2014年高中化學選修四教學案3-3-2 鹽類水解的應用

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第2課時　鹽類水解的應用 教學設計 ●課標要求 能舉例說明鹽類水解在生產(chǎn)、生活中的應用。 ●課標解讀 1.了解鹽類水解在生產(chǎn)、生活及化學實驗中的應用。 2．掌握溶液中微粒濃度大小比較。 ●教學地位 本課時介紹了影響鹽類水解的因素及鹽類水解的利用。通過具體的情境和應用實例，加深對鹽類水解及其規(guī)律的理解、鞏固。是前面已學過的電解質的電離、水的電離平衡以及平衡移動原理等知識的綜合應用。因此，本節(jié)教材是本章的重點和難點。 ●新課導入建議 當火災發(fā)生時，常用的一種滅火器叫泡沫滅火器。泡沫滅火器中分別裝著Al2 (SO4)3溶液和碳酸氫鈉溶液，當使用時，將泡沫滅火器拔開活塞、倒置，上述兩溶液混合便可產(chǎn)生可用于滅火的泡沫，為什么？ 【提示】　Al2(SO4)3溶液和碳酸氫鈉溶液可以反應生成CO2氣體和Al(OH)3沉淀，二者覆蓋在可燃物上可以阻止可燃物與氧氣的接觸。 ●教學流程設計 課前預習安排：看教材P57～58，完成【課前自主導學】，并完成【思考交流】。?步驟1：導入新課、本課時教材地位分析。?步驟2：建議對【思考交流】多提問幾個學生，使80%以上都能掌握該內(nèi)容，以利于下一步對該重點知識的探究。?步驟3：師生互動完成“探究1，溶液中離子濃度大小比較”可利用【問題導思】中的問題由淺入深地的進行，教師除【例1】之外，可選用【教師備課資源】中例題，拓展學生的思路。 ? 步驟7：教師通過【例2】和教材P57～58講解研析對“探究2”的內(nèi)容進行總結。?步驟6：師生互動完成“探究2，鹽類水解的應用”，可利用【問題導思】中的問題，由淺入深的進行。?步驟5：在老師指導下由學生自主完成【變式訓練1】和【當堂雙基達標】中的2、4、5三題，驗證學生對探究點的理解掌握情況。?步驟4：教師通過【例1】的講解研析對“探究1”進行總結溶液中的“三個守恒”及“微粒濃度大小比較的方法”。 　　　　　? 步驟8：在老師指導下學生自主完成【變式訓練2】和【當堂雙基達標】中的1、3兩題，驗證學生對探究點的理解掌握情況。?步驟9：先讓學生自主總結本課時學習的主要知識，然后對照【課堂小結】以明確掌握已學的內(nèi)容，并讓學生課下完成【課后知能檢測】。 課　標　解　讀 重　點　難　點 1.能比較電解質溶液中離子濃度的大小。 2.能解釋與鹽類水解相關的化學問題。 1.能用鹽類水解的原理解釋其在生產(chǎn)、生活及化學實驗中的應用。(重點) 2.分析溶液中的“三大守恒”即“原子、電荷、質子”守恒，并應用所測離子濃度大小比較中。(重難點) 鹽類水解反應的應用 1.用純堿溶液清洗油污時，加熱可以增強其去污能力。 2．配制FeCl3溶液時，可加入少量鹽酸抑制水解。 3．鋁鹽、鐵鹽可用作凈水劑。 4．利用水解反應來獲得納米材料(氫氧化物可變?yōu)檠趸?。 5．制備TiO2的原理 TiCl4＋(x＋2)H2O(過量)TiO2xH2O＋4HCl TiO2xH2O燃燒,TiO2＋xH2O 6．泡沫滅火器的滅火原理是利用了水解反應，反應的離子方程式是：Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑ 1．配制FeCl3溶液時，能加入H2SO4抑制Fe3＋的水解嗎？ 2．鋁鹽能作凈水劑，其原理是什么？ 【提示】　1.不能，因為引入了雜質離子SO。 2．Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，生成Al(OH)3膠體可作吸附劑。 溶液中微粒濃度大小比較 【問題導思】　 ①Na2CO3溶液中共存在幾種離子？你能判斷其濃度的大小關系嗎？ 【提示】　Na＋、CO、HCO、H＋、OH－，c(Na＋)>c(CO)>c(OH－)>c(HCO)>c(H＋)。 ②水溶液中微粒間存在哪幾種守恒關系？ 【提示】　三種，原子守恒，電荷守恒，質子守恒。 1．