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4. 相互促进的水解(双水解)

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 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。
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练一道
基础题
写出 $Al^{3+}$ 与 $CO_3^{2-}$ 发生双水解的离子方程式。
变式
向 $NaAlO_2$ 溶液中滴加 $NH_4Cl$ 溶液,写出反应的离子方程式。
试试手自己判
检测题
下列各组离子在溶液中能大量共存,且加入稀硫酸后会产生气体的是( ) A. $Na^+$、$K^+$、$Cl^-$、$CO_3^{2-}$ B. $Na^+$、$K^+$、$I^-$、$NO_3^-$ C. $Na^+$、$K^+$、$S^{2-}$、$SO_3^{2-}$ D. $Na^+$、$K^+$、$Al^{3+}$、$CO_3^{2-}$
看答案和判分标准
答案:A
判对标准:
- 选 A:正确。$CO_3^{2-}$ 与 $H^+$ 反应生成 $CO_2$ 气体。
- 选 B:错误。$NO_3^-$ 在酸性条件下具有强氧化性,会氧化 $I^-$,且无气体生成(除非加热等特定条件,但通常认为发生氧化还原)。
- 选 C:错误。$S^{2-}$ 和 $SO_3^{2-}$ 在酸性条件下发生归中反应生成 $S$ 沉淀和 $SO_2$ 气体,虽然产生气体,但题目问的是“加入稀硫酸后”,C 选项本身在溶液中可以共存,加酸后确实有气体,但 A 选项更典型且无歧义(C 选项涉及氧化还原,超出双水解范畴,且题目隐含考察双水解或简单酸反应,A 是最直接的酸反应。*注:若严格考察双水解,此题设计略有瑕疵,但作为检测“加酸产气”,A 是最稳妥的。若题目意图是考察双水解,应改为“下列离子混合后发生双水解的是”,则选 D。此处按原题面“加入稀硫酸后产生气体”判断,A、C 均可,但 C 涉及沉淀,A 更纯净。为了贴合知识点,建议题目改为:*
修正检测题:下列离子混合后,因发生双水解反应而不能大量共存的是( )
A. $Na^+$、$K^+$、$Cl^-$、$CO_3^{2-}$
B. $Na^+$、$K^+$、$I^-$、$NO_3^-$
C. $Na^+$、$K^+$、$S^{2-}$、$SO_3^{2-}$
D. $Na^+$、$K^+$、$Al^{3+}$、$CO_3^{2-}$
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