师：同学们，大家知道，灭火器在生活中必不可少。像汽车、影院、学校等公共场所都会配备。今天我们来看一款手持式灭火器，它里面装有硫酸铝溶液和碳酸氢钠与发泡剂的混合溶液，两种溶液互不接触。使用时把灭火器倒立，两种溶液混合在一起，就会产生大量二氧化碳气体。

　　我们先来观察一个灭火实验，在陶瓷盆中点燃一团报纸，本可用手持式泡沫灭火器灭火，但太浪费，我们就用自制的。在矿泉水瓶里装入碳酸氢钠和硫酸铝的混合溶液，来看这个实验。可以发现瓶子里喷出大量白色物质，覆盖在火焰表面，达到灭火效果，这样更直观。我们也可以在试管中完成这个实验，向装有两毫升碳酸氢钠的试管中加入发泡剂，再将硫酸铝溶液快速倒入此试管，观察现象。

　　同学们看，加入硫酸铝溶液后产生大量白色物质和气泡，过后还发现试管内壁吸附了白色固体，这其实就是泡沫灭火器的反应过程。那么它的反应原理是什么呢？为什么这两种试剂混合就会产生大量白色物质？这是利用了盐类的水解。我们知道水电离出氢离子和氢氧根离子，碳酸氢钠溶液中的碳酸氢根离子结合氢离子生成水和二氧化碳，铝离子结合氢氧根生成氢氧化铝。水当中的氢离子和氢氧根离子被结合，促进水不断正向电离，产生沉淀和二氧化碳混在一起快速喷出来，这就是泡沫灭火器的原理，利用了铝离子和碳酸氢根离子的水解。如果写它的离子反应方程式，相当于是把氢离子、氢氧根加起来变成三份水、三份碳酸氢根、铝离子变成二氧化碳、水和氢氧化铝，左右两边都有水，约掉后就是它的反应方程式。

　　这就是泡沫灭火器的原理，利用了盐类的水解。那什么叫做盐类的水解呢？同学们回忆一下它的定义：在溶液中盐电离出来的离子跟水电离产生的氢离子或氢氧根结合生成弱电解质的反应。就像刚才铝离子结合氢氧根生成氢氧化铝，其实质是盐电离出的弱酸阴离子，比如刚才的碳酸氢根或者碳酸根，结合水电离出来的氢离子；或者盐电离出来的弱碱阳离子，像铝离子、铵根离子，结合氢氧根，生成弱电解质。一旦生成弱电解质，水当中的氢离子和氢氧根离子被结合，破坏水的电离平衡，使水的电离程度增大，导致溶液呈碱性、酸性或中性。如果水的电离平衡移动后，氢离子浓度小于氢氧根，溶液呈碱性；大于氢氧根，溶液呈酸性；仍然相等，溶液呈中性。

　　盐类水解的实质可以概括为“有弱才水解，无弱不水解”。回到泡沫灭火器，刚才讲了它的原理，现在看看药品选择的探究。我们选择的是碳酸氢钠和硫酸铝，自然会想为什么不用碳酸钠呢？我们先来看这样一个实验，测定相同物质的量浓度的碳酸钠和碳酸氢钠溶液的pH。

　　同学们看这张图片，左边是0.1摩尔每升的碳酸钠，它的pH试纸颜色改变后，与标准比色卡对比，大概在11 - 12左右；右边是0.1摩尔每升的碳酸氢钠，变色后与比色卡对比，大概在8左右。可见，等浓度时碳酸钠的碱性大于碳酸氢钠。

　　我们先来回答第一个问题，碳酸钠溶液为什么呈碱性？它是盐溶液，盐溶液呈碱性肯定是由于水解导致的。根据“有弱才水解”的实质，当然是弱酸阴离子碳酸根离子结合氢离子变成碳酸氢根这种弱电解质，使得水的电离平衡正向移动，氢氧根离子浓度大于氢离子，溶液呈碱性，这是它的水解方程式。注意水解是微弱的，用可逆符号相连，不完全反应。这就是碳酸钠溶液呈碱性的原因，是由于碳酸根离子发生了水解。