溶液中的三個守恒關系 (1)電荷守恒規(guī)律 電解質溶液中，不論存在多少種離子，溶液總是呈電中性，即陰離子所帶負電荷總數(shù)一定等于陽離子所帶正電荷總數(shù)，如Na2CO3溶液中存在著Na＋、CO、H＋、OH－、HCO，它們存在如下關系： c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(CO)＋c(HCO)＋c(OH－) (2)物料守恒規(guī)律 電解質溶液中，由于某些離子能水解或電離，離子種類增多，但原子總數(shù)是守恒的，如Na2CO3溶液中CO能水解，故碳元素以CO、HCO、H2CO3三種形式存在，它們之間的守恒關系為： c(Na＋)＝c(CO)＋c(HCO)＋c(H2CO3) (3)質子守恒規(guī)律 質子守恒是依據(jù)水的電離H2OH＋＋OH－，水電離產(chǎn)生的H＋和OH－的物質的量總是相等的，無論在溶液中該H＋和OH－以什么形式存在。如在Na2CO3溶液中有關系式：c(OH－)＝c(H＋)＋c(HCO)＋2c(H2CO3)。 2．離子濃度大小的比較規(guī)律 (1)單一溶液 ①對于多元弱酸溶液，應根據(jù)多步電離進行分析。例如：在H3PO4的溶液中，c(H＋)>c(H2PO)>c(HPO)>c(PO)。 ②對于多元弱酸的正鹽溶液，根據(jù)弱酸根的分步水解分析。例如：Na2CO3溶液中，各離子濃度的大小順序為： c(Na＋)>c(CO)>c(OH－)>c(HCO)>c(H＋)。 ③多元弱酸的酸式鹽溶液要考慮酸根離子的電離程度與水解程度的相對大小，如HCO以水解為主，NaHCO3溶液中c(Na＋)>c(HCO)>c(OH－)>c(H＋)；而HSO以電離為主，NaHSO3溶液中c(Na＋)>c(HSO)>c(H＋)>c(OH－)。 ④不同溶液中同一離子濃度的大小比較，要考慮溶液中其他離子對該離子的影響。如在0.10 molL－1的①NH4HSO4、②NH4Cl、③CH3COONH4、④(NH4)2SO4溶液中，c(NH)的大小順序為④>①>②>③。 (2)混合溶液中各離子濃度的大小比較，根據(jù)電離程度、水解程度的相對大小分析。 ①分子的電離大于相應離子的水解 例如等物質的量濃度的NH4Cl與NH3H2O混合溶液，c(NH)>c(Cl－)>c(OH－)>c(H＋)；等物質的量濃度的CH3COONa與CH3COOH混合溶液，c(CH3COO－)>c(Na＋)>c(H＋)>c(OH－)。 ②分子的電離小于相應離子的水解 例如在0.1 molL－1的NaCN和0.1 molL－1的HCN溶液的混合液中，各離子濃度的大小順序為c(Na＋)>c(CN－)>c(OH－)>c(H＋)。 1．多元弱酸的酸式鹽中，電離大于水解的主要是HSO與H2PO，其他的常見弱酸的酸式酸根，水解大于電離。 2．NaHSO4相當于一元強酸，只電離，不水解。 　把0.02 molL－1 CH3COOH溶液和0.01 molL－1 NaOH溶液以等體積混合顯酸性，混合溶液中粒子濃度關系正確的是(　　) A．c(CH3COO－)>c(Na＋) B． c(CH3COOH)>c(CH3COO－) C．2c(H＋)＝c(CH3COO－)－c(CH3COOH) D．c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝0.02 molL－1 【解析】　根據(jù)物料守恒，CH3COOH溶液與NaOH充分作用后CH3COOH過量，溶液中CH3COOH與CH3COO－的總物質的量等于原0.02 molL－1 CH3COOH溶液中CH3COOH和CH3COO－總的物質的量，但因兩溶液等體積混合，溶液體積擴大至原來的2倍，c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝0.01 molL－1，所以D項錯；誤選C的同學是由于思路混亂或思維起點不知如何選擇的結果，甚至有的同學對于C項竟無從下手，對于C項，由于存在c(H＋)＋c(Na＋)＝c(OH－)＋c(CH3COO－)的電荷守恒①和2c(Na＋)＝c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)的物料守恒②，聯(lián)立①②兩式可得：2c(H＋)＝c(CH3COO－)－c(CH3COOH)＋2c(OH－)，所以C項錯；對于A、B項，由于CH3COOH溶液與NaOH充分作用后CH3COOH過量，且當不考慮水解和電離時c(CH3COO－)＝c(CH3COOH)，在此情況下CH3COOH的電離程度強于CH3COO－的水解程度，所以選A。 