盐类的水解
许昌高级中学 刘亚
“盐类水解”这一教学内容在苏教版《化学反应原理》(选修)专题3“溶液中的离子反应”的第三单元内容。在此之前,学生已经学习了平衡特征及移动原理,以及电解质在水溶液中的电离,包括弱电解质的电离平衡和水的电离平衡两个平衡体系,都是平衡原理的具体应用。学生也初步从微观角度认识了溶液酸碱性的实质。在此基础上再来探究盐类在溶液中的变化规律,以及对溶液酸碱性的影响,这样的安排既能促进学生的认知发展,又能使学生对平衡原理和弱电解质概念的具体应用和再认识。同时,盐类水解的知识又与后续沉淀溶解平衡紧密相连的。从知识结构上讲,盐类水解平衡是继化学平衡、弱酸、弱碱平衡、水的电离平衡体系之后的又一个平衡体系,它们与将要学习的沉淀溶解平衡构成了中学化学的完整的平衡体系,通过学习盐类水解,有利于学生构建电解质溶液的平衡体系。
本单元内容包括盐类水解和盐类水解的应用两部分,第一部分为重点内容。教材在设计上先是通过活动与探究实验让学生感受盐溶液的酸碱性,获取盐溶液有的是呈碱性、有的呈酸性而有的呈中性的感性认知,并通过讨论活动从宏观上认识并概括出盐的组成与其溶液酸碱性之间的关系。在学生完成感性认识后,教材引导学生从微观角度去探究盐溶液呈酸碱性的本质,教材以常见典型的氯化铵、醋酸钠和氯化钠三种盐在水溶液电离出的某些离子能与水电离出的H+或OH-形成弱酸或弱碱的过程,分析了这一过程对水电离平衡的影响,从而在更深刻从微观粒子变化的水平揭示了盐溶液酸碱性的本质。第二部分实际上是讨论平衡移动原理在盐类水解平衡上的应用,及在实际生产生活中重要意义,进一步使学生认识到化学知识的重要性。
在此之前,学生已经学习了化学平衡特征及移动原理,以及电解质在水溶液中的电离,包括弱电解质的电离平衡和水的电离平衡两个平衡体系。学生也初步从微观角度认识了溶液酸碱性的实质。在此基础上再来探究盐类在溶液中的变化规律,以及对溶液酸碱性的影响,这样的安排既能促进学生的认知发展,又能使学生对平衡原理和弱电解质概念进行具体应用和再认识。
1.理解盐类水解的实质
2.能运用盐类水解的规律判断盐溶液的酸碱性
3.通过实验探究,理论分析,由宏观现象分析微观本质,揭示原因, 提升逻辑思维能力
4.能在思考分析过程中倾听他人意见,相互启发,体会合作交流的重要与快乐
5.体验科学探究的乐趣,学会透过现象看本质
盐类水解的实质。
【引课】厨房里的墙壁总是油腻腻的,清洁问题让人头疼。我有一宝,食用碱。它是厨房中的日常用品,成分就是碳酸钠。把食用碱用温水溶解,擦拭沾有油污的板子,轻轻松松松就能去除油污。那么碳酸钠为什么能去油污呢?有同学说因为它有碱性,不错。而碳酸钠明明属于盐,何来碱性?这节课我们通过学习《盐类的水解》解决这个问题。
【分组实验】下面,请大家进行分组实验,用pH试纸测试下列盐溶液的酸碱性。实验过程中要注意pH的测定方法。
【讲解】由实验可知,不同的盐溶液酸碱性可能不同。溶液的酸碱性与什么有关呢?H+和OH-浓度的相对大小。在这些溶液中,盐本身并不能电离出H+、OH-,只有水电离出等浓度的二者。那么,这些盐应该都显中性呀,但事实并非如此。是谁动了水电离的H+或OH-,导致溶液中两者浓度不一定相等了呢?下面,我们探究盐溶液呈现不同酸碱性的原因。
【思考】窥一斑而知全豹。我们就先以NH4Cl为例。
1、NH4Cl溶液中存在哪些离子?
2、谁会影响水电离的H+或OH-?对水的电离平衡又有何影响?
【讲解】溶液中:H2O微弱电离产生OH-和H+,NH4Cl完全电离产生NH4+和Cl-。大家回忆复分解反应发生的条件是什么?生成沉淀、气体或者弱电解质。HCl极易溶于水,很难从溶液中逸出;它又是强电解质,完全电离,所以溶液中它们仍以离子形式存在,显然Cl-并不会结合H+。而NH3·H2O是弱电解质,难电离,那么反过来NH4+就能结合OH-生成一水合氨,这个过程消耗OH-,它浓度减小,使水的电离平衡右移,c(H+)会随之增大。达到新的电离平衡后c(H+)>c(OH-),所以,溶液显酸性。按理说,水的电离即使被促进,水电离出的H+和OH-也应该是相等的。但是有一部分水电离的OH-被NH4+掳走,失去了自由,不然的话溶液中OH-还是和H+一样多的。刚才分析的这个过程可以这样表示:NH4+与水作用,把OH-结合走生成了NH3·H2O,就多出了H+,所以溶液显酸性。
【动画演示】 水的电离过程以及NH4Cl的水解过程。
【分组讨论】继续分组讨论分析CH3COONa溶液显碱性的原因以及NaCl溶液显中性的原因。
CH3COONa溶液中,CH3COO-结合H+生成弱电解质CH3COOH,消耗H+促进水的电离,达到新的电离平衡后,c(OH-)>c(H+),所以溶液显碱性。这个过程可以表示为:CH3COO-与水作用,结合走H+生成CH3COOH,就多出了OH-。
NaCl溶液中,Na+、Cl-都是强酸或强碱对应的离子,不能与H+或OH-结合,对水的电离平衡没有影响,溶液中c(H+)与c(OH-)仍然相等,所以溶液显中性。
【讲解】根据形成盐的酸和碱的强弱,可以将盐分为这四类。比如,NaCl是由强酸盐酸和强碱NaOH形成的,属于强酸强碱盐。请大家对另外5个盐分类。很容易从表格中看出,强酸强碱盐都显中性,强酸弱碱盐都显酸性,强碱弱酸盐都显碱性。这是巧合还是必然规律呢?
