平衡
表达式 K (HA)· (OH )
1) : h = c - 溶质溶解的过程是一个可逆过程
(A ) :
2) K h 与 K W、 K a 的关系 ì ï ï v 溶解> v 结晶 固体溶解
溶解
c c - c + K 固体溶质 溶液中的离子ív v 溶解平衡
K (HA)· (OH )· (H ) W 结晶 ï 溶解= 结晶
h = c - c + = K î ï v v 析出晶体
(A )· (H ) a 溶解< 结晶
K 溶解平衡的特点 逆 等 动 定 变 适用平衡
注意
①Na2CO3
的第一步水解常数 K
h=K
W;
NaHCO3 : 、 、 、 、 (
a2 移动原理
K )。
的水解常数K W。 2. 溶度积
h=K
a1
水解常数只受温度影响。 水解反应是吸热反应,故K 溶度积常数 简称溶度积 一定温度下 难
② h 1) ( ): ,
随温度升高而增大。 K 越大,水解趋势越大。 溶电解质的饱和溶液中 各组分离子浓度幂
h ,
根据电离常数与水解常数的大小关系可判断弱酸的酸式 的乘积为常数 用 K 表示 对于溶解平衡
③
, sp 。
盐溶液的 溶 酸 液 碱 呈 性。 碱 例 性 如 。 根据K h ( HCO - 3 ) > K a2 ( H2CO3 )可知 AmBn(s) m A n + (aq) + n B m - (aq), K sp =
NaHCO3 c n + m c m - n
6. 盐类水解的应用 [ (A )] ·[ (B )] 。
注意 K 的大小只与难溶电解质的性质和温度有关,
判断溶液的酸碱性 溶液显酸性 原因 sp
1) :FeCl3 , 与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。
是 3+ +
Fe +3H2O Fe(OH)3 +3H 。 某温度下 难溶电解质溶液在任意时刻下有
2) ,
判断酸性强弱 等物质的量浓度的
2) : NaX、 关离子浓度幂的乘积为 Q 离子积 比较
( )。
三种盐溶液的 分别为
NaY、NaZ pH 8、9、10, K 与 Q 的相对大小 可以判断难溶电解质
则酸性 sp ,
HX>HY>HZ。 在给定条件下沉淀能否生成或溶解
配制或贮存易水解的盐溶液 配制 溶 。
3) : CuSO4 当 Q K 时 溶液不饱和 无沉淀析出
液时 加入少量 以抑制 2+的水解 < sp , , ;
, H2SO4 Cu 。 当 Q K 时 沉淀与溶解处于平衡状态
胶体的制备 制备 胶体的离子方程式 = sp , ; 专
4) : Fe(OH)3 当 Q K 时 溶液过饱和 有沉淀析出 题
> sp , , 。 十
为 3+ △ 胶体 + 3. 沉淀溶解平衡的应用 三
Fe +3H2OFe(OH)3( )+3H 。
制作泡沫灭火器 成分为 溶液与 沉淀的生成 在溶液中 当 Q K 时 就会生 盐
5) : NaHCO3 1) : , > sp , 类 的
溶液 发生反应 3+ - 成沉淀 利用生成沉淀可除去溶液中的杂 水
Al2(SO4)3 , Al +3HCO3 。 解
质离子 常用方法有 加沉淀剂法 如用 和
Al(OH)3↓+3CO2↑。 , :① , 沉
淀
溶
【生产环保情境】 镁铝尖晶石 镁铝尖晶石( )具有耐高温、高硬度、低热导率、低热膨胀系数、较高的机 解
MgAl2O4 平
械强度、良好的耐化学腐蚀性等特点,特别是在高温碱性环境下具有优异表现,常被用于制造耐火材料。 镁铝 衡
尖晶石也可作为制备透明陶瓷、催化剂的载体材料。 289
等作沉淀剂 使某些金属离子 如 的沉淀,沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。 如
