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鹽類的水解反應(yīng)有哪些


化學(xué)家 / 2018-05-15

    之前講到,酸類溶液顯現(xiàn)的酸性,實(shí)質(zhì)上是溶液里H+離子的性質(zhì);堿類溶液顯現(xiàn)的堿性,實(shí)質(zhì)上是溶液里離子的性質(zhì).我們知道,正鹽在水溶液里只能電離生成帶正電荷的金屬離子和帶負(fù)電荷的酸根離子,而不能電離生成H離子或OH且離子,因此正鹽溶液似乎應(yīng)該呈現(xiàn)中性反應(yīng)一一即不論用藍(lán)色石蕊試紙或者用紅色石蕊試紙去試驗(yàn)它,都不應(yīng)該變色。

    但是,事實(shí)并不完全這樣.有一些正鹽(例如氯化銨、酸銅等)的水溶液呈現(xiàn)出明顯的酸性;而另一些正鹽(例如醋酸鈉、氰化鉀等)的水溶液又呈現(xiàn)出明顯的堿性。

    怎樣來說明這些實(shí)驗(yàn)事實(shí)呢?

    首先我們應(yīng)該了解,純凈的水雖然在用導(dǎo)電性試驗(yàn)器(圖4·1)試驗(yàn)時(shí),不能使電路上的燈泡發(fā)亮,但如果用一種更加精密的儀器來試驗(yàn),可以測(cè)知純水也有極微弱的導(dǎo)電性,它是一種極弱的電解質(zhì),純水的電離度很小(在22C時(shí),只有0.00001%),它電離生成極少量的H+離子和OH離子:

H2O<=>H++OH-①

從這個(gè)純水的電離方程式可以看出,每1個(gè)水分子電離后將生成1個(gè)H+離子和1個(gè)OH離子.顯然,在純水里,H+離子的濃度正好和OH離子的濃度相等.因此,純水既不顯現(xiàn)酸性也不顯現(xiàn)堿性.但當(dāng)鹽溶解于水時(shí),電離生成的金屬陽離子或酸根陰離子,如果和溶液里的OH離子或H+離子發(fā)生了某種反應(yīng),結(jié)果使溶液里的OH離子和且+離子濃度變得不同,這樣溶液就會(huì)顯現(xiàn)出酸性或堿性.

    鹽跟水相互反應(yīng),使濬液里H+離子和OH-離子的濃度被航並酸性或性發(fā)生變化,從而使溶液昰現(xiàn)酸性或堿性的反應(yīng),叫做鹽類的水解.

    由于組成鹽的酸和堿的強(qiáng)弱不同,它們進(jìn)行水解的過程是不同的,因而水解的結(jié)果也就不同.下面我們介紹幾種不同類型的鹽的水解反應(yīng).


①有時(shí),為了表明這兩個(gè)相逆的反應(yīng)在程度上有很大的不同,把這一離子方程式里的兩個(gè)矢頭寫得不同一個(gè)粗些和長些(表示是主要的)一個(gè)細(xì)些和短些(表示是次要的)即H2O<=>H++OH-


    由弱酸跟強(qiáng)堿所生成的鹽的水解反應(yīng)這一類型鹽的水解反應(yīng),可以用醋酸鈉(NaC2H13O2)①作為例子來說明.

    醋酸鈉是一種強(qiáng)電解質(zhì),它在水溶液里幾乎完全電離成Na+離子和C2H3O2-離子.另外,溶液里的水分子也徵弱地電離生成OH離子和H+離子.由此可以看出,在醋酸鈉溶液里,總共存在有Na+、C2H3O2-、OH-和H+四種離子.這四種離子相互碰撞重新結(jié)合成分子時(shí),除可能生成原來的醋酸鈉分子和水分子外,也可能生成新的分子一H+離子和C2H3O2-離子結(jié)合成為醋酸分子子.,當(dāng)然這種新分子生成后,也能重新電離成為相應(yīng)的離子.溶液的這些反應(yīng),可以用如下的圖式來表表示:

醋酸鈉

溶液里的H+離子和C2H3O2離子容易結(jié)合成HC2H3O2分子,我們知道,醋酸是一種弱電解質(zhì),當(dāng)形成了它的分子之后,就很難重新電離生成離子②.相反,氫氧化鈉是一種強(qiáng)電解質(zhì),幾乎完全電離.這樣,溶液里的離子由于生成了難電離的醋酸分子而減少,但溶液里的OH離子卻并不能生成氫氧化鈉分子(因生成后立即完全電離).前面講過,純水里的計(jì)離子濃度和OH-離子的濃度原來是相等的,現(xiàn)在在醋酸鈉溶液里,由于上述離子間的相互反應(yīng),溶液里的H+離子減少了,而OH離子卻相對(duì)地增多了,這樣溶液就不是呈中性而是呈堿性了。


①醋酸鈉是由醋酸(HC2H3O2,一種弱酸)跟氫氧化鈉(NaOH,一種強(qiáng)堿)中和后生成的一種鹽,稱為弱酸-強(qiáng)堿鹽.