【答案】　A 兩種電解質的混合溶液 1．解答此類題目時，要抓?。篴.兩溶液是否反應，b.混合后若生成鹽，該鹽是否發(fā)生水解，c.反應物是否過量，d.酸或堿過量時，是以酸或堿的電離為主，還是以鹽的水解為主。總之解答本類題目，能發(fā)生反應的先反應，然后根據(jù)反應情況求出溶液中溶質的物質的量，再具體分析其電離和水解的情況，最后排出各離子的濃度關系。 2．高考試題中在比較離子濃度的大小時，常常涉及以下兩組混合溶液： a．NH4Cl～NH3H2O(1∶1) 因為NH3H2O電離程度大于NH4Cl水解程度，故顯堿性。 c(NH)>c(Cl－)>c(OH－)>c(H＋) b．CH3COOH～CH3COONa(1∶1) CH3COOH的電離程度大于CH3COONa的水解程度，故顯酸性。 c(CH3COO－)>c(Na＋)>c(H＋)>c(OH－) 1．下列溶液中微粒的物質的量濃度關系正確的是(　　) A．室溫下，向0.01 mol/L NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至中性：c(Na＋)>c(SO)>c(NH)>c(OH－)＝c(H＋) B．0.1 mol/L NaHCO3溶液：c(Na＋)>c(OH－)>c(HCO)>c(H＋) C．Na2CO3溶液：c(OH－)－c(H＋)＝c(HCO)＋2c(H2CO3) D．25 ℃時，pH＝4.75，濃度均為0.1 mol/L的CH3COOH、CH3COONa混合溶液： c(CH3COO－)＋c(OH－)c(SO)>c(NH)>c(OH－)＝c(H＋)，A正確；B項，由于HCO水解程度大于電離程度而使溶液顯堿性，故離子濃度大小關系為c(Na＋)>c(HCO)>c(OH－)>c (H＋)>c(CO)，B錯誤；C項，由質子守恒可知，c(H＋)＋c(HCO)＋2c(H2CO3)＝c(OH－)，C正確；D項，由電荷守恒有：c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(H＋)＋c(Na＋)，由物料守恒可得：2c(Na＋)＝c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)，將兩式中的c(Na＋)消去，可得c(CH3COO－)＋2c(OH－)＝2c(H＋)＋c(CH3COOH)，所以c(CH3COO－)＋c(OH－)－c(H＋)－c(CH3COOH)＝c(H＋)－c(OH－)，因為pH＝4.75，故c(H＋)－c(OH－)>0，所以D項不正確。故選AC。 【答案】　AC 【教師備課資源】 　HA為酸性略強于醋酸的一元弱酸，在0.1 molL－1 NaA溶液中，離子濃度關系正確的是(　　) A．c(Na＋)>c(A－)>c(H＋)>c(OH－) B．c(Na＋)>c(OH－)>c(A－)>c(H＋) C．c(Na＋)＋c(OH－)＝c(A－)＋c(H＋) D．c(Na＋)＋c(H＋)＝c(A－)＋c(OH－) 【解析】　由HA為一元弱酸，知c(Na＋)>c(A－)>c(OH－)>c(H＋)，故A、B錯；C中c(Na＋)＋c(OH－)>c(A－)＋c(H＋)；D為電荷守恒。 【答案】　D 鹽類水解反應的應用 【問題導思】　 ①加熱蒸干Na2SO4(aq)、AlCl3(aq)各得到什么？ 【提示】　Na2SO4(aq)Na2SO4 AlCl3(aq)Al(OH)3 ②已知等物質的量濃度的NaA與NaB的鹽溶液，pH：NaA>NaB，能知道酸HA與HB的酸性強弱嗎？ 【提示】　酸性HANa2HPO4>NaCl>CH3COOH>KHSO4。 2．比較鹽溶液中離子濃度的大小 例如：NaHCO3溶液中各離子濃度大小順序為 c(Na＋)>c(HCO)>c(OH－)>c(H＋)>c(CO)。 