大数据建模化学应用-大数据建模高考化学

【高考化学·考试大纲】了解盐类水解的原理、影响盐类水解程度的主要因素、盐类水解的应用。

【课程标准·学业要求】(1)能从化学平衡角度分析溶液的性质,如酸碱性、导电性。(2)能综合运用离子反应,化学平衡原理,分析解决生产、生活中有关电解质溶液的实际问题。

1.下列判断正确的是(　)

A.[18 全国Ⅱ,7]碳酸钠可用于去除餐具的油污

B.[18 全国Ⅲ,7]泡沫灭火器可用于一般的起火,也适用于电器起火

C.[18 全国Ⅱ,11]100mL 1mol·L-1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目为0.1NA

2.[多选]下列判断错误的是(　)

A.[14 全国Ⅱ,11]pH相同的①CH3COONa、②NaHCO3、③NaClO;三种溶液的c(Na+):①>②>③

B.[14 全国Ⅰ,8]用热的烧碱溶液洗去油污,是因为Na2CO3可直接与油污反应

C.[14 全国Ⅰ,8]施肥时,草木灰(有效成分为K2CO3)不能与NH4Cl混合使用,是因为K2CO3与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效

D.[17 全国Ⅰ,12]Na与S形成化合物的水溶液可使蓝色石蕊试纸变红

3.下列判断错误的是(　)

A.[16 全国Ⅰ,9]配制氯化铁溶液时,将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释

B.[16 全国Ⅱ,13]将MgCl2溶液加热蒸干,可由MgCl2溶液制备无水MgCl2

C.[16 全国Ⅲ,7]Al2(SO4)3和小苏打反应,可用于泡沫灭火器灭火

4.[16 全国Ⅱ,28]丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为_________________________________;一段时间后.溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是__________________________________;生成沉淀的原因是______________________________________(用平衡移动原理解释)。

5.[14 全国Ⅰ,27]H3PO2是一元中强酸,NaH2PO2溶液显________(填“弱酸性”“中性”或“弱碱性”)。

一、盐类的水解

1.盐类水解的实质

水解即水的电离,当盐电离出的弱酸阴离子或弱碱阳离子,与水电离出的H+或OH-结合成弱电解质分子,结果：(1)促进水的电离；(2)使盐溶液呈现一定的酸碱性。盐类水解与中和反应的关系:

盐的水解反应是可逆反应。水解的程度一般很小,通常发生水解反应的离子仅占百分之几,反应前后均有弱电解质分子存在,盐的水解反应是吸热反应。

2.水解的离子方程式的书写

(1)水解程度一般很小,故方程式用“”符号,且一般产生的物质的浓度小,不用“↑”“↓”表示。如NH4Cl的水解离子方程式:NH+4+H2ONH3·H2O+H+。

(2)多元弱酸根离子水解分步书写,以第一步为主。如Na2CO3水解的离子方程式:

CO2-3+H2OHCO-3+OH-(主要)

HCO-3+H2OH2CO3+OH-(次要)。

(3)多元弱碱阳离子水解,一步写完,如FeCl3的水解离子方程式:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+。

(4)双水解比单水解程度大,有些离子因相互促进水解能进行到底,书写时要用“===”“↑”“↓”表示。如Al3+与CO2-3、HCO-3、AlO-2、SiO2-3、S2-、HS-;Fe3+与CO2-3、HCO-3等发生双水解进行到底。如Al3+与HCO-3的水解反应：Al3++3HCO-3===Al(OH)3↓+3CO2↑。

3.水解规律

谁弱谁水解,水解同电性(谁强显谁性)。

注:水解是由弱离子引起的,水解后溶液的酸碱性也应由弱离子决定,“水解同电性”意为传统记法是“谁强显谁性”这种记法在考试中不利于操作,如溶液中不给出强离子。

4.影响水解的因素

(1)内因:盐的本性,盐的结构和性质。

(2)外因:温度、浓度、溶液的酸碱性变化。

①温度:盐类水解是吸热反应,升温,水解程度增大。

②浓度:加水稀释,水电离程度增加,产生的H+(或OH-)的数目增大,而H+(或OH-)的浓度减小。

③同离子效应:在水解显酸性的盐溶液中加入碱,促进盐的水解,加入酸,抑制盐的水解;反之同理。

④加入与水解弱离子反应的离子，抑制盐的水解。

二、盐类水解的应用

1.判断盐溶液蒸干时得到固体的成分

(1)考虑水解：FeCl3、AlCl3、CuCl2、MgCl2等盐溶液水解生成HCl,加热时HCl挥发,促使盐完全水解,蒸干后一般得到对应难溶性弱碱;灼烧时弱碱分解成氧化物;为防止水解的生成,通过在HCl的气流中加热蒸干。