Na2S、H2S , (
Cu
2+
、Hg
2+等
)
生成极难溶的硫化物
(CuS、HgS
BaSO4
比
BaCO3
更难溶解,但将
BaSO4
沉淀加入饱和的
等 沉淀 调节 法 如除去 溶液中 Na2CO3 溶液中,只要 c( Ba 2+)·c( CO 2 3 -) > K sp ( BaCO3 ),
) ;② pH , CuCl2
就可以缓慢转化为 。
的 可加入 BaSO4 BaCO3
FeCl3, CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3
K 的应用
等物质消耗 + 使 3+ 4) sp
H , Fe +3H2O Fe(OH)3 +
根据沉淀的先后次序 比较 K 的大小 如
+平衡正向移动 生成 沉淀 ① , sp 。
3H , Fe(OH)3 。
向浓度均为 -1 同浓度 的
注意 不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去。 0.1 mol·L ( ) NaCl
和 同类型 混合溶液中滴加少量
一般认为残留在溶液中的离子浓度
≤1×10
-5
mol
·
L
-1 NaI( ) AgNO3
溶液 少量沉淀剂 先出现黄色沉淀 先生成
时,沉淀完全。
( ), (
的沉淀的K 更小 则K K
沉淀的溶解 当 Q K 时 沉淀就会溶解 常
2) : < sp , 。 sp ), sp(AgCl)> sp(AgI)。
根据 K 判断沉淀某离子的 范围 如已
用方法有 酸 碱溶解法 如用盐酸溶解
:① 、 , ② sp pH 。
氧化还原法 适用于具有明显氧化 知 K -33 K
BaCO3;② , : sp[Al(OH)3]=1×10 , sp[Fe(OH)3]=
性或还原性的难溶物 如用硝酸溶解金属硫 -39 时 开始沉淀 室
, 3×10 ,pH=7.1 Mn(OH)2 。
化物 等 生成配合物法 如要 温下 除去 溶液中的 3+ 3+又不使
(CuS、HgS );③ , , MnSO4 Fe 、Al
溶解 可加入氨水生成 + 2+ 沉 淀 出 来 由 K
AgCl [Ag(NH3)2] ; Mn , sp [ Al ( OH)3 ] >
盐溶解法 如用 溶液溶解 K 可知 3+沉淀完全时 3+早
④ , NH4Cl Mg(OH)2。 sp[Fe(OH)3] ,Al Fe
沉淀的转化 一般来说 若难溶电解质类型 已沉淀完全 当 3+ 恰好完全沉淀时
3) : , , Al ,
相同 则 K 较大的沉淀易转化为 K 较小的 c 3+ -5 -1 K
, sp sp (Al )= 10 mol·L , sp[Al(OH)3] =
沉淀
;
若类型不同
,
沉淀的溶解度差别越大
,
c
(Al
3+
)·
c3
(OH
-
)= 1×10
-33
,
此时 c
(OH
-
)
越容易转化
。 ≈10
-9.3
mol·L
-1
,
c
(H
+
)=
K
W/
c
(OH
-
)=
注意 一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀,这是一般
-4.7 -1 即 故需调节溶液
10 mol·L , pH= 4.7,
规律,并不意味着溶解度小的沉淀不能转化为溶解度大
范围为
pH 4.7≤pH<7.1。
5
年
高 考
3
年
模 拟
A
版
高
考 【日常生活情境】 陶瓷 陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点,从生活用品中的盘、碗、杯
化
学 子、工艺陶瓷等,到工业用途的耐酸砖、泵、阀、电力电讯的绝缘子,其主要成分均为硅酸盐。
290
综合篇
