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盐的水解

« 返回 2015-05-19

在金属回收膜分离应用中,需要回收的金属盐大部分属于强酸弱碱盐,如硫酸铜等,盐类的水解在这类金属回收中是个需要特别注意的问题。

盐类水解的定义 实质 规律和影响因素:

所谓盐类的水解就是盐在水溶液中电离出来的弱酸阴离子或弱碱阳离子与水所电离出来的氢离子或氢氧根离子相结合形成弱电解质的过程。

盐类水解的实质是生成弱电解质,它最终导致盐溶液呈酸性或碱性,其实就是破坏了水的电离平衡。

盐溶液的水解规律是有弱才水解,弱者水解 强者显性。

盐类水解的影响因素
内因起决定作用,也就是盐的组成是起决定作用的。那么除了这个内因之外,温度 度以及溶液的酸碱性对盐类水解也都有一定程度的影响。

下面我们来研究盐类水解的应用

通过对盐类水解的分析,我们可以判断盐溶液的酸碱性:
比如硝酸钠溶液,硝酸钠是由强酸硝酸和强碱氢氧化钠形成的强酸强碱盐,它的溶液是显中性的。

氯化铁溶液是由强酸盐酸与弱碱氢氧化铁形成的强酸弱碱盐,那么它的溶液显酸性。
亚硫酸钠溶液,由于亚硫酸钠是由强碱氢氧化钠与中强酸亚硫酸中和反应的产物,那么它是强碱弱酸盐,因此它的溶液显碱性。

通过当对溶液中离子是否水解,水解程度的分析,我们可以判断溶液中微粒的种类:
比如同样是0.1摩尔每升的碳酸钠溶液和0.1摩尔每升的碳酸氢钠溶液,这两种溶液中微粒的种类相同吗?我们来一一分析:
在碳酸钠溶液中,碳酸钠电离成钠离子和碳酸根离子,还是弱电解质水,微弱地电离出氢离子和氢氧根离子,碳酸地离子会发生水解,第一步水解与水作用生成碳酸氢根和氢氧根离子
尽管碳酸氢根离子的水解程度非常微弱,但是它依然可以跟水生成碳酸和氢氧根离子,这样碳酸钠溶液中就会有钠离子、氢离子这两种阳离子,碳酸根离子、碳酸氢根离子、氢氧根离子这三种阴离子以及碳酸和水这样两种分子,总共七种微粒。

我们再来分析碳酸氢钠溶液:
 酸氢钠是强电解质融于水后完全电离成钠离子和碳酸氢根离子,弱电解质水微弱电离成氢离子和氢氧根离子,碳酸氢根离子在水溶液中既可以发生电离,也就是生成 氢离子和碳酸根离子也可以发生水解生成碳酸和氢氧根离子,这样碳酸氢钠溶液中包含钠离子、氢离子这两种阳离子碳酸氢根离子、碳酸根离子、氢氧根离子这三种 阴离子以及水和碳酸,这样两种分子同样是七种微粒。可见0.1摩尔的碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液它们的微粒种类是相同的。
通过对盐类水解的分析,我们还可以来探讨容易水解的盐溶液保存与配制:
我们会发现氯化铁溶液有时会有些浑浊,原因是氯化铁是强酸弱碱盐,电离出来的铁离子会发生水解生成难溶性的弱碱氢氧化铁,因此导致溶液浑浊,为了尽量避免这种现象的发生,我们在配制氯化铁溶液时,会在其中加入盐酸来抑制铁离子的水解。

同样地在配制硫酸铜溶液时,会向硫酸铜溶液中加入硫酸从而抑制铜离子的水解。

那么这些溶液容易水解在配制的时候应该让溶液浓一些还是稀一些呢?我们知道盐类水解的一个影响因素是溶液的浓度,溶液越稀,盐类越容易水解,因此对于这些易水解的盐的溶液我们往往先配成浓溶液,然后再根据需要随用随配,配制所需浓度的稀溶液,把一些盐的溶液蒸发后可以得到对应的盐的晶体。

那么氯化铁溶液蒸干灼烧之后是不是也可以得到氯化铁呢?实际上是得到的是氧化铁的固体。这种现象发生的原因仍然是由于水解起的作用。铁离子水解生成氢氧化铁,同时生成易挥发性的酸盐酸,在不断地加热 浓缩溶液的过程中盐酸不断地挥发,最终使氢氧化铁的浓度逐渐增大,完全蒸干后得到的是氢氧化铁的固体,再加热灼烧氢氧化铁分解成氧化铁和水。因此氯化铁溶液经过蒸干灼烧之后得到的不是氯化铁而且氧化铁。

那么由于盐类的水解使一些无水盐的制取也要尽量避免水解的发生。
比如在把馏水和氯化镁的晶体制成无水氯化镁的时候,我们也要注意防止镁离子的水解。通常是在干燥的氯化氢气流作用下对馏水和氯化镁进行加热使它脱水,从而既得到无水氯化镁,又防止了氯化镁的水解。

通过对离子的水解现象的分析我们还可以推段某些特殊反应的现象:
比如把镁加入氯化铵溶液中会有什么现象呢?
镁是一种活泼金属,氯化铵溶液会水解显酸性,这样氯化铵水解出来的氢离子与镁会发生置换反应产生氢气。

因此我们推测,把镁条放入氯化铵溶液中会看到的现象是:镁条表面有气泡生成,镁条逐渐溶解,气泡是氢气,镁条溶解最终会消失。

盐类的水解我们生产生活中也有广泛地应用。
比如热碱水洗油污就是一个例子:

热的纯碱的水溶液就是碳酸钠的水溶液,碳酸根离子水解使溶液显碱性,加热会促进碳酸根的水解使溶液的碱性增强。而油污是甘油酸酯,我们知道它是在碱性条件下 水解得更彻底,水解成融于水的物质,那么热的碱水碱性比较强,可以使油污水解成溶于水的物质,从而被洗的很干净。这就是热的纯碱水溶液去污能力强的道理。

生活中常用的一种灭火器,叫做泡沫灭火器,它的原理也是利用了水解的原理。泡沫灭火器由两种溶液组成:一种是硫酸铝溶液,另一种是碳酸氢钠溶液。硫酸铝溶液 中铝离子水解生成氢氧化铝和硫酸,碳酸氢钠溶液水解生成氢氧化钠和碳酸,这两个水解本身都比较微弱,但是当两个溶液混合时,硫酸就会跟氢氧化钠溶液中和, 从而使两个水解程度都增大,铝离子继续水解生成大量的氢氧化铝,逐渐地沉淀析出。碳酸氢根水解程度增大使碳酸的浓度增大,最终积累到一定程度碳酸可以分解 成二氧化碳和水。这样我们就看到了产生的泡:二氧化碳产生的沫:氢氧化铝。这样的泡和沫覆盖在火焰的表面就可以起到隔绝空气,降低温度的作用,从而起到灭火的作用。

通过分析离子的水解可以比较盐溶液中各离子浓度的相对大小。
具体方法是利用两个平衡和三个守恒关系:
两个平衡就是电离平衡,包括强电解质的电离,这是完全电离的,以及弱电解质的电离平衡,在溶液中主要是水的电离平衡。
另外一个平衡关系是水解平衡,就是可以发生水解的离子进行水解。

通过这两个平衡可以比较各离子浓度的大小。

三个守恒关系是电荷守恒、元素守恒、水电离出来的氢离子和氢氧根离子浓度守恒。
利用这样三个守恒关系可以列出一系列的等式。
通过两平衡和三守恒关系可以比较盐溶液中各离子浓度的相对大小。


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