3．加熱蒸發(fā)鹽溶液析出固體 鹽 (2)水解生成揮發(fā)性酸的鹽(AlCl3)氫氧化物氧化物 (3)較低溫度下受熱分解的鹽[Ca(HCO3)2]鹽的分解產(chǎn)物 4．判斷鹽所對應酸的相對強弱 例如：已知物質的量濃度相同的兩種鹽溶液，NaA和NaB，其溶液的pH前者大于后者，則酸HA和HB的酸性強弱為HB>HA。 5．金屬與鹽溶液反應產(chǎn)生H2 例如：金屬鎂與FeCl3、AlCl3、NH4Cl溶液均能反應產(chǎn)生H2，因為這些鹽水解顯酸性。 6．判斷溶液中離子能否共存 例如：Al3＋、Fe3＋與CO、HCO因為能發(fā)生水解相互促進反應，在溶液中不能大量共存。 7．判斷鹽溶液中離子種類多少(如Na3PO4溶液中存在哪些離子)。 8．采用加熱的方法來促進溶液中某些鹽的水解，使之生成氫氧化物沉淀，以除去溶液中某些金屬離子。例如，不純的KNO3溶液中常含有雜質Fe3＋，可用加熱的方法來除去KNO3溶液中所含的Fe3＋。 堿性溶液不能用玻璃塞的試劑瓶 如實驗室有下列試劑：①NaOH溶液、②水玻璃、③Na2S溶液、④Na2CO3溶液、⑤NaHS溶液、⑥澄清石灰水、⑦濃H2SO4，其中必須用帶橡皮塞的試劑瓶保存的是①②③④⑤⑥，因為堿性溶液可與玻璃中的SiO2反應，所以不能用玻璃塞。 　(2012西安高二質檢)(1)AgNO3的水溶液呈______(填“酸”、“中”、“堿”)性，原因是(用離子方程式表示)：________，實驗室在配制AgNO3的溶液時，常將AgNO3固體先溶于較濃的硝酸中，然后再用蒸餾水稀釋到所需的濃度，以________(填“促進”或“抑制”)其水解。 (2)明礬可用于凈水，原因是(用離子方程式表示)： ________________________________________________________________________。 把FeCl3溶液蒸干、灼燒，最后得到的主要固體產(chǎn)物是 ____________。 (3)用離子方程式表示泡沫滅火器滅火原理：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)熱純堿可代替洗滌劑洗滌餐具，原因是(用離子方程式表示)：________________________________________________________________________。 【解析】　(1)AgNO3溶液中存在：Ag＋＋H2OAgOH＋H＋，所以溶液呈酸性，為抑制AgNO3水解，配制時通常加入HNO3。 (2)利用Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋，Al(OH)3膠體能凝聚水中的懸浮雜質從而達到凈水目的；FeCl3溶液中存在FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，加熱時HCl揮發(fā)，蒸干時得到Fe(OH)3，再灼燒得到Fe2O3。 (3)泡沫滅火器原理是利用NaHCO3與Al2(SO4)3發(fā)生相互促進水解反應，離子方程式為Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑。 (4)加熱時促進CO水解，而使c(OH－)增大，去污能力增強。 【答案】　(1)酸　Ag＋＋H2OAgOH＋H＋　抑制 (2)Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋　Fe2O3 (3)Al3＋＋3HCO===3CO2↑＋Al(OH)3↓ (4)CO＋H2OHCO＋OH－ 2．在蒸發(fā)皿中加熱蒸干并灼燒(低于400 ℃)下列物質的溶液，可以得到該固體物質的是(　　) A．氯化鋁　　　　　　B．碳酸氫鈉 C．硫酸鐵 D．高錳酸鉀 【解析】　AlCl3發(fā)生水解反應：AlCl3＋3H2OAl(OH)3＋3HCl，生成的HCl揮發(fā)，而使水解平衡向右移動，致使生成Al(OH)3沉淀，它被灼燒得Al2O3。NaHCO3、KMnO4受熱后分別分解得到Na2CO3、K2MnO4和MnO2，只有Fe2(SO4)3蒸干后得到原物質。 