综合 溶液中微粒浓度大小比较 解程度小于电离程度 溶液呈酸性 所以
, ,
1. 溶液中微粒浓度大小比较的方法 c (Na + )> c (HSO - 3)> c (H + )> c (SO 2 3 - )。
不同盐溶液中同一离子浓度的比较 要看溶
单一盐溶液中离子浓度的比较 需要考虑弱电解
2) ,
1) ,
液中其他离子对它的影响 如相同浓度的
质离子的水解或电离 如在 溶液中
。
。 Na2CO3 ,
三种
CO
2
3
-
+H2O HCO
-
3 +OH
- NH4Cl(a)、CH3COONH4(b)、NH4HSO4(c)
- - 溶液中 c + 由大到小的顺序是
HCO3 +H2O H2CO3 +OH (NH4) c>a>b。
所以 c (Na + )> c (CO 2 3 - )> c (OH - )> c (HCO - 3)。 3) 混合液中各离子浓度的比较 , 要综合分析水
在 溶液中 - 水解程度大于电离 解因素和电离因素 如相同浓度的
NaHCO3 ,HCO3 。 NH4Cl
程度 溶液呈碱性 所以 c + c - 和氨水混合液中 因 的电离程 , , (Na )> (HCO3)> , NH3·H2O
c - c 2- 在 溶液中 - 水 度 + 的水解程度 故离子浓度顺序为
(OH )> (CO3 ); NaHSO3 ,HSO3 >NH4 ,
c + c - c - c + c( +)·c( +)
(NH4)> (Cl )> (OH )> (H )。 点对应溶液中, Na H
2. 电解质溶液中的“三大守恒” A.c c( -)·c( -)= 1
OH CH3COO
电荷守恒 溶液中阳离子所带的正电荷总数 点与 点所示溶液中水的电离程度:
1) : B.b c b>c
等于阴离子所带的负电荷总数 如在 点溶液中:c( +) c( -) c( -)
。 C.a Na > OH > CH3COO >
溶液中 c + c + c - c( +)
NaHCO3 : (Na )+ (H )= (HCO3)+ H
c 2- c - 点 对 应 的 溶 液 中 c ( - )
2 (CO3 )+ (OH )。 D. b CH3COO +
元素质量守恒 电解质溶液中 变化前后某 c( ) · -1
2) : , CH3COOH = 0.1 mol L
种元 素 的 质 量 守 恒 如 -1 解题导引 中性溶液中 c( +) c( -),利用
。 0. 1 mol · L H = OH
溶 液 中 c + c - 此等式并结合电荷守恒式,可得到溶液中其他
NaHCO3 : (Na ) = (HCO3 ) +
c 2- c -1 离子浓度的等式关系。 根据曲线上的点对应
(CO3 )+ (H2CO3)= 0.1 mol·L 。
质子守恒 电解质溶液中 分子或离子得到 加入的 溶液体积,可定量分析此时
3) : , CH3COOH
质子 + 与失去质子 + 的物质的量相 溶液中的溶质成分。
(H ) (H )
等
。
以
Na2CO3
溶液为例
:
解析
c
点对应溶液的
pH=7
,则 c(
H
+)
=
c( -),此时溶液中存在电荷守恒:c( +)
OH Na +
c( +) c( -) c( -),则 c( +)
H = CH3COO + OH Na =
c( +)·c( +)
c( -),故 Na H ,
c
(OH
-
)=
c
(H
+
)+
c
(HCO
-
3)+2
c
(H2CO3)。
CH3COO c(
OH
-)·c(
CH3COO
-)= 1 A
项正确。 点对应溶液的溶质为 ,
另外 质子守恒式还可以通过电荷守恒式
, 、
b CH3COONa
元素质量守恒式联立得到 如 溶液 -
水解促进水的电离,此时水的电离程
。 Na2CO3
CH3COO
