盐类的水解

引入

$\mathrm{NaCl}$ 溶液呈中性，$\mathrm{Na}{}_2\mathrm{CO}{}_3$ 溶液呈碱性，$\mathrm{NH}{}_4\mathrm{Cl}$ 溶液呈酸性。

都是盐，为什么酸碱性不同？盐不是中性的吗？

这涉及盐的离子与水之间的反应——盐类的水解。

盐类水解的定义

定义

盐电离出的离子与水电离出的 $\mathrm{H}{}^{+}$ 或 $\mathrm{OH}{}^{-}$ 结合生成弱电解质的反应，称为盐类的水解。

本质：弱电解质的离子结合 $\mathrm{H}{}^{+}$ 或 $\mathrm{OH}{}^{-}$，破坏水的电离平衡，促进水的电离。

盐溶液酸碱性的判断

判断规律

盐由酸和碱反应生成，根据酸碱强弱判断：

盐的类型	水解情况	溶液酸碱性	例子
强酸强碱盐	不水解	中性	$\mathrm{NaCl}$、$\mathrm{KNO}{}_3$
强酸弱碱盐	阳离子水解	酸性	$\mathrm{NH}{}_4\mathrm{Cl}$、$\mathrm{FeCl}{}_3$
弱酸强碱盐	阴离子水解	碱性	$\mathrm{Na}{}_2\mathrm{CO}{}_3$、$\mathrm{CH}{}_3\mathrm{COONa}$
弱酸弱碱盐	阴阳离子都水解	由相对强弱决定	$\mathrm{NH}{}_4\mathrm{Cl}$（酸性）、$\mathrm{CH}{}_3\mathrm{COONH}{}_4$（中性）

口诀：谁弱谁水解，谁强显谁性；都强不水解；都弱双水解。

盐类水解的实例

强酸弱碱盐的水解

例：$\mathrm{NH}{}_4\mathrm{Cl}$ 溶液

$\mathrm{NH}{}_4{}^{+}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{NH}{}_3\cdot \mathrm{H}{}_2\mathrm{O}+\mathrm{H}{}^{+}$

• 阳离子 $\mathrm{NH}{}_4{}^{+}$ 结合 $\mathrm{OH}{}^{-}$
• 促进水电离，生成 $\mathrm{H}{}^{+}$
• 溶液呈酸性

弱酸强碱盐的水解

例：$\mathrm{Na}{}_2\mathrm{CO}{}_3$ 溶液

$\mathrm{CO}{}_3{}^{2-}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{HCO}{}_3{}^{-}+\mathrm{OH}{}^{-}$

$\mathrm{HCO}{}_3{}^{-}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{H}{}_2\mathrm{CO}{}_3+\mathrm{OH}{}^{-}$

• 阴离子 $\mathrm{CO}{}_3{}^{2-}$ 结合 $\mathrm{H}{}^{+}$
• 促进水电离，生成 $\mathrm{OH}{}^{-}$
• 溶液呈碱性

水解分步进行，第一步为主。

弱酸弱碱盐的水解

例：$\mathrm{CH}{}_3\mathrm{COONH}{}_4$ 溶液

$\mathrm{CH}{}_3\mathrm{COO}{}^{-}+\mathrm{NH}{}_4{}^{+}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{CH}{}_3\mathrm{COOH}+\mathrm{NH}{}_3\cdot \mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$

• 阴阳离子相互促进水解
• 水解程度较大
• 酸碱性取决于 $K_a$ 和 $K_b$ 的相对大小

水解平衡

盐的水解是可逆反应，存在水解平衡：

$\mathrm{A}{}^{-}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{HA}+\mathrm{OH}{}^{-}$

水解平衡的特征

与电离平衡类似：

• 逆：可逆过程
• 等：$v_{\text{水解}}=v_{\text{结合}}$
• 动：动态平衡
• 定：各组分浓度保持不变
• 变：条件改变，平衡移动
• 微：水解程度一般很小

水解常数

对于 $\mathrm{A}{}^{-}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{HA}+\mathrm{OH}{}^{-}$：