例如:由AlCl3溶液加热制备AlCl3·6H2O时,应通入HCl以抑制AlCl3水解,降低AlCl3的溶解度,使其以AlCl3·6H2O晶体形式析出。

由于Al2(SO4)3溶液水解生成难挥发性酸,蒸干后一般得原物质。类似的是盐有K2CO3、Na2CO3、NaAlO2等。

(2)考虑盐受热时是否分解：由于Ca(HCO3)2、NaHCO3固体受热易分解,因此蒸干分别得到CaCO3、Na2CO3固体；蒸干NH4Cl溶液不能得到固体。

(3)还原性盐溶液在蒸干时会被O2氧化：如:Na2SO3溶液蒸干得Na2SO4;FeSO4溶液蒸干会得到Fe2(SO4)3。

2.某些易水解盐溶液的配制、保存

在配制FeCl3、AlCl3、CuCl2、SnCl2等溶液时,由于它们在溶液中水解生成氢氧化物,使溶液变浑浊,因此配制这些溶液时,为了抑制盐的水解,常先将盐溶于少量浓盐酸中,再加蒸馏水稀释到所需浓度。

Na2SiO3、Na2CO3等不能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶中,因Na2SiO3、Na2CO3水解呈碱性,产生较多OH-,NH4F水解产生HF。OH-、HF均能腐蚀玻璃。

3.泡沫灭火器内反应原理

NaHCO3和明矾混合可发生双水解反应:3HCO-3+Al3+==Al(OH3)↓+3CO2↑,生成的CO2将胶状Al(OH)3吹出可形成泡沫。

4.制备胶体或解释某些盐有净水作用

(1)FeCl3、KAl(SO4)2·12H2O等可作净水剂。

原因:Fe3+、Al3+水解产生少量胶状的Fe(OH)3、Al(OH)3,结构疏松、表面积大、吸附能力强,故它们能吸附水中悬浮的小颗粒而使其沉降,从而起到净水的作用。

(2)制备Fe(OH)3胶体

沸水中滴加FeCl3饱和溶液产生红褐色胶体:(www.xing528.com)

5.热的纯碱液去油污效果好

加热能促进纯碱Na2CO3水解,产生更多OH-较大,而油污中的油脂在碱性较强的条件下水解程度增强,故热的纯碱溶液比冷的效果好。

6.在NH4Cl溶液中加入Mg粉、Mg(OH)2、MgCO3

基本原理:NH+4+H2ONH3·H2O+H+

产生的H+能与Mg粉、Mg(OH)2、MgCO3反应。

2NH+4+Mg+2H2O==H2↑+2NH3·H2O+Mg2+;

2NH+4+Mg(OH)2==2NH3·H2O+Mg2+;

2NH+4+MgCO3==2NH3·H2O+CO2↑+Mg2+

7.除去MgCl2溶液中的Fe3+

在加热搅拌条件下,加入足量MgO或MgCO3或Mg(OH)2,搅拌使其充分反应生成Fe(OH)3,然后过滤除去Fe(OH)3。该反应一般不用NaOH或Na2CO3等溶液。

【考型1】盐类水解及影响因素

1.下列判断正确的是(　)

A.[16 江苏,13]室温下,用pH试纸测得:0.1mol·L-1Na2SO3溶液的pH约为10;0.1mol·L-1NaHSO3溶液的pH约为5。说明HSO-3结合H+的能力比SO2-3的强

