选择性必修1 化学 盐类水解的本质及水解方程式书写 逐字稿-3,659字
师:大家好,今天我们一起来探究盐类水解的本质,并学习相关水解方程式的书写。我们的学习目标有以下几点:一是通过实验探究盐溶液的酸碱性;二是认识盐的类型与其溶液酸碱性之间的关系;三是能分析盐溶液呈现不同酸碱性的原因;四是认识盐类水解的原理,正确书写水解方程式。
我们知道,碳酸钠是日常生活中常用的盐,俗称纯碱。它常在面点加工时用于中和酸,使食品变得松软,也常用于油污清洗。那么,碳酸钠为什么可被当作碱使用呢?我们回顾一下高一必修阶段做过的一个实验,向碳酸钠溶液中加入几滴酚酞,溶液会呈红色,这说明碳酸钠溶液的确呈碱性。那么其他盐溶液的酸碱性又是如何呢?下面我们通过一组实验来探究。
我们想探究0.1摩尔每升的氯化铵溶液、氯化钠溶液、醋酸钠溶液的酸碱性。探究溶液酸碱性的方法有多种,如酸碱指示剂法、pH试纸法、pH计法等等。下面我们采用pH计法来测定不同盐溶液的pH值。测定结果是:0.1摩尔每升的氯化铵溶液在室温时pH值为5.3,呈酸性;0.1摩尔每升的氯化钠溶液室温下pH值为7,呈中性;0.1摩尔每升的醋酸钠溶液室温下pH值为8.6,呈碱性。
我们把这样的测定结果梳理一下,同学们能不能根据梳理结果得出盐溶液酸碱性呈现不同结果的原因呢?这是不是与盐类的组成有相应关系?比如说碳酸钠溶液,从盐类组成方面看,可将其看作是氢氧化钠与碳酸形成的盐,所以称其为强碱弱酸盐。氯化铵溶液可看作氨水与盐酸形成的盐,所以看作弱碱强酸盐。而氯化钠自然可看作氢氧化钠与盐酸形成的盐,是强碱强酸盐。醋酸钠可看作是醋酸与氢氧化钠形成的盐,称为弱酸强碱盐。
那么我们是不是可以将盐的类型与盐溶液的酸碱性抽取出来,找出其中的关联呢?我们可以看到,强酸强碱盐呈中性,强酸弱碱盐溶液呈酸性,强碱弱酸盐溶液呈碱性。那我们是不是可以利用刚才抽取出来的这个模型,来预测一下硝酸钾溶液以及氯化铁溶液的酸碱性呢?从宏观上盐类的组成来看,硝酸钾可看作是强酸强碱盐,氯化铁溶液可看作是弱碱强酸盐。因此,我们可以预测硝酸钾溶液为中性,氯化铁溶液为酸性。这样的预测结果客观吗?我们通过实验来验证。
我们分别测定了硝酸钾溶液与氯化铁溶液的酸碱性情况,发现硝酸钾溶液室温下pH值为7,的确为中性;氯化铁溶液室温下pH值为1.81,的确为酸性,这与我们刚才预测的结果吻合。那么盐溶液呈现这样的酸碱性,在微观上到底与什么有关呢?下面我们以氯化铵溶液为例,来探究氯化铵溶液呈酸性的原因。
我们知道,氯化铵溶液中存在着水的电离平衡,也存在着氯化铵的完全电离。我们知道溶液呈现不同酸碱性的原因,是溶液中的氢离子浓度与氢氧根离子的浓度有相对大小。当溶液中的氢离子浓度大于氢氧根离子浓度时,溶液呈酸性;当溶液中的氢离子浓度等于氢氧根离子浓度时,溶液呈中性;当溶液中的氢离子浓度小于氢氧根离子浓度时,溶液呈碱性。
那么从微观角度看,氯化铵溶液中存在哪些离子呢?存在氢离子、氢氧根离子、氯离子以及铵根离子。这四种离子之间是不是会发生一些反应,从而导致溶液呈酸性呢?这四种离子之间,除了氢离子和氢氧根离子会生成水分子之外,氢氧根离子与铵根离子会结合形成一水合氨分子。正是由于这样的结合,使得溶液中氢氧根离子的浓度降低,从而促进了水的电离平衡向右进行。当再一次达到平衡时,溶液中氢离子的浓度大于了溶液中所存在的氢氧根离子的浓度,因此溶液呈现出酸性。
我们将这样的过程用化学方程式表示出来,可是这个方程式生成物是一水合氨与氯化氢。有同学可能会疑惑,它们俩怎么能共存呢?难道不会发生反应吗?的确,它们会发生反应,这个反应会朝逆向进行。所以在这个方程式中间我们使用可逆符号连接左右两边。我们将化学方程式改写成离子方程式发现,其实反应是铵根离子与水分子发生可逆反应,生成了一水合氨与氢离子,使得溶液呈现出酸性。
下面请同学们仿照氯化铵的分析过程,试着分析醋酸钠溶液呈碱性的原因。按照刚才的分析模型,我们自然想到微观世界里所存在的电离行为,有水的电离平衡,有醋酸钠的完全电离。除了氢离子与氢氧根离子结合生成水分子之外,我们不难发现氢离子与醋酸根离子会结合形成醋酸分子。这必然导致溶液中的氢离子浓度降低,从而破坏了水的电离平衡,促进水的电离向右进行。当再一次到达平衡时,溶液中氢氧根离子的浓度大于氢离子的浓度,使得最终的溶液呈现出碱性。我们同样可以用化学方程式和离子方程式来表示刚才这样一个过程。
那么利用这样的分析模型,我们自然可以试着从微观角度探析一下氯化钠溶液呈中性的原因。从微观角度,自然会想到溶液中存在的电离行为,有水的微弱电离,有氯化钠的完全电离。这时候溶液中所存在的四种离子之间,是不是会存在一些反应,离子之间是不是能够相互作用生成弱电解质呢?我们不难看出氢离子与氢氧根离子会结合生成水分子,但钠离子与氢氧根离子会结合吗?显然不会,因为氢氧化钠是强电解质;氯离子与氢离子也不会结合,因为氯化氢也是强电解质。所以此处的钠离子与氯离子并没有干扰到水电离出的氢离子和氢氧根离子,因此水的电离平衡没有受到破坏,溶液中的氢离子浓度一直等于溶液中的氢氧根离子的浓度,所以溶液呈中性。