　　请思考碳酸氢钠溶液为什么呈碱性？在回答这个问题之前，先想想碳酸氢钠溶液中存在哪些平衡，水的电离平衡我们先排除在外。旁边给出了碳酸的两级电离平衡常数，我们知道碳酸氢根离子会电离产生氢离子和碳酸根，这是它的电离平衡；同时它会和水电离出来的氢氧根结合，变成碳酸和氢氧根，这属于碳酸氢根离子的水解。所以碳酸氢钠溶液中既存在电离，也存在水解，电离产生氢离子显酸性，水解产生氢氧根显碱性。

　　现在我们判断出它呈碱性，从数据和理论角度解释一下两种程度的大小。电离程度用电离平衡常数衡量，它的第二步电离平衡常数表达式是KA2；盐类水解程度同样用平衡常数衡量，叫水解平衡常数，表达式注意水是纯液体，不写到表达式中。我们做一个变形，上下各乘一个氢离子，把碳酸的浓度翻到下面，大家可以发现分子上面氢离子乘氢氧根就是水的离子积常数，分母上面这个表达式就是碳酸的第一步电离KA1的表达式，所以水解平衡常数等于水的离子积常数除以碳酸的第一级电离。代入数据得到2.33×10?? ，比较这两个数据可知碳酸氢根离子的水解程度大于电离程度，所以碳酸氢钠溶液呈碱性。这就是弱酸的酸式盐呈碱性的原因，因为它水解大于电离。既然碳酸氢钠和碳酸钠溶液都呈碱性，但根据测pH发现碳酸钠溶液碱性更强，原因是什么呢？我们就要比较它们两者的水解程度。

　　来看碳酸根离子的水解方程式和它的水解平衡常数表达式，同样按照刚才推导的方法，kh等于kw除以KA2；这是碳酸氢根离子的水解方程式和它的水解平衡常数，刚才推导过，它等于水的离子积常数除以KA1。

　　在相同温度下，kw、KA1、KA2都是定值，比较KH1和KH2的大小，就是比较KA1和KA2的大小。通过弱电解质的电离平衡我们知道，酸的第一步电离远大于第二步电离，即KA1大于KA2，也就是碳酸的酸性强于碳酸氢根。第一步电离程度大于第二步电离，KA1越大，KH2就越小，所以碳酸根离子的水解程度大于碳酸氢根离子，碳酸钠溶液的碱性比碳酸氢钠溶液的碱性要强，这就是盐类水解的规律之一“越弱越水解”。碳酸氢根离子酸性弱，它所对应的盐的水解程度就大，碱性就强，这也是影响盐类水解平衡的内在因素。

　　那么影响盐类水解平衡的外因有哪些呢？我们以三价铁离子水解平衡为例来讨论外界条件对此平衡的影响。三价铁离子是黄色的，氢氧化铁是红褐色的，根据颜色差异，通过平衡移动可观察到颜色改变。外界条件有以下几种：

　　第一个讨论升温对水解平衡的影响。我们要知道水解平衡是放热还是吸热，看水解方程式，氢氧化铁由盐酸和碱中和变成氯化铁和水，所以盐类水解是酸碱中和的逆反应，酸碱中和放热，盐类水解吸热。升温平衡向右移动，正向移动氢离子数目增加，pH减小，溶液从黄色更多地变成红褐色，颜色变深。

　　通氯化氢气体，影响平衡的是氢离子浓度。氢离子浓度增大，平衡逆向移动，也就是向左移动。虽然逆向移动，但因为加进去氯化氢，根据勒夏特列原理不可能完全转变，所以氢离子数目增多，pH减小，溶液更多地变成黄色，颜色变浅。

　　加水稀释，加水平衡朝哪个方向移动呢？有的同学可能认为水是反应物，加水平衡正向移动，同学们要特别注意，水在这是纯液体，浓度是定值，加水后水的浓度不变。那怎么判断加水后平衡移动方向呢？抓住水解平衡常数这个不变量。水解平衡常数表达式怎么写呢？有的同学可能说老师，氢氧化铁是固体不能进入表达式，同学们要注意，铁离子水解微弱，不会有沉淀固体析出，所以不写沉淀符号，表达式就是这样。加水稀释后，水解平衡常数不变，而这三个微粒浓度都下降，分子上面乘积下降更多，但要保持Kh不变，所以要让氢氧化铁和氢离子浓度变大一点，平衡是向正向，也就是向右移动的。向右移动氢离子数目增多，但加水体积增大，所以氢离子浓度减小，pH增大，氢氧化铁浓度也变小，颜色变浅。