学盐类水解的时候,很多同学都会遇到一个知识点:相互促进水解的盐。说白了,就是两种盐倒进同一杯水里,谁也不“消停”,阳离子想水解,阴离子也想水解,结果两边互相帮忙,水解越推越彻底,最后直接反应完全。这类反应在课本上也叫双水解反应。这篇文章就用大白话,把它的原理、常见组合和实际用途一次讲明白。
盐溶于水后,如果电离出来的离子能和水中的氢离子或氢氧根离子结合,就会破坏水的电离平衡,让溶液显示酸性或碱性,这个过程叫盐类水解。比如氯化铵里的铵根离子会结合氢氧根,溶液偏酸性;碳酸钠里的碳酸根会结合氢离子,溶液偏碱性。
要注意的是,水解一般是很微弱、可逆的,大部分盐放在水里,水解程度都非常小,基本可以忽略。但有一类情况例外,那就是两种盐混在一起,水解被“互相点燃”了。
一种盐的阳离子水解显酸性,另一种盐的阴离子水解显碱性,把它们混合,阳离子消耗的氢氧根,正好是阴离子水解放出来的;阴离子消耗的氢离子,又正好是阳离子水解放出来的。相当于你缺啥我补啥,两个水解反应互相拉动,平衡不断向右移动。
当水解的产物里出现了沉淀、气体或者容易分解的物质时,产物不断离开溶液,反应就没办法回头了,水解从“微弱可逆”变成了“进行到底”。这就是相互促进水解的核心逻辑。
第一种,铝离子和碳酸氢根。硫酸铝溶液和碳酸氢钠溶液混合,铝离子水解显酸性,碳酸氢根水解显碱性,两者互相促进,生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体。这个反应最著名的应用就是泡沫灭火器,喷出来的大量泡沫就是二氧化碳带着药液一起冲出来的。
第二种,铝离子和硫离子或硫氢根离子。氯化铝和硫化钠在溶液里相遇,会彻底双水解,生成氢氧化铝沉淀和硫化氢气体。所以硫化铝这种盐根本没法在水溶液里制备,一碰水就完全水解,只能用铝粉和硫粉加热的干法来做。这也解释了为什么离子共存题目里,铝离子和硫离子不能大量共存。
第三种,铝离子和偏铝酸根。这两种离子都来自铝,但一个水解显酸性,一个水解显碱性,混合后同样互相促进,全部转化为氢氧化铝沉淀。实验室想制氢氧化铝,除了氨水法,也可以利用这个反应。
第四种,三价铁离子和碳酸根。氯化铁和碳酸钠混合,会生成氢氧化铁沉淀,同时放出二氧化碳。碳酸铁在水里根本待不住,瞬间就被双水解拆掉了。
并不是所有显酸性的盐和显碱性的盐相遇都会水解到底。判断的关键还是看产物:只有当产物是难溶物、气体或易分解物质时,水解才能进行彻底。比如氯化铵和醋酸钠混合,铵根和醋酸根确实会互相促进水解,但产物是醋酸和一水合氨,都能留在溶液里,所以水解程度虽然加大了,却远远达不到完全反应。这类情况做题时不能按双水解完全处理。
第一是灭火。泡沫灭火器就是利用硫酸铝和碳酸氢钠的双水解,快速产生大量二氧化碳,隔断空气灭火。
第二是净水和除杂。明矾净水利用的是铝离子水解生成氢氧化铝胶体吸附杂质,而利用双水解原理,可以更高效地让铝离子转化为氢氧化铝沉淀分离出来。
第三是解决离子共存问题。看到铝离子,就要想到碳酸根、碳酸氢根、硫离子、偏铝酸根都不能和它共存;看到三价铁离子,也要注意它和碳酸根、偏铝酸根之间可能发生双水解。
因为双水解能进行到底,写离子方程式时要用等号,气体和沉淀要标上升符号和沉淀符号。比如泡沫灭火器的反应,把铝离子和三个碳酸氢根写成生成氢氧化铝沉淀加三个二氧化碳,两边用等号连接。这一点和普通水解用可逆符号完全不同,考试里特别容易丢分。
总结一下:相互促进水解的盐,本质是酸性水解和碱性水解互相“递柴火”,当产物能离开体系时,反应就烧得干干净净。记住铝离子这个“活跃分子”的几组搭档,再结合产物判断法,这一类题目基本就稳了。