定义 弱酸根与弱碱阳离子结合,相互促进水解,导致水解反应趋于完全,生成沉淀或气体的过程。
从哪来 建立在弱电解质的电离平衡、离子反应、pH 的计算以及模型1:电离平衡计算之上。
为什么 水解本质是盐中的离子结合水电离出的 $H^+$ 或 $OH^-$,破坏水的电离平衡。
1. 单向水解:如 $CH_3COO^-$ 结合 $H^+$,使溶液中 $c(OH^-)$ 增大,抑制了其他离子的水解。
2. 相互促进:当溶液中同时存在弱酸根(结合 $H^+$)和弱碱阳离子(结合 $OH^-$)时,两者分别消耗了水电离出的 $H^+$ 和 $OH^-$。
3. 平衡移动:根据勒夏特列原理,$H^+$ 和 $OH^-$ 浓度的降低,促使水的电离平衡强烈向右移动,进而促使两个离子的水解平衡都向右移动。
4. 结果:若生成的产物是难溶物(如 $Al(OH)_3$)或挥发性气体(如 $NH_3$),会进一步降低产物浓度,使水解反应进行到底,表现为“双水解”。
类比“拔河比赛”讲法**
**适合学生
形象思维强、对抽象平衡移动概念感到困难的学生。
内容:
把水分子想象成一根绳子,$H^+$ 和 $OH^-$ 是绳子两端的把手。
- 普通水解:一个人拉 $H^+$,另一个人拉 $OH^+$,但绳子没断,只是松了一点。
- 双水解:$Al^{3+}$ 像个大胖子死死抱住 $OH^-$ 端,$CO_3^{2-}$ 像个大胖子死死抱住 $H^+$ 端。两边同时用力拉,绳子(水的电离平衡)被彻底拉断(水解彻底),最后 $Al^{3+}$ 和 $OH^-$ 结合成 $Al(OH)_3$ 沉淀,$CO_3^{2-}$ 和 $H^+$ 结合成 $CO_2$ 气体跑掉。因为产物跑掉了,反应就停不下来了。
“竞争消耗”逻辑推导讲法**
**适合学生
逻辑严密、擅长从微观粒子角度分析的学生。
内容:
1. 写出两个独立的水解平衡:
$Al^{3+} + 3H_2O \rightleftharpoons Al(OH)_3 + 3H^+$
$CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-$
2. 观察离子浓度变化:第一个反应产生 $H^+$,第二个反应产生 $OH^-$。
3. 关键一步:$H^+$ 和 $OH^-$ 会发生中和反应 $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$。
4. 结论:中和反应消耗了水解的产物,根据平衡移动原理,两个水解平衡都向右移动。由于 $Al(OH)_3$ 是沉淀,$HCO_3^-$ 进一步分解或结合 $H^+$ 生成 $CO_2$,导致反应不可逆。
“离子共存”反向排除讲法**
**适合学生
做题快、喜欢记忆规律、应试型学生。
内容:
在离子共存问题中,如果一组离子不能大量共存,且原因是“反应生成沉淀或气体”,那么这组离子在溶液中混合时,往往就是发生了双水解。
- 口诀:“弱酸弱碱盐,混合必双解;生成沉淀气,反应不可逆。”
- 常见组合:
- $Al^{3+}$ 与 $CO_3^{2-}$、$HCO_3^-$、$S^{2-}$、$AlO_2^-$
- $Fe^{3+}$ 与 $CO_3^{2-}$、$HCO_3^-$、$S^{2-}$、$AlO_2^-$
- $NH_4^+$ 与 $AlO_2^-$、$SiO_3^{2-}$
- 注意:$NH_4^+$ 与 $CH_3COO^-$ 虽然都是弱离子,但水解程度小,不生成沉淀或气体,故能共存,不发生双水解。