B.[14 福建,10]0.10mol·L-1NaHCO3溶液中,温度升高,c(HCO-3)增大

C.[14 江苏,11]加热0.1mol·L-1Na2CO3溶液,CO2-3的水解程度和溶液的pH均增大

D.[14 重庆,3]CH3COONa溶液中滴加少量浓盐酸后c(CH3COO-)增大

【考型2】水解平衡

2.[福建高考]能证明Na2SO3溶液中存在SO2-3+H2OHSO-3+OH-水解平衡的事实是(　)

A.滴入酚酞溶液变红,再加入H2SO4溶液后红色褪去

B.滴入酚酞溶液变红,再加入氯水后红色褪去

C.滴入酚酞溶液变红,再加入BaCl2溶液后产生沉淀且红色褪去

【考型3】盐类水解及其应用

3.下列物质性质与用途判断正确的是(　)

A.[16 江苏,3]Fe2(SO4)3易溶于水,可用作净水剂

B.[江苏高考]下列转化能实现:Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3

C.[15 天津,1]中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈

D.[15 福建,8]配制FeCl3溶液时,可将FeCl3固体溶于适量蒸馏水

一、水解程度大小的判断

1.盐水解程度的大小,通常是分析对应的酸(或碱)来确定的

如酸越弱,其酸根离子结合质子(H+)的能力越强,离子的水解程度越大,常互为前提相互判断。如:酸性HX>HY>HZ;则碱性NaX<NaY<NaZ。

2.相同条件下,几种常见物质的酸碱性

(1)酸的浓度相同时,c(H+)即酸性:NaHCO3<H2CO3<CH3COOH。

(2)对应盐的浓度相同时,溶液pH值(碱性):Na2CO3>NaHCO3>CH3COONa(忽略HCO-3的电离)

(3)pH相同时,盐溶液的浓度:Na2CO3<NaHCO3<CH3COONa。

3.同种类型盐的水解程度

一般水解程度关系：双水解的盐>单水解的盐>相互抑制水解的盐。如NH+4的水解程度:

NH4)2CO3>(NH4)2SO4>(NH4)2Fe(SO4)2。

口诀:有弱才水解,谁弱谁水解,越弱越水解,越稀越水解。

4.电解质溶液pH值大小的比较

一般说来,相同浓度的溶液pH值由小到大的顺序:多元强酸<一元强酸<中强酸<弱酸<强酸弱碱盐<中性[强酸强碱盐(NaCl)和CH3COONH4]<强碱弱酸盐<弱碱<一元强碱<多元强碱。

二、水电离出c水(H+)的计算分清c水(H+)与溶液中c(H+)的意义不同。25℃,当c水(H+)≠10-7mol/L时,溶液既可能呈酸性,也可能呈碱性。但任意溶液中,c水(H+)=c水(OH-)。

由水电离出的H+的定性、定量举例分析:

由表中分析,由离子浓度可知:①酸溶液中c(OH-)等于水电离的c(H+)。②碱溶液中c(H+)等于水电离的c(H+)。③强酸弱碱盐溶液中的c(H+)等于水电离出的c(H+)。④强碱弱酸盐溶液中的c(OH-)等于水电离出的c(H+)。

三、互促水解(即双水解)与弱酸的酸式酸根

(1)双水解(互促水解)分为彻底的双水解和不彻底的双水解;双水解的相互促进使溶液中水解的离子浓度降低,水解程度增大。

①Al3+与HCO-3、CO2-3、S2-、AlO-2等相遇生成↓或↑,发生彻底的双水解。

②NH+4与CH3COO-、CO2-3双水解不彻底,在溶液中可以共存。

③其它水解,如:Mg3N2,CaC2,CH3CH2Cl等,考试中主要考查的是具体性质。

一般强烈水解的离子,在中性溶液中都不能大量存在。

(2)酸式弱酸盐的电离与水解:酸式弱酸根离子,既可以电离,又可以水解,可总结为:谁强谁为主,谁强显谁性。例如在NaHCO3溶液中:

HCO-3CO2-3+H+(电离)。

HCO-3+H2OH2CO3+OH-(水解)。

HCO-3、HS-、HPO2-4以水解为主,溶液显碱性。HSO-3、HC2O-4、H2PO-4以电离为主,溶液显酸性。而NaHSO4是强酸的酸式盐,一步完全电离,不水解,溶液显酸性:NaHSO4==Na++H++SO2-4。