中存在元素质量守恒 : c (Na + )= 2 c (CO 2 3 - )+ 度最大; c 点对应溶液的溶质为 CH3COONa 、
, 抑制水的电离,故水的
2
c
(HCO
-
3)+2
c
(H2CO3),
电荷守恒
:
c
(Na
+
)+
CH3COOH CH3COOH
电离程度: , 项正确。 点加入
c + c - c 2- c - 两式 b>c B a 5 mL
(H )= (HCO3)+2 (CO3 )+ (OH ),
联立可得
:
c
(OH
-
) =
c
(H
+
) +
c
(HCO
-
3)+
0.1 mol · L -1 CH3COOH 溶液,即 5×10 -4 mol
c 即质子守恒式
,生成
-4
,溶液
2 (H2CO3), 。
CH3COOH 5×10 mol CH3COONa
例 ( 北京门头沟一模, ) 时,向 中还剩余 -3 ,n( )
2022 14 25 ℃ 1×10 mol NaOH CH3COONa ∶
· -1 的 溶液中逐滴滴入 n( ) , 则 c ( +) c ( -)
15 mL 0.1 mol L NaOH NaOH = 1 ∶ 2 Na > OH >
· -1 的 溶 液, 加 入 c( -) c( +), 项正确。 点溶质为
0. 1 mol L CH3COOH CH3COO > H C b
溶液的体积与混合溶液 的关系 ,溶液体积为原来的两倍,c( +)
CH3COOH pH CH3COONa Na =
如图所示(混合过程中忽略溶液体积变化)。
· -1 · -1,根据元素质量
0.1 mol L ÷2=0.05 mol L
下列分析不正确的是 ( ) 守恒,c(
CH3COO
-)
+
c(
CH3COOH
)
=
c(
Na
+)
= 专
题
· -1, 项错误。
十
0.05 mol L D
三
答案
D 盐
类
的
水
解
和
沉
淀
溶
【生产环保情境】 固硫技术 煤的洁净技术包括固硫技术和脱硫技术两类。 固硫技术是通过加入固硫剂,将硫 解
平
元素以固体形式留在煤燃烧的残渣中,此法可有效降低燃煤废气中 的含量,已成为我国解决环境问题的 衡
SO2
主导技术之一。 291
应用篇
2. 应用 溶液中离子平衡图像分析 沉淀溶解平衡图像
如一定温度下 +
一、解题策略 AgCl (s) Ag (aq) +
1. - 体系中 c + 和 c - 的关系图
明确坐标轴的意义 先看清横 纵坐标所表 Cl (aq) , (Ag ) (Cl ) :
。 、
示的量 有时是双纵坐标 进而理解整个图
( ),
像的含义
。
2.
把握曲线的变化趋势 曲线的变化趋势代表
。
了某物质的某一参数的变化情况 通过分析
,
变化趋势判断参数变化的原因以及溶液成分
的变化情况 解题技巧 理解图像中线上点、线外点的含义:曲
。 ①
3. 关注特殊点 起点 定性或定量判断酸 碱的 线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态,此时 Q
=
。 : 、
相对强弱 反应一半点 中性点 恰好反应 K ;曲线上方的点Q K ,会有沉淀析出;曲线下方的点
。 、 、 sp > sp
Q K ,无沉淀析出。 K 只受温度影响,在同一曲线上
点 主要用来确定不同阶段中各反应物与生 < sp ② sp
:
的点,K 相同。
成物的量的关系 进而分析溶液中各粒子浓 sp
, 3. 弱电解质分布系数图像
度关系 交点 某条件下两个值是相等的 交
。 : , 如 时 在 溶液中滴入 溶
点的分析往往是解决问题的关键 298 K , H3PO4 NaOH
。
液 含磷元素的各物种的分布系数 δ 物质的
二、常见类型 , (
量分数 与 的关系图
1.
