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2. 水解度

盐类水解及其影响因素 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 盐中弱酸根或弱碱阳离子与水反应,使溶液显酸碱性,且反应达到平衡的程度。

从哪来 建立在弱电解质的电离平衡、电离平衡常数、pH 的计算以及模型1:电离平衡计算之上。水解本质是弱电解质电离的逆过程,计算逻辑与电离平衡高度同构。

为什么 根据勒夏特列原理,弱酸(如 $CH_3COOH$)或弱碱(如 $NH_3\cdot H_2O$)在水中存在电离平衡。当盐溶于水时,弱酸根离子($CH_3COO^-$)或弱碱阳离子($NH_4^+$)会结合水电离出的 $H^+$ 或 $OH^-$,生成弱电解质。这破坏了水的电离平衡,促使水继续电离。由于生成的弱电解质浓度远大于其电离程度,反应主要向生成弱电解质的方向进行,但受限于弱电解质的电离常数($K_a$ 或 $K_b$),反应不能进行到底,最终达到动态平衡。水解度即为该平衡状态下,已水解的离子浓度占初始离子浓度的比例。

类比法:逆反应视角** **适合学生
逻辑性强,擅长从微观机理理解宏观现象的学生。 讲解:不要孤立地看水解,把它看作“弱电解质电离”的逆反应。 1. 先复习:$CH_3COOH \rightleftharpoons CH_3COO^- + H^+$ (电离) 2. 再推导:$CH_3COO^- + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + OH^-$ (水解) 3. 核心逻辑:因为 $CH_3COOH$ 是弱酸,不容易完全电离,所以它的逆反应(水解)也不容易完全进行。水解度 $\alpha$ 和电离度 $\alpha_{ion}$ 在数值上往往有相似的数量级关系(取决于浓度和 $K$ 值)。告诉学生:水解就是“抢”水电离出的离子,但因为产物是弱电解质,抢得不多,所以是“度”而不是“完全反应”。
公式推导法:数学建模** **适合学生
计算能力强,喜欢通过公式推导建立知识体系的学生。 讲解:直接建立数学模型,强调水解度 $\alpha$ 与浓度 $c$、水解常数 $K_h$ 的关系。 1. 设盐浓度为 $c$,水解度为 $\alpha$。 2. 平衡时:$[H^+] \approx c\alpha$,$[OH^-] \approx c\alpha$(以弱酸强碱盐为例,实际需看具体离子)。 3. 水解常数 $K_h = \frac{K_w}{K_a}$。 4. 推导公式:$K_h = \frac{c\alpha \cdot c\alpha}{c(1-\alpha)} \approx c\alpha^2$ (当 $\alpha < 5\%$ 时)。 5. 结论:$\alpha \approx \sqrt{\frac{K_h}{c}}$。 6. 教学点:让学生看到,水解度与浓度的平方根成反比。浓度越大,水解度越小。这与电离度 $\alpha \approx \sqrt{\frac{K_a}{c}}$ 的规律完全一致。
生活情境法:竞争与妥协** **适合学生
抽象思维较弱,需要通过具象化场景理解概念的学生。 讲解:把水分子想象成“公共资源”,弱酸根/弱碱阳离子是“竞争者”。 1. 场景:水分子不断解离出 $H^+$ 和 $OH^-$(资源)。 2. 竞争:$CH_3COO^-$ 喜欢 $H^+$,$NH_4^+$ 喜欢 $OH^-$。 3. 妥协:因为 $CH_3COO^-$ 结合 $H^+$ 的能力有限(它是弱酸根,不是强碱),它只能“抓住”一小部分 $H^+$,大部分 $H^+$ 还是游离的或者被 $OH^-$ 抓走。 4. 结果:这种“抓”的过程达到平衡时,被抓住的比例就是水解度。 5. 关键点:如果盐浓度很高,竞争者多,但资源(水)相对少,每个人分到的比例(水解度)反而小;如果浓度很低,竞争者少,每个人分到的比例(水解度)反而大。
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练一道
基础题
已知 $0.1 \, \text{mol/L}$ 的 $CH_3COONa$ 溶液中,$CH_3COO^-$ 的水解度为 $0.1\%$。求该溶液的 pH 值。(已知 $K_w = 10^{-14}$)
变式
将 $0.1 \, \text{mol/L}$ 的 $CH_3COONa$ 溶液稀释 10 倍,假设温度不变,$CH_3COO^-$ 的水解度将如何变化?(填“增大”、“减小”或“不变”),并简述理由。
看解答过程
1. 计算水解产生的 $OH^-$ 浓度: $c(OH^-) = c_{\text{initial}} \times \alpha = 0.1 \, \text{mol/L} \times 0.1\% = 10^{-4} \, \text{mol/L}$。 2. 计算 $pOH$: $pOH = -\lg(10^{-4}) = 4$。 3. 计算 pH: $pH = 14 - pOH = 14 - 4 = 10$。
试试手自己判
检测题
现有两份 $CH_3COONa$ 溶液,浓度分别为 $c_1$ 和 $c_2$($c_1 > c_2$)。在相同温度下,下列说法正确的是( ) A. $c_1$ 溶液的 pH 小于 $c_2$ 溶液的 pH B. $c_1$ 溶液中 $CH_3COO^-$ 的水解度大于 $c_2$ 溶液 C. $c_1$ 溶液中 $c(CH_3COO^-)$ 小于 $c_2$ 溶液 D. $c_1$ 溶液中 $c(OH^-)$ 大于 $c_2$ 溶液
看答案和判分标准
答案:D
判对标准:
1. 选 D 为正确。
2. 解析逻辑:
* A 错:浓度大,水解产生的 $OH^-$ 浓度大,pH 更大。
* B 错:浓度大,水解度小($\alpha \propto 1/\sqrt{c}$)。
* C 错:虽然水解消耗一部分,但初始浓度差异远大于水解消耗差异,所以 $c_1$ 中剩余的 $CH_3COO^-$ 浓度依然大于 $c_2$。
* D 对:浓度大,水解产生的 $OH^-$ 绝对浓度大。
3. 若学生选 B:说明未掌握“稀释促进水解”的规律,需重点讲解 $\alpha$ 与 $c$ 的反比关系。
4. 若学生选 A:说明混淆了“水解度”和“水解产物浓度”,需强调 pH 取决于 $c(OH^-)$ 的绝对值,而非比例。
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