看破离子反应3
“两种酸根都与氢离子藕断丝连,但是一种情深意切,最后改变环境,沉淀下来;而另一种犹豫不决,时而和氢离子结合又时而分开,在平衡的探戈中莫衷一是。”
——《看破离子反应2》
氢离子和酸根是罗密欧与朱丽叶,那氢氧根和弱碱对应阳离子就是梁山伯与祝英台,他们注定是两对前世情人。也许你在宇宙诞生之初是星云里的尘埃,而我是恒星上的红火,今天我们在这里相遇,刻在骨子里化学性质让我们起舞。盐落入无边的水,玉露金风,怎能不胜人间无数。此刻,我们不谈强弱,只谈真心。
预备知识——电离与电解质
01
上回说到,氢离子与弱酸酸根在水溶液中共存就会产生化学平衡,所有弱电解质都是这样,而水中天然含有一定量的氢离子与氢氧根。因此,当弱酸酸根或者弱碱对应的金属离子出现在水中,他们就会自动和前世的另一半结合,建立化学平衡。如:
Ac-(醋酸根)+H+?HAc
NH4++OH-?NH3?H2O
而水由于水电离出的离子减少,水的电离平衡向电离方向移动。合并为:
Ac-+H2O?HAc+OH-
NH4++H2O?NH3?H2O+H+
不难得出:
水解并不是一个全新的反应,而是弱电解质的电离平衡促进了水的电离的过程。反过来看,水解是酸碱中和(也就是强酸制弱酸)的逆反应,这很好理解,上篇文章不止一次提到强酸制弱酸是存在平衡可逆反应,只不过反应更倾向于生成弱酸而已。
1.秒写水解反应方程式
02
刚才强调了很多遍,水解反应的主角是氢离子和酸根或氢氧根和弱碱,也就是那两对前世情人。因此只要明确哪个离子是前世情人,就可以找到他的另一半,就像酸碱中和反应中明确谁是酸,谁是碱,即谁提供氢离子,谁提供氢氧根;包括强酸制弱酸的反应中,明确谁是氢离子提供者,谁是获得者,都是一样的思路。明确了主角,配平的过程都可以在写主角时顺带完成。最后,在方程的另外一边,把这对情人和水被抢走一半后剩下的离子写上即可,水分子个数=被抢离子个数=剩余例子个数。不难发现书写水解方程的重点在于找到主角,而要找到主角,就需要具备离子眼光,具备了离子眼光,水解反应轻松闭眼写。
例题
问
AlCl3水解
思路
AlCl3
=Al3+(找主角)
=需要3个OH–(找另一半与个数)
=3个水,剩下3个H+
书写
Al3++3H2O?Al(OH)3+3H+
另外,多元弱酸根离子分步水解。多元酸根结合氢离子变成酸式酸根,仍然是弱酸酸根,仍然会发生水解,这很好理解,书写的时候就当作是普通酸根即可。就和分步电离一样,由于每个氢离子离开酸根难易程度不同而分步。因此所有酸根每一步水解都应该只需要1个氢离子。多元弱碱一步到位,因为复杂的高中不要求。
多提一句,根据电荷守恒也可以判断生成的离子是什么噢。这样不难发现,一般来说,阳离子水解呈酸性,阴离子水解呈碱性。
双水解与双水解反应方程的书写
03
现在,我们知道,一般来说,酸根水解呈碱性,阳离子水解呈酸性。那么如果把发生水解的酸根与阳离子放在一起,根据直觉,我们也能判断,一定会发生化学反应。
在NH4HCO3溶液中,NH4+结合氢氧根,氢离子抑制水解,HCO3-结合氢离子,氢氧根抑制水解。这两个离子互相铲除对方的阻碍,让互相的水解平衡向水解方向移动,当生成的NH3?H2O和H2CO3多到一定量,达到新的平衡,两个离子水解程度都相比于单独存在更大。(也可以从反应生成的氢离子与氢氧根中和的角度离解)
如果上述两种离子水解程度本来就很大,且生成的弱电解质容易脱离反应体系,可能在水解被促进的同时生成物不断析出,导致平衡无法达到,于是水解的程度越来越大,以至于水解反应彻底进行。这种反应,我们称为双水解反应。理解双水解反应只需要记住一句话,双水解反应的本质就是两种离子瓜分水的过程。仔细体会一下瓜分这个词的意思。
注:因为氨气溶解度很大,难以逸出,所以NH4HCO3水解不属于双水解,只是存在促进而已。至于什么离子会发生双水解,请通过老师或者Internet自行积累。
知道了原理,让我们直接在例子中体会书写双水间接反应的思路。不过还是要提一句,写方程的时候仍然需要离子眼光,保证眼里只有离子,没有盐。
问
AlCl3与NaAlO2溶液混合
思路
首先我们要知道:
AlO2-+H+→HAlO2
HAlO2+H2O→Al(OH)3↓
这个第二步水合我们先不管,
因为第一步才是标准双水解中瓜分水的步骤
那么,跟书写水解一样,
我们来分析一下:
Al3+(找主角)
=需要3个OH–(找另一半与个数)
=3个水
AlO2-(找主角)
=需要1个H+(找另一半与个数)
=1个水
因此1个Al3+和3个AlO2-需要瓜分3个水
书写
Al3++3AlO2-+3H2O→Al(OH)3↓+3HAlO2
再考虑水合
HAlO2+H2O→Al(OH)3↓
所以
Al3++3AlO2-+6H2O→4Al(OH)3↓
这么复杂的例子,这样分析下来是不是也不难理解?其它双水解反应只会比这个梗好写。
另提一句,由于双水解的目的地是水解完全,所以也不用考虑分步水解了,气体和沉淀符号也都要加上。
总结与习题
04
水解是前世情人结合的过程,一方来自水,因此拉动了水的电离,导致了酸碱性变化。书写方程要把握规律,注意分步。
双水解是瓜分水的过程,彻底反应。书写方程要把握规律,注意气体和沉淀要写出来。
1)完成下图方程,写方程的时候一定要重复上面的思路,或者自己找方便自己理解的规律,目的是形成一套简单可行的写方程逻辑,看到方程就可以条件反射地式书写。
2)思考题:
1.已知铁Ⅲ离子水解程度比较大,我们以前所学的铁Ⅲ离子颜色是黄色的,有没有可能是水解产生的红褐色氢氧化铁产生的干扰?为了观察铁离子颜色,应该向含铁Ⅲ离子的溶液中加入什么抑制水解?(感兴趣可以在网上查“水合铁离子”的颜色)
2.加热蒸干FeCl3溶液,一定能获得FeCl3晶体吗?提示:盐酸易挥发。
3.泡沫灭火器原理,净水剂原理。
4.1mol/L的氯化钠与氯化铵溶液,谁的离子总浓度(所有离子浓度之和,包括氢离子与氢氧根)大?即,水解是让溶液中离子变多了还是变少了?
1-3题网上找答案,4题答案下期揭晓。
下期预告
电解质溶液离子浓度大小比较,系列即将告一段落!
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