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强烈双水解一定生成氢氧化物吗?

本文来自微信公众号:一个芦老师,作者:芦峰

多数学生有一个错误的认知:金属阳离子与弱酸根阴离子发生强烈双水解时,金属阳离子得到氢氧化物,酸根得到对应的弱酸。很多同学还会去死记硬背能够强烈双水解的离子,如:

Al3+与CO32 在水中生成Al(OH)3

Al3+与SO32 在水中生成Al(OH)3

实际上,上述阴、阳离子在水溶液中确实不能够大量共存,但不是仅仅生成Al(OH)3这样简单,而是得到碱式盐,如:

Al3+与CO32在水中生成(1-x)Al2(CO3)3·xAl(OH)3

Al3+与SO32 在水中生成(1-x)Al2(SO3)3·xAl(OH)3

其中x的值与溶液中Al3+、CO32或SO32,以及OH的浓度有关。当然如果溶液的碱性较强,也可以得到Al(OH)3(即认为此时x的值为1)。

我们如何理解呢?实际上,这是一种平行的竞争关系。例如Al3+与CO32在水中的反应,是下面几个平行反应同时进行得到的:

阳离子水解:Al3++3 H2O强烈双水解一定生成氢氧化物吗? Al(OH)3↓ + 3 H

阴离子水解:CO32+ H2O强烈双水解一定生成氢氧化物吗? HCO3+OH

HCO3+ H2O强烈双水解一定生成氢氧化物吗?H2CO3+OH

复分解:2 Al3++3 CO32 == Al2(CO3)3↓ + 3 CO2

实际上,上述几个反应中的产物,都有可能生成,最终得到的就是碱式碳酸铝(1-x)Al2(CO3)3·xAl(OH)3。同学们可曾想过:为什么九年级的教材中,溶解性表里不存在CuCO3的溶解性?这并不是因为CuCO3不存在,而是因为Cu2+和CO32在水溶液中会得到碱式碳酸铜。

学习自然科学(尤其是教学层面),可以有学段本身的局限性,但是不能有错误,要尊重自然,尊重科学。如果偏离了对事实的尊重,则会在高考中犯下错误,下面的两道题目,对本文的内容进行了直接的考查。

例1.某学生探究0.25 mol·L-1Al2(SO4)3溶液与0.5 mol·L-1Na2CO3溶液的反应,实验如下。

实验1

强烈双水解一定生成氢氧化物吗?

实验2

强烈双水解一定生成氢氧化物吗?

下列分析不正确的是()

A.实验1中,白色沉淀a是Al(OH)3

B.实验2中,白色沉淀b中含有CO

C.实验1、2中,白色沉淀成分不同,与混合后溶液的pH有关

D.检验白色沉淀ab是否洗涤干净,不可使用相同的检验试剂

答案选D,B项则指沉淀为碱式碳酸铝。


例2.[2016年北京卷节选]向2 mL0·2 mol/L Na2SO3溶液中滴加0.1 mol/L Al2(SO4)3溶液,对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假:

I.被Al(OH)3所吸附;

II.存在于铝的碱式盐中。

对假设II设计了对比实验,证实了假设II成立。

A.将对比实验方案补充完整。

强烈双水解一定生成氢氧化物吗?

步骤二:________________________________________(按上图形式呈现)。

B.假设II成立的实验证据是________________。

答案:①Al3+、OH

B.V1明显大于V2

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