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盐的水解

铜臭 / 2022-07-22

我们知道，盐类可以由酸碱中和制得。由此很自然会想到至少正盐的水溶液应该呈中性，但事实并非完全如此。我们用pH试纸分别检验NaCl、NH₄CI、NaAc、Na₂CO₃等盐的水溶液时就会发现，只有NaCI的水溶液呈中性，而NH₄Cl的水溶液呈酸性，NaAc与Na₂CO₃的水溶液却呈碱性。这些盐的分子中，既不含H⁺，又不含OH⁻，为什么它们溶于水时会显酸、碱性呢?这是因为这些盐溶于水时，电离生成的离子，有一部分还能进一步与水电离出的H⁺或OH⁻作用生成弱碱或弱酸，引起水的电离平衡发生移动，改变了溶液中H⁺或OH⁻的相对浓度，所以溶液就不是中性了。这种盐的离子(只是一部分)与水中H⁺或OH⁻作用生成弱酸或弱碱的反应，叫做盐的水解。

一、盐的水解平衡

由于形成盐的酸和碱的强弱不同，因此各种盐类水解进行的程度也有差别，其溶液的酸、碱性也不相同。下面分别予以讨论:

1.弱酸强碱盐的水解。如NaAc是弱酸(HAc)和强碱(NaOH) 中和所成的盐。它是强电解质，在水中能完全电离为Na⁺和Ac⁻。而水能微弱电离成H⁺和OH⁻。这时NaAc溶液中就有四种离子存在，因为NaOH是强碱，所以溶液中的Na⁺和OH⁻不能结合成NaOH分子，但是H⁺则能和一部分Ac⁻结合生成弱电解质HAc分子。这样就减少了溶液中的H⁺，破坏了H₂O的电离平衡，促使H₂O继续电离为H⁺和OH⁻。随着H⁺不断与Ac⁻结合，溶液中的OH⁻浓度就不断增加，直到溶液中建立了下列平衡为止。

显然这时溶液中[OH⁻]较[H⁺]为大，所以溶液呈碱性。NaAc水解的离子方程式为:

Ac⁻+H₂O⇔HAc+OH⁻

由此可以看出，弱酸强碱盐的水解作用的实质是盐中的酸根离子中的一部分与水作用，生成弱酸，使溶液中[OH⁻]>[H⁺],因此溶液呈碱性。

多元弱酸和强碱所生成的盐的水解情况比较复杂，和酸的分步电离类似，水解过程也是分步进行的。例如，Na₃PO₄的水解就是这样进行的:

第一步水解: Na₃PO₄+H₂O⇔Na₂HPO₄+NaOH

或 PO₄³⁻+H₂O⇔HPO₄²⁻+OH⁻

第二步水解: Na₂HPO₄+H₂O⇔NaH₂PO₄+NaOH

或HPO₄²⁻+H₂O⇔H₂PO₄⁻+OH⁻

第三步水解: NaH₂PO₄+ H₂O⇔H₃PO₄+NaOH

或H₂PO₄⁻+H₂O⇔H₃PO₄+OH⁻

显然水解作用与电离常数有关。水解产物的电离常数愈小，此盐愈易水解。由于H₃PO₄的电离常数大于H₂PO₄⁻的，而H₂PO₄⁻的电离常数又大于HPO₄²⁻的，因此上述第一步水解数较第二步容易进行，而第二步水解又较第三步容易进行，并且第一步水解产生的OH⁻对以后两步水解有抑制作用(同离子效应)。因此， Na₃PO₄及其它多元弱酸与强碱所生成盐的水解主要是第一步，计算时往往不考虑其它几步的水解。

2.强酸弱碱盐的水解。这种盐的水解情况与弱酸强碱盐的水解相似，所不同的是盐中的正离子中的一部分与水作用，生成弱碱，并使溶液呈酸性。如NH₄CI的水解:

NH₄Cl水解的离子方程式为:

NH₄⁺+H,O⇔NH₃+H₃O⁺(即氢的水合离子，一般仍以H⁺表示)

水解的结果，生成了难电离的弱碱NH₃,溶液中的氢离子相应增加，OH⁻相应减小，使溶液中[H⁺]>[OH⁻]，因此溶液显酸性。

强酸与多元弱碱生成的盐，其水解也是分步进行的，而且第一步水解也大于第二步水解，水解产物主要是碱式盐。例如CuCl₂的水解:

第一步水解: Cu²⁺+H₂O⇔Cu(OH)⁺+H⁺

第二步水解: Cu(OH⁻)⁺+H₂O⇔Cu(OH)₂+H⁺

3,弱酸弱碱盐的水解。这类盐水解时，盐的正、负离子都能分别和水电离出来的0H和H结合成弱碱和弱酸，破坏了水的电离平衡，促使平衡向水解方向移动。水解后溶液的酸、碱性,取决于所生成的弱酸和弱碱的相对强度。例如NH₄Ac在溶液中水解时，呈下列平衡:

NH₄Ac水解的离子方程式为:

NH₄⁺+Ac⁻+H₂O⇔HAc+NH₃+H₂O

此溶液的酸碱性则决定于HAc和NH₃的相对强度。在25°C时，它们的电离常数均为1.76x10⁻⁵，这说明它们的强度相等，因此NH₄Ac水解后溶液呈中性。而NH₄CN的水解情况就不同了， NH₄CN水解后生成HCN的电离常数为7.2x10⁻¹⁰比NH₃的电离常数小得多，因此NH₄CN水解后，溶液中的[OH⁻]>[H⁺],故溶液呈碱性。

4.强酸强碱盐不发生水解。例如NaCl是强酸强碱所生成的盐，在水中是完全电离的，其正、负离子都不能与水电离出来的OH⁻和H⁺结合，所以这类盐在水溶液中不发生水解反应，它们的溶液呈中性。

从盐类水解反应方程式可知，盐的水解反应实际上是中和反应的逆反应。其中的酸和碱，至少有一种是弱的。

因此盐的水解是可逆反应，存在着水解平衡。由于水分子、弱酸和弱碱分子都是难电离的，而且一般弱酸和弱碱的电离度都大于水，所以水解平衡常是强烈地偏向生成水的一方。因此，盐类的水解程度一般都是较小的。

盐类的水解，在工业生产和日常生活中都有广泛的用途。例如磷酸三钠的水溶液呈碱性，可用来维持电厂炉水的pH,并且在一定条件下，能把炉水中Ca²⁺和Mg²⁺结合成水流，从而防止水垢的产生，因此磷酸盐可用作锅内水处理药剂;氯化铁和明矾水解生成的氢氧化铁和氢氧化铝，都能把水里的悬浮杂质吸附在它们的表面而除掉，因此它们都可用作水的混凝剂。

二、水解平衡常数

盐的水解平衡也是动态平衡。根据质量作用定律，可写出盐的水解平衡数学式，现以NaAc水解为例: