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三、双水解

水溶液中的离子平衡 · 高三
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相互促进水解,导致水解程度极大,通常生成沉淀和气体的反应。

从哪来 它建立在三、化学平衡常数之上。水解反应本质是盐类水解平衡,其方向与限度受平衡常数($K_h$)控制,双水解则是两个水解平衡耦合后的结果。

为什么 盐类水解是中和反应的逆反应。当弱酸根(如 $AlO_2^-$)结合 $H^+$ 和弱碱阳离子(如 $Al^{3+}$)结合 $OH^-$ 时,两者相互消耗对方水解产生的离子($H^+$ 和 $OH^-$),导致两个水解平衡同时向右移动。这种“互相促进”使得水解程度远超单一水解,直至生成难溶物和挥发性物质,反应趋于完全。

类比法
适合形象思维强、逻辑抽象较弱的学生。 将 $Al^{3+}$ 和 $AlO_2^-$ 比作两个“抢手货”的争夺者。$Al^{3+}$ 喜欢 $OH^-$,$AlO_2^-$ 喜欢 $H^+$。当它们相遇,$Al^{3+}$ 抢走了 $AlO_2^-$ 水解产生的 $OH^-$,$AlO_2^-$ 抢走了 $Al^{3+}$ 水解产生的 $H^+$。因为彼此都在帮对方“清理障碍”(消耗产物),所以反应进行得非常彻底,就像两个人互相帮忙打扫卫生,最后把房间(溶液)彻底清空(生成沉淀和气体)。
平衡移动法
适合逻辑推理能力强、擅长微观分析的学生。 从化学平衡常数角度切入。单一水解常数 $K_h$ 较小,反应可逆。但在双水解体系中,总反应 $K = K_{h1} \times K_{h2} / K_w$。由于 $K_w$ 极小($10^{-14}$),分母极小导致总 $K$ 极大。根据勒夏特列原理,两个水解平衡互相拉动,$H^+$ 和 $OH^-$ 浓度被极度压低,平衡强烈右移,直至反应物耗尽或生成难电离/难溶物质。
方程式推导法
适合应试导向、追求解题速度的学生。 直接给出“离子互换”口诀:弱酸根 + 弱碱阳 $\rightarrow$ 弱酸(或气体) + 弱碱(或沉淀)。 步骤: 1. 写出离子:$Al^{3+} + AlO_2^-$ 2. 配平电荷:$Al^{3+}$ 带3正,$AlO_2^-$ 带1负,需3个 $AlO_2^-$ 对应1个 $Al^{3+}$?不对,看化合价升降或原子守恒。 3. 直接记忆典型组合: - $Al^{3+} + 3AlO_2^- + 6H_2O \rightarrow 4Al(OH)_3\downarrow$ - $Fe^{3+} + 3S^{2-} + 6H_2O \rightarrow 2Fe(OH)_3\downarrow + 3H_2S\uparrow$ - $2Fe^{3+} + 3S^{2-} + 6H_2O \rightarrow 2Fe(OH)_3\downarrow + 3H_2S\uparrow$ (注意:$Fe^{3+}$氧化$S^{2-}$的情况需另判,但双水解主导时按此写) *注:此法强调“产物定生死”,只要产物有沉淀或气体,就写等号,不写可逆符号。*
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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
判断 $Fe^{3+}$ 与 $S^{2-}$ 混合后的主要产物,并写出离子方程式。
试试手自己判
检测题
向 $NaAlO_2$ 溶液中滴加 $AlCl_3$ 溶液,写出反应的离子方程式。
看答案和判分标准
答案:$Al^{3+} + 3AlO_2^- + 6H_2O = 4Al(OH)_3\downarrow$
判对标准:
1. 反应物正确:$Al^{3+}$ 和 $AlO_2^-$。
2. 产物正确:$Al(OH)_3$ 沉淀。
3. 系数正确:$1:3:6:4$。
4. 符号正确:使用等号($=$)和沉淀符号($\downarrow$)。
5. 若写可逆符号或漏写水,判错。
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