很多同学学到盐类水解时都会疑惑:酸和碱都会抑制水的电离,为什么盐类水解反而能促进水的电离?这篇文章就用大白话把这件事讲清楚。
水是一种极弱的电解质,会发生微弱的电离:H2O ⇌ H+ + OH-。常温下,纯水中氢离子和氢氧根离子的浓度都只有10^-7 mol/L。这是一个动态平衡:水分子不断电离出离子,离子又不断结合回水分子,两边的速度一样,浓度就保持稳定。
既然是平衡,改变条件它就会移动。增大H+或OH-的浓度,平衡左移,水的电离被抑制;减小H+或OH-的浓度,平衡右移,水的电离被促进。记住这条,后面的内容就好理解了。
往水里加盐酸,盐酸完全电离出大量H+,溶液中H+浓度猛增,水的电离平衡左移,水本身的电离被压下去了。加碱同理,OH-变多,平衡也左移。所以酸和碱都是抑制水的电离,这一点大家很熟悉。
盐类水解的奥妙在于:盐电离出来的某些离子,会跟水电离出来的H+或OH-结合,生成弱电解质,相当于把这些离子从溶液里“拿走”了。
以醋酸钠为例。醋酸钠是强碱弱酸盐,溶于水后完全电离出Na+和CH3COO-。Na+很安分,但CH3COO-是弱酸根,特别愿意和H+结合生成难电离的醋酸。
问题来了:溶液里的H+从哪来?只能来自水的电离。于是CH3COO-不断把水电离出的H+抓走,溶液中H+浓度下降,水的电离平衡被打破。按照平衡移动原理,平衡向右移动,水就继续电离补充H+。结果水的电离程度比在纯水中更大了,这就是促进水的电离。
总的水解方程式是:CH3COO- + H2O ⇌ CH3COOH + OH-。溶液显碱性,正是因为水电离出的H+被CH3COO-消耗掉了,剩下的OH-比H+多。
氯化铵是强酸弱碱盐。NH4+会和水电离出来的OH-结合,生成难电离的一水合氨:NH4+ + H2O ⇌ NH3·H2O + H+。
水中的OH-被NH4+消耗,浓度降低,水的电离平衡右移,电离程度同样变大。由于这次被消耗的是OH-,剩下的H+更多,所以氯化铵溶液显酸性。
第一,促进不等于大幅促进。水解消耗的H+或OH-本来就极少,水解程度通常很微弱,所以水的电离虽然被促进,但提升幅度有限,别想象成质变。
第二,判断溶液酸碱性的技巧:谁被结合掉,剩下的另一种离子就多。消耗H+则溶液显碱性,消耗OH-则溶液显酸性。
第三,不是所有盐都水解。强酸强碱盐如NaCl、KNO3,电离出的离子既不结合H+也不结合OH-,不破坏水的电离平衡,水的电离程度基本不变。
第四,盐溶液里水电离出的H+总量和OH-总量其实是相等的,只是一部分被弱离子绑进了弱电解质分子里,不再自由存在,所以溶液中自由移动的两种离子浓度才不相等。这一点在做关于水电离出离子浓度的计算题时特别有用。
盐类水解促进水的电离,本质就是:盐中的弱离子消耗了水电离出的H+或OH-,使水的电离平衡向右移动,水被迫电离出更多离子。抓住消耗了谁、平衡往哪移这条主线,水解问题就能迎刃而解。