【答案】　C 鹽類水解的應用鹽溶液中 離子濃度大小比較守恒 規(guī)律電荷守恒原子守恒質子守恒其他應用 1．下列過程或現(xiàn)象與鹽類水解無關的是(　　) A．純堿溶液去油污 B．鐵在潮濕的環(huán)境中生銹 C．加熱氯化鐵溶液顏色變深 D．濃硫化鈉溶液有臭味 【解析】　純堿Na2CO3水解呈堿性，油污在堿性條件下易水解，A正確；FeCl3發(fā)生水解反應，加熱水解程度加大，C正確；濃Na2S溶液水解可產(chǎn)生有臭雞蛋氣味的H2S氣體，D正確；只有B項與鹽類水解無關，是鋼鐵表面發(fā)生的電化學腐蝕。故正確答案為B。 【答案】　B 2．(2012淄博高二質檢)常溫下，鹽酸與氨水混合，所得溶液pH＝7，則此溶液中的關系正確的是(　　) A．c(NH)c(Cl－) D．無法確定c(NH)與c(Cl－) 【解析】　由電荷守恒，c(NH)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)；由溶液pH＝7，c(H＋)＝c(OH－)，所以c(NH)＝c(Cl－)。 【答案】　B 3．實驗室有下列試劑，其中必須用帶橡膠塞的試劑瓶保存的是(　　) ①NaOH溶液?、谒ＡА、跱a2S溶液 ④Na2CO3溶液?、軳H4Cl溶液　⑥澄清石灰水 ⑦濃HNO3?、酀釮2SO4 A．①⑥　　　　　　　　B．①②③④⑥ C．①②③⑥⑦⑧ D．⑤⑦⑧ 【解析】　堿和水解顯堿性的溶液均要放在帶橡膠塞的試劑瓶中，②③④水解顯堿性，①⑥強堿，選B。 【答案】　B 4．有4種混合溶液，分別由等體積0.1 molL－1的2種溶液混合而成：①CH3COONa與HCl；②CH3COONa與NaOH；③CH3COONa與NaCl；④CH3COONa與NaHCO3，下列各項排序正確的是(　　) A．pH：②＞③＞④＞① B．c(CH3COO－)：②＞④＞③＞① C．溶液中c(H＋)：①＞③＞②＞④ D．c(CH3COOH)：①＞④＞③＞② 【解析】　①CH3COO－＋H＋CH3COOH，得到0.05 molL－1的CH3COOH與NaCl的混合溶液。②、③、④中兩種物質間不反應。A項，④中兩種物質水解呈堿性的鹽，雖相互抑制水解，但比③溶液堿性強；B項，②、④中CH3COO－的水解受到了NaOH、NaHCO3的抑制，NaOH作為強堿抑制作用更強，③中NaCl對CH3COO－的水解無影響，而①中為0.05 molL－1的CH3COOH電離程度小，c(CH3COO－)最?。籆項，由A的分析知c(H＋)應為①＞③＞④＞②；D項，對②、③、④，CH3COO－的水解程度越大，則c(CH3COOH)越大，故順序應為：①＞③＞④＞②。 【答案】　B 5．在0.5 mol/L的NaHSO3溶液中滴入石蕊試液，溶液變紅。試回答有關問題： (1)該溶液中HSO的電離程度________HSO的水解程度(填“大于”“小于”或“等于”)。 (2)溶液中Na＋、HSO、SO、H＋、OH－、H2SO3、H2O等粒子的濃度由大到小的順序為________________________________________________________________________。 (3)在Na2SO3溶液中滴入酚酞試液，溶液變紅。若在該溶液中再滴入過量的BaCl2溶液，所觀察到的現(xiàn)象是 ________________________________________________________________________， 其原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(用離子方程式和簡要文字說明)。 【答案】　(1)大于 (2)c(H2O)>c(Na＋)>c(HSO)>c(H＋)>c(SO)>c(OH－)>c(H2SO3) (3)產(chǎn)生白色沉淀，且紅色褪去　在Na2SO3溶液中，存在水解平衡SO＋H2OHSO＋OH－，加入BaCl2后，發(fā)生反應：Ba2＋＋SO===BaSO3↓(白色)，由于c(SO)減小，SO的水解平衡左移，c(OH－)減小，酚酞褪色 10