【化学学习】水解水解，到底是谁分解了？
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教育
2024-11-04 06:12
北京
发表于《高中数理化》，也是即山东科技出版社《用原子的眼睛看世界》的一篇。“水解”，顾名思义，可理解为“某物质遇水分解”，也可理解为“该物质使水分解”。其实上述二者的含义同在。从微观层面看，可理解为发生水解的物质与水分子同时解离开来，分别变为正电性、负电性的部分，然后按照“己方的正电性部分跟对方的负电性部分重新结合”的规则，构成新物质。NaAc
+ H2O →NaOH + HAc（微弱，因逆向为自发的酸碱中和反应）CaC2 + 2H2O →
Ca(OH)2 + H-C≡C-H（C2H2）C2H5—Br + H2O → C2H5—OH
+ HBrPCl5+ 4H2O → H3PO4[可理解为P(OH)5脱一分子水后的产物] + 5HCl首先要明确，并非所有的盐都发生水解。只有那些由弱酸或弱碱中和而来的盐，才会发生水解反应。化学平衡状态无论从正向（从反应物出发）、还是从逆向（从产物出发）都可以达成。盐类水解的根本原因在于，盐电离出的弱酸根阴离子或弱碱阳离子，会结合H2O电离出的H+或OH-，从逆向达到弱酸、弱碱的电离平衡。把醋酸钠溶于水，电离出CH3COO-，而H2O也会电离产生H+，于是，CH3COO-就会结合这些H+，从逆向达到弱电解质醋酸的电离平衡。因H+由最弱的电解质H2O电离而来，故不可写作离子形式，要保留弱电解质H2O的分子式。于是有：CH3COO-+
H2O ≒ CH3COOH + OH-3. 弱电解质电离是吸热的，水解既然是其逆过程，为什么也是吸热的？让我们以CH3COOH电离和CH3COO-水解为例分析如下：CH3COOH(aq)≒CH3COO-(aq) +
H +(aq) △H1>0 ……… ①CH3COO-(aq)+
H2O(l) ≒ CH3COOH(aq) + OH-(aq) △H2 … ②我们看到，①、②这两个过程，并非简单的互为可逆。①、②叠加的结果是：H2O(l)≒H+(aq) + OH-(aq) △H3>0 电离理论下，水是人们默认的最弱电解质。这就意味着，水电离过程吸热量要高于常见的其它弱电解质。即△H3>△H1，根据上式可推知，△H2=△H3-△H1>0。首先，像“Al3++ HCO3- ”等一些相互促进水解的反应，一般都是放热的。其次像一些极弱酸的盐，如CaC2（乙炔可看作极弱的酸，CaC2看作乙炔的盐）的水解过程，也是放热的。这是一个有趣的问题。要给出确切的回答，还得从水解的本质出发分析。我们以0.1
mol/L 的CH3COOH溶液为例：根据醋酸的电离常数Ka=1.8*10-5可计算出，该溶液中，H+浓度为1.3*10-3mol/L，主要由CH3COOH电离产生，H2O电离出的H+极小，这跟醋酸本身电离出的1.3*10-3mol/L相比可忽略不计。CH3COO-水解的本质是什么？是它结合溶液中水电离出的H+，从逆向达到醋酸电离平衡的过程。现在溶液里由醋酸电离的H+为1.3*10-3mol/L，而由H2O电离出的H+浓度仅7.7*10-12mol/L。约为CH3COOH自身电离出H+浓度的2亿分之一！那么，CH3COO-结合H+时，是否一定要专门去找那水电离出的两亿分之一的H+呢？显然不需要。所以我们说，在醋酸溶液里，是不需要考虑CH3COO-水解的。同样道理，在CH3COONa溶液里，也不需要考虑CH3COO-水解产生的醋酸分子的电离。5. 如何判断弱酸酸式盐（NaHCO3）溶液的酸碱性？多元酸的酸式盐中，像NaHSO4这种二元强酸的酸式盐，由于HSO4-只会电离、不水解，所以NaHSO4溶液必然呈酸性。而NaHCO3就不同了，因HCO3- 离子既发生电离（呈酸性），又会发生水解（呈碱性），故具有两性。那么NaHCO3的水溶液为什么呈弱碱性呢？已知H2CO3的Ka1 = 4.3*10-7；Ka2 = 5.6*10-11。电离平衡：HCO3- + H2O ≒H3O+ + CO32-，我们看到，HCO3-的电离表达式、水解表达式基本一致，都是一个HCO3-（跟H2O作用，只是H2O的浓度项均没有计入平衡常数表达式）变为2个分子或离子，故平衡常数大小即决定了其电离、水解程度的强弱。现Kh > Ka2，所以我们说HCO3-以水解为主，其水溶液显弱碱性。按照同样的计算方式，依据磷酸的三级电离常数（Ka1 = 7.5*10-3；Ka2 = 6.2*10-8；Ka3 = 2.2*10-13）可以推导出如下结论：NaH2PO4溶液呈弱酸性（电离程度大于水解程度）、Na2HPO4溶液呈弱碱性（水解程度大于电离程度）。大家不妨一试。6. 为什么有的弱酸弱碱盐彻底水解而有的不会？什么样的盐会彻底水解？应该说，弱酸弱碱盐中，除了CH3COONH4这种极为特别的盐外，几乎都会因为阴、阳离子分别水解显碱性、酸性，相互促进而彻底水解。这样的水解反应用“=”而非“≒”表示。比如：2Al3+ + 3S2- + 6H2O
= 2Al(OH)3↓+ 3CO2↑，Fe3+ + 3HCO3-= Fe(OH)3↓ + 3CO2↑，Fe3+ + 3ClO- + 3H2O
= Fe(OH)3↓ +
3HClO，NH4+ + CO32-+ H2O = HCO3- + NH3.H2O……那么，为什么CH3COONH4在溶液里却不会因CH3COO-、NH4+相互促进水解而完全反应掉呢？这需要结合反应产物的性质，依据平衡移动原理加以理解。CH3COO- + NH4++ H2O ≒ CH3COOH
+ NH3.H2O首先我们知道，CH3COO-、NH4+均为一价离子，水解程度相对较弱；其次我们看到，水解产物CH3COOH、NH3.H2O在水溶液里均可形成非常高浓度的溶液（CH3COOH可以任意比例溶解于水，NH3在水中有极大的溶解度），这样就可以抑制其水解平衡。7．AlCl3溶液蒸干时会因水解得不到无水AlCl3。那么，硫酸铝溶液蒸干能够得到无水硫酸铝吗？AlCl3+ 3H2O ≒Al(OH)3 + 3HCl；Al2(SO4)3+ 6H2O ≒2Al(OH)3 + 3H2SO4 AlCl3溶液蒸干不能得到纯净的AlCl3，是因为水解产物HCl太容易挥发，导致产物中出现大量Al(OH)3[或碱式氯化铝Al(OH)2Cl、Al(OH)Cl2等]，如果进一步将所得固体灼烧，则HCl挥发殆尽，Al(OH)3也彻底分解，最终得到Al2O3。而硫酸铝溶液蒸发，则最终能够得到硫酸铝本身。这是因为水比硫酸更容易挥发，随着水的不断蒸发，硫酸浓度变大，可完全抑制水解。当然，你也可以认为原来稀溶液里水解产生的Al(OH)3 被浓硫酸中和“回去”了。