②在18C時(shí),0.1M醋酸溶液的電離度約為1.34%。


    醋酸鈉跟水的反應(yīng),如果用分子方程式來表示,是:

Nac2H3O2+H2O<=>NAOH+HC2H3O2①

把上式政寫成離子方程式,得

Na++C2H302-+H2O<=>NA++OH-+HC2H3O2

消去兩邊相同的離子,得簡化離子方程式

C2H302-+H20<=>OH-+HC2H3O2

從這一簡化離子方程式可以看出,醋酸鈉在溶液里的水解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是:溶液里的C214O2離子眼水分子反應(yīng),生成難電離的醋酸分子,并使溶液里含有過剩的OH-離子,顯然醋酸鈉溶液應(yīng)該昰堿性.

    由強(qiáng)酸跟弱堿所生成的鹽的水解反應(yīng) 這一類鹽的水解反應(yīng),可以用氯化銨(NH-C)②作為例子來說明和前一種情形相似,在氯化銨溶液里,也存在著四種離子:NH4+、C1-、H+和OH-離子.溶液里的這些反應(yīng),可以用如下圖式來表示:

但是我們知道,氫氧化銨是一種弱電解質(zhì),和前述的醋酸樣,溶液里的NH4+離子和OH-離子,容易結(jié)合成NHOH分子,而這種分子在形成之后,很難重新電離生成離子の;鹽酸是一種強(qiáng)電解質(zhì),和前述的 NAOH一樣,很難完全電離,這樣,溶液里的OHこ離子由于生成難電離的氫氧化銨分子而減少,而H+離子則相對(duì)地增加,因而溶液呈現(xiàn)酸性。


①從這個(gè)方程式可以看出,這個(gè)反應(yīng)實(shí)質(zhì)上是氫氧化鈉跟醋酸的中和反應(yīng)的逆反應(yīng),顯然這個(gè)反應(yīng)是不能進(jìn)行到底的,為了表示這個(gè)反應(yīng)的可逆性,我們在這里也采用了“<=>”的可逆符號(hào)。

②)氯化銨是由鹽酸(HC1,一種強(qiáng)酸)眼氫氧化銨(NH4OH.一種弱堿)中和后生成的一種鹽,稱為強(qiáng)酸一弱堿鹽.

 


   氯化銨水解反應(yīng)的分子方程式是:

NH4C1+H2O<=>NH4OH+HC1

寫成離子方程式,并消去兩邊相同的離子后,得簡化離子方程式:

NH4++H2O<=>NH4OH+H+

從這一簡化離子方程式可以看出,氯化銨在溶液里的水解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是:溶液里的NH離子跟水分子反應(yīng),生成難電離的氫氧化銨分子,并使溶液里含有過剩的H+離子.顯然,氯化銨的水溶液應(yīng)該呈酸性.

    由弱酸跟弱堿所生成的鹽的水解反應(yīng) 這一類鹽的水解反應(yīng),可以用氰化銨(NH4CN)②作為例子來說明.

    在氰化銨的溶液里也有四種離子:NH4+、CN-、H+和OH-離子,它們?cè)谌芤豪锏南嗷シ磻?yīng),可以用如下圖式來表示:

氰化銨的四種離子

    因?yàn)闅溲趸@和氫氰酸都是弱電解質(zhì),溶液里相應(yīng)的離子容易結(jié)合成分子,而這些分子在形成之后也很難重新電離生成相應(yīng)的離子.氰化銨水解反應(yīng)的離子方程式是:

NH4++CN-+H2O<=>NH4OH+HCN

 


①在18C時(shí),0.1M氫氧化銨溶液的電離度約為1.34%

②氰化銨是由氫氰酸(HCN,一種弱酸)跟氫氧化銨中和后生成的一種鹽稱為弱酸一弱堿鹽.