滴定图像 ) pH :
如常温下 将 -1 溶液滴加到
, 0.1 mol·L NaOH
-1 溶液中 溶液 与
20 mL 0.1 mol·L HA , pH
溶液体积的关系图
NaOH :
解题技巧 由曲线的交点可计算出相应的电离平
①
衡常数。 如 点时 c( ) c( -),K
a H3PO4 = H2PO4 a1 =
c( -)·c( +)
H2PO4 H c ( +) -2.1; 同 理 点 时
c( ) = H = 10 b
H3PO4
c( -) c( 2-),可求得 K -7.2; 点时
H2PO4 = HPO4 a2 = 10 c
c( 2-) c( 3-),可求得K -12.4。
HPO4 = PO4 a3 =10
5 根据图像中酸式酸根离子大量存在时的 ,可比较
年 ② pH
高 酸式盐的电离程度和水解程度。 如图中δ( -)接近
考 H2PO4
3 时 约为 ,说明 溶液呈酸性, - 的
年 1 pH 4.7 NaH2PO4 H2PO4
模 电离程度大于水解程度。
拟
A
版
高
考 【生产环保情境】 氨基甲酸铵 氨基甲酸铵( )是一种重要的化工产品,常温下为白色斜方晶体或
化 NH2COONH4
学 粉末,难溶于 ,在干燥的空气中能稳定存在,遇水或潮湿空气生成碳酸铵或碳酸氢铵, 时分解为
CCl4 59 ℃ NH3
292 及 ,主要用作磷化铝中间体和医药氨化剂。
CO2
4. 对数图像或负对数图像 下列说法正确的是 ( )
如某硫酸盐 的沉淀溶解平衡体系中离 曲线 代表 的沉淀溶解曲线
MSO4 A. ① BaCO3
子浓度对数的关系图 该温度下 的K ( )值为 -10
: B. BaSO4 sp BaSO4 1.0×10
加适量 固体可使溶液由 点变到 点
C. BaCl2 a b
c( 2-)
c( 2+) -5.1 时两溶液中 SO4 y 2- y 1
D. Ba = 10 c( 2-)= 10
CO3
解题导引 本题要注意横坐标和纵坐标均为离
子浓度的负对数,通过 K 的大小即可判断曲
sp
线 代表 的沉淀溶解平衡曲线。
解题技巧 先确定图像的类型是对数图像还是负
② BaCO3
① 解析 项,离子浓度的负对数越大,离子浓
A
对数图像,若为负对数图像,应注意负对数越大则实际
度越小,已知 K ( ) K ( ),则当
数值越小。 sp BaSO4 < sp BaCO3
[c( 2+)]相同时, [c( 2-)] [c( 2-)],
再弄清楚图像中横坐标和纵坐标的含义,是浓度对数 lg Ba -lg SO4 >-lg CO3
②
故曲线 、 分别代表 、 的沉淀溶
还是浓度比值对数。
① ② BaSO4 BaCO3
抓住图像中特殊点:如 、 x 、交点等。
解平衡曲线,错误; 项,取曲线 上横坐标为
③ pH=7 lg =0 B ①
理清图像中曲线的变化趋势及含义,判断线上、线外 的点,K ( ) c( 2+)·c( 2-)
④ 7.0 sp BaSO4 = Ba SO4 =
的点所表示的意义。
-7 -3
-10,正确; 项,加
1.0×10 ×1.0×10 =1.0×10 C
例 ( 全国甲, , 分)已知相同温度下, 入适量 固体后, c( 2+) 增大, 根据
2021 12 6 BaCl2 Ba
K sp ( BaSO4 ) < K sp ( BaCO3 )。 某温度下,饱和溶 K sp ( BaCO3 )不变,溶液中c( CO 2 3 -)将减小,因此
液中 [ c ( 2- )]、 [c( 2-)] 与 点将沿曲线 向左上方移动,错误; 项,当
- lg SO4 -lg CO3 a ② D
[c( 2+)]的关系如图所示。 c( 2-)
-lg Ba 溶液中 c( 2+) -5.1 时,两溶液中 SO4
Ba = 10 c( 2-)=
CO3
y
10 - 2 y 1- y 2 ,错误。
y =10
- 1
10
答案
B
专
题
十
三
盐
类
的
水
解
和
沉
淀
溶
【生产环保情境】 碱式碳酸铜 碱式碳酸铜又名铜绿,化学式为 ( ) ,呈绿色,不溶于水,溶于酸,加热 解
Cu2 OH 2CO3 平
到 时分解为氧化铜、水和二氧化碳,可用于制造信号弹、烟火、油漆颜料、杀虫剂和解毒剂,也用于电镀等 衡
220 ℃
方面,是一种具有广泛用途的化工产品。 293