$K_h=\frac{[\mathrm{HA}][\mathrm{OH}{}^{-}]}{[\mathrm{A}{}^{-}]}$

水解常数与电离常数的关系

$K_h\cdot K_a=K_w$

其中 $K_a$ 是对应弱酸的电离常数。

说明：

• 弱酸的 $K_a$ 越小，其阴离子的 $K_h$ 越大，越容易水解
• 水解和电离是相反的过程

影响盐类水解的因素

温度

水解是吸热反应，升温促进水解：

• 水解程度增大
• 水解平衡常数增大

浓度

稀释促进水解：

• 水解程度增大
• 但水解常数不变

溶液酸碱性

• 加酸：抑制阴离子水解，促进阳离子水解
• 加碱：促进阴离子水解，抑制阳离子水解

其他离子

加入能与水解产物反应的物质，促进水解。

例：向 $\mathrm{FeCl}{}_3$ 溶液中加 $\mathrm{Na}{}_2\mathrm{CO}{}_3$：

• $\mathrm{Fe}{}^{3+}$ 水解生成 $\mathrm{Fe}(\mathrm{OH}){}_3$
• $\mathrm{CO}{}_3{}^{2-}$ 水解生成 $\mathrm{H}{}_2\mathrm{CO}{}_3$（分解为 $\mathrm{CO}{}_2$ 和 $\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$）
• 相互促进，水解完全

盐类水解的应用

配制盐溶液

1. 易水解的盐：加酸抑制水解，如 $\mathrm{FeCl}{}_3$ 溶液中加 $\mathrm{HCl}$
2. 热的纯碱溶液去污：温度升高，$\mathrm{CO}{}_3{}^{2-}$ 水解程度增大，碱性增强

泡沫灭火器原理

内筒：$\mathrm{NaHCO}{}_3$ 溶液

外筒：$\mathrm{Al}{}_2(\mathrm{SO}{}_4){}_3$ 溶液

混合后：

$\mathrm{Al}{}^{3+}+3\mathrm{HCO}{}_3{}^{-}\to \mathrm{Al}(\mathrm{OH}){}_3\downarrow +3\mathrm{CO}{}_2\uparrow$

相互促进水解，生成大量泡沫。

明矾净水

$\mathrm{KAl}(\mathrm{SO}{}_4){}_2\cdot 12\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$ 溶于水：

$\mathrm{Al}{}^{3+}+3\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{Al}(\mathrm{OH}){}_3(胶体)+3\mathrm{H}{}^{+}$

生成 $\mathrm{Al}(\mathrm{OH}){}_3$ 胶体，吸附杂质沉降。

比较酸性或碱性强弱

• 等浓度的盐溶液，水解程度大的，对应的酸或碱越弱
• 例：$\mathrm{Na}{}_2\mathrm{CO}{}_3$ 碱性 > $\mathrm{NaHCO}{}_3$，说明 $\mathrm{HCO}{}_3{}^{-}$ 酸性 > $\mathrm{H}{}_2\mathrm{CO}{}_3$

水解方程式的书写

一般原则

1. 用 $\rightleftharpoons$ 表示可逆
2. 不写沉淀符号 $\downarrow$ 和气体符号 $\uparrow$（水解程度小）
3. 多元弱酸根分步水解，以第一步为主

例子

一元盐水解：

$\mathrm{CH}{}_3\mathrm{COO}{}^{-}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{CH}{}_3\mathrm{COOH}+\mathrm{OH}{}^{-}$

多元盐水解（分步）：

$\mathrm{CO}{}_3{}^{2-}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{HCO}{}_3{}^{-}+\mathrm{OH}{}^{-}$

$\mathrm{HCO}{}_3{}^{-}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{H}{}_2\mathrm{CO}{}_3+\mathrm{OH}{}^{-}$

双水解（相互促进，程度大）：

$\mathrm{Al}{}^{3+}+3\mathrm{HCO}{}_3{}^{-}\to \mathrm{Al}(\mathrm{OH}){}_3\downarrow +3\mathrm{CO}{}_2\uparrow$

此时用 $\to$，写沉淀和气体符号。

引出

• 沉淀溶解平衡：如何利用水解控制沉淀？
• 缓冲溶液：水解对缓冲溶液有何影响？
• 离子浓度大小比较：如何判断盐溶液中各离子浓度关系？
• 盐的制备与提纯：如何避免水解干扰？