 


    從這個(gè)離子方程式看來,氰化銨在溶液里發(fā)生水解反應(yīng)的結(jié)果,既沒有過剩的H+離子生成,也沒有過剩的OH-離子成.這樣,溶液似乎應(yīng)該是中性,但是,各種弱電解質(zhì)的電離度雖然一般說來都很小,但對(duì)不同的弱電解質(zhì),它們還可能有程度上的區(qū)別.在我們現(xiàn)在所舉的這個(gè)例子里,氫氯酸是比氫氧化銨更弱的電解質(zhì)①,也就是說,溶液里的H+離子和CN離子結(jié)成氫氰酸分子的傾向比NH4+離子和OH-離子結(jié)合成氫氧化銨分子的傾向更大,而結(jié)合后生成的HCN分子卻比NH4OH且分子更難電離成相應(yīng)的離子.因此,氰酸銨的溶液帶有微弱的堿性.

    在這一類型的鹽類里,也有一些鹽(例如蟻酸銨②)水解后生成的弱堿(在本例中是氫氧化銨)比生成的弱酸(在本例中是蟻酸)的電離度更小些,這種鹽類的溶液將帶有微弱的酸性。

    在這一類型的鹽類里,當(dāng)然也可以有一些鹽(例如醋酸銨)水解后生成的弱堿(在本例中是氫氧化銨)和弱酸(在本例中是醋酸)的電離度相差不多,.只有這種鹽類的溶液才是中性的,但必須注意水解反應(yīng)是強(qiáng)烈地發(fā)生著的。

    由強(qiáng)酸和強(qiáng)堿所生成的鹽不能發(fā)生水解反應(yīng)我們最常用的鹽類一一食鹽(氯化鈉NaCI)可以作為這一類鹽的代表.

    在氯化鈉的溶液里,雖然也有四種離子存在:Na+、C1-、H+和OH-離子.但Na+離子實(shí)際上不能跟OH-離子結(jié)合成氫氧化鈉分子(因?yàn)闅溲趸c是強(qiáng)堿);同樣,C1廠離子實(shí)際上也不能眼IH+離子結(jié)合成氯化氫分子(因?yàn)辂}酸是強(qiáng)酸)因此,氯化鈉實(shí)際上不跟水發(fā)生反應(yīng),氯化鈉的溶液也是呈中性的.但這和某些弱酸一弱堿鹽雖然發(fā)生強(qiáng)烈水解,而溶液仍是中性的情況完全不同。

 


①在18C時(shí),0.1M氫氰酸溶液的電離度只有0.0063%而同樣條件下氫氧化銨的電離度是1.34%。

②蟻酸銨的分子式是 NH4CHO2,它是一種有機(jī)酸叫做蟻酸(HCHO2)的銨鹽,蟻酸也是一種弱酸,但酸性比醋酸略強(qiáng).

 


    由此可以看出,強(qiáng)酸和強(qiáng)堿所生成的鹽是不能發(fā)生水解反應(yīng)的。

    總結(jié)上面所講,我們可以概括出下面三點(diǎn)結(jié)論:

    1.鹽類(正鹽)溶解于水時(shí),雖然它本身并不電離生成離子或OH離子,但由于它跟水發(fā)生離子反應(yīng)的結(jié)果,可以使得溶液里的+離子和OH-離子的濃度變得不同,因而使溶液昰現(xiàn)酸性或堿性:

(1)弱酸強(qiáng)堿所組成的鹽水解結(jié)果,溶液呈堿性。

(2)強(qiáng)酸弱堿所組成的鹽水解結(jié)果,溶液呈酸性。

(3)弱酸弱堿所組成的鹽水解結(jié)果,溶液或呈微弱的酸性或呈微弱的堿性或呈中性,決定于組成這種鹽的弱酸和弱堿的相對(duì)強(qiáng)弱。

(4)強(qiáng)酸強(qiáng)堿所組成的鹽,在溶液里實(shí)際上不發(fā)生水解反應(yīng),溶液呈中性。

    2.鹽類的水解反應(yīng)是鹽跟水作用(復(fù)分解反應(yīng))生成酸和堿的反應(yīng),因此是酸堿中和反應(yīng)的逆反應(yīng),一般說來,它是不能進(jìn)行到近乎完全的.所以,在寫鹽類水解反應(yīng)的化學(xué)方程式時(shí),應(yīng)該用可逆符號(hào)“<=>”來代替一般方程式里的等號(hào).

    3.當(dāng)酸堿完全中和時(shí),由于生成的鹽的水解反應(yīng),溶液不一定剛好呈中性,只有強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿完全中和時(shí),溶液才呈中性.


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