【分析】根据刚才的探究,强酸强碱盐电离出的阴、阳离子都不能影响水的电离平衡,溶液必然显中性。强碱弱酸盐电离出弱酸根,结合H+促进水的电离,导致c(OH-)>c(H+),必然显碱性。而强酸弱碱盐溶电离出弱碱阳离子,结合OH-促进水的电离,导致c(H+)>c(OH-),必然显酸性。看来,盐溶液的酸碱性确实与盐的类型有关。有何关系呢?强酸弱碱盐——酸性,强碱弱酸盐——碱性,所以说:谁强显谁性。而强酸强碱盐:同强显中性。这就是盐溶液的酸碱性规律。
【思考】其中强酸弱碱盐或强碱弱酸盐虽然酸碱性不同,但是它们有何共同之处呢?它们电离出的弱酸根、弱碱阳离子(统称弱离子)都能与H+或OH-结合,促进水的电离。
【定义】那么,溶液中盐电离的弱离子与水电离的H+或OH-结合生成弱电解质的反应就是盐类的水解。
【提问】所有的盐都能水解吗?不一定,强酸强碱盐就不能水解,因为它电离出的离子都不能与H+或OH-结合生成弱电解质。
【条件】那么,什么样的盐能水解呢?能电离出弱离子的盐就能水解。所以说水解的条件是:有弱才水解,无弱不水解。这里的“弱”就是指弱酸或弱碱的弱离子。
【实质】为什么“有弱才水解”呢?只有能电离出弱离子,才能结合水电离的H+或OH-,破坏水的电离平衡,促进水的电离。这就是盐类水解的实质。破坏水的电离平衡,会导致溶液中氢离子和氢氧根的浓度不再相等,所以盐溶液呈现不同酸碱性的原因就是盐类的水解。
【水解方程式】表示水解过程的方程式就是水解方程式,它的书写规律和技巧我们下节课再作讲解。
【总结】本节课,通过学习,我们知道了盐溶液的酸碱性与盐的类型有关:谁强显谁性,同强显中性。盐溶液呈现一定酸碱性的原因是盐发生了水解反应。而水解的实质,就是盐电离出的弱离子促进了水的电离。
那么,从广义上来讲,许多物质与水的反应都是水解反应。比如金属氧化物NaH与水反应,相当于H-结合H+生成H2,这个过程消耗H+,促进水的电离;再比如金属氮化物Mg3N2与水反应,相当于Mg2+结合OH-生成Mg(OH)2,N3-结合H+生成NH3,这两个过程同样促进水的电离。所以消耗水电离的氢离子或氢氧根,促进水的电离,就是水解反应发生的驱动力。
【课堂练习】
A.ClO- B.S2- C.Fe3+ D.NO3-
2.下列盐溶液中,呈酸性的有( ),呈碱性的有( )
①FeCl3 ②NaClO ③(NH4)2SO4 ④AgNO3 ⑤Na2S ⑥K2SO4
3.下列物质加入水中,因促进水的电离而使溶液显酸性的是( )
A.硫酸 B.氢氧化钠 C.硫酸铝 D.碳酸氢钠
【课后作业】
1、我们知道化学在生活中有着广泛作用。请大家课后查阅资料,分析下列几个现象与盐类的水解有何关系。
①炸油条过程中面团为什么会膨胀起来?油条的口感为何焦脆焦脆的?
②泡沫灭火器的泡沫是如何产生的?
③地震后灾区严重缺水,临时供水需用明矾处理,明矾净水是什么原理呢?
2、完成课时作业。
六、板书设计
七、课后反思
准备这次备课,我收获了很多,深刻地体会到,要真正上好一节课真的很不简单,编写的教案和制作的课件,在备课组成员的帮助下,经过了多次的修改才最终定稿。当然,在修改的过程中,我也得到了成长,我想作为一名老师,一定要严格要求自己,努力做到百分百的完美。
本节课的重难点是盐溶液呈酸碱性的规律以及强碱弱酸盐和强酸弱碱盐水解的实质。对于本节课的处理方式,我认为有以下几个亮点:
1、创设能引导学生参与的情境,用实验探究的方法引入新课,激发学生的学习积极性。
2、问题探究的形式引导学生用电离理论和平衡移动原理展开讨论,使学生理解盐类水解的本质。
3、织学生结合实验结果对盐的组成进行分析讨论,从而使学生熟悉盐溶液的酸碱性与盐的组成之间的内在联系。
4、以讨论、小结的方式巩固和加深学生对盐类水解原理和平衡移动原理的理解,提高学生灵活运用知识的能力。
5、运用多媒体技术帮助学生理解水解过程。
当然由于本人经验不足,难免存在一些不足之处,很多同行也给我提出的宝贵的意见和指导,这些我在以后的教学过程中一定要努力克服,现归纳如下:
1、注意实验操作规范。
2、在对一些实验结果的解释要注意措词。
3、化学用语书写要规范化。