探讨中学化学盐类水解应用中的两点疑问

庞兴涛

【摘要】盐类水解是中学化学教学中的难点，金属跟盐的水溶液能否发生反应，究竟有什么现象？在高中化学教学中，在讲解“盐类水解”这一内容时，我们以氯化铵溶液与金属镁混合为例进行分析，该溶液我们一般认为能发生反应并有H2放出，原因是NH4Cl在水溶液中发生水解而产生H+，溶液呈酸性，然后Mg与H+反应放出H2。对于这种说法，笔者提出了两点疑问，具体的疑问在本文进行详细地分析。

【关键词】盐类水解;盐的水溶液;酸碱质子理论;离子反应方程式;反应机理;白色沉淀

《盐类的水解》是中学化学教学中的重点和难点。也是近年来高考的热点之一。在高中化学教材中，涉及的知识面较宽，综合性较强，具有很强的理论意义和实际意义，是前面已学过的电解质的电离，水的电离平衡和水的离子积，以及平衡移动原理等知识的综合利用。通过本节的教学不仅可以加深对强弱电解质，离子反应和离子反应方程式等知识的理解，而且还可以进一步指导高三学生有关电解和物质的检测等知识的学习。尤其是在近几年广东高考应用方面，显得尤为重要。比如说水解过程中各离子浓度大小的关系，溶液中的守恒、盐类水解的应用问题等。

一、盐类水解的应用大致有以下几个方面

（1）分析盐溶液的酸碱性，并比较酸碱性的强弱，如相同浓度的Na2CO3、NaHCO3溶液均显碱性，且碱性Na2CO3>NaHCO3。

（2）配制某些能水解的盐溶液时要防止水解，如配制FeCl3溶液时，要向该溶液中加入适量的盐酸。

（3）将活泼的金属放在强酸弱碱盐的溶液里，会有气体产生，如将镁条放入NH4Cl溶液中会有H2放出。

（4）热的纯碱溶液有较好的去污能力，是因为升高温度促进盐类的水解，使纯碱溶液的碱性增强，加速了油污的水解，故热额纯碱溶液去油污的效果更好。

（5）明矾净水，将明矾溶于水能生成胶状的氢氧化铝，能吸附水里水里悬浮的杂质，并形成沉淀使水澄清。

（6）泡沫灭火器的原理就是利用强酸弱碱盐与强碱弱酸盐的强烈的应用，如饱和的硫酸铝溶液与饱和的碳酸氢钠溶液混合后的离子方程式为：Al3++3HCO3-=

Al（OH）3↓+3CO2↑，现象为白色沉淀和大量的气泡产生，由于CO2的存在故可起到灭火作用。

（7）铵态氮肥使用时不宜与草木灰混合使用，因为草木灰中主要含有K2CO3，其水解显碱性，与铵盐中的NH4+反应。

（8）判断溶液中的离子能否大量共存时需要考虑盐类的水解，能发生双水解的离子不能大量共存。

（9）分析某些盐溶液不能用蒸发结晶法获得的原因，如AlCl3溶液蒸干灼烧得到的是Al2O3而不是AlCl3固体。

二、金属与盐溶液混合能否反应的判断、分析是高中化学的难点

例如：将混有少量氧化铜的锌粉，投入到一定量的稀硫酸中，完全反应后锌粉还有剩余，则溶液中一定存在什么金属离子，不溶物除锌粉外还有没有其它物质？

学生在解决时很容易出错。其实，解这类题目是有规律的。金属跟盐溶液发生置换反应的规律是在金属活动性顺序表中，只有排在前面的金属才能把排在后面的金属从它的盐溶液中置换出来。也就是说：金属活动顺序表前面的金属单质与后面的金属离子不能共存于溶液中。

解析：在此混合物的體系中涉及了两种金属元素：锌和铜。在金属活动性顺序中，锌在铜的前面。由于锌单质有剩余，所以，根据规律，溶液中一定不存在Cu2+。铜元素只能以单质的形式存在。溶液中的金属离子只有Zn2+，不溶物中除锌粉外还有金属铜。

如果将上述题目改为将镁粉投入到氯化铵溶液中去会有什么现象呢？ 比如：金属镁与冷水反应比较困难，若加一些NH4Cl马上产生大量气体？为什么？

解析1：在氯化铵溶液中存在这几种反应：

首先是发生了水解反应（属于吸热反应）：氯化铵在溶液中电离出NH4+离子和Cl-离子，水电离出H+和OH- 离子，然后电离出的NH4+和H2O发生了水解反应生成了弱电解质NH3·H2O和H+。用离子方程式表示为：

其次是发生了置换反应（属于放热反应）：金属镁与溶液中的H+离子反应生成了Mg2+离子和氢气，用离子方程式表示为：

再次是发生了分解反应（属于吸热反应）：水解反应生成的NH3·H2O借助置换反应放出的热量分解生成了氨气和水。用离子方程式表示为：

解析2：在氯化铵溶液中存在这几种反应：

首先是发生了水解反应（属于吸热反应）：氯化铵在溶液中电离出NH4+离子和Cl-离子，水电离出H+和OH- 离子，然后电离出的NH4+和H2O发生了水解反应生成了弱电解质NH3·H2O和H+。用离子方程式表示为：

其次是发生了置换反应（属于放热反应）：金属镁与溶液中的H+离子反应生成了Mg2+离子和氢气，用离子方程式表示为：

再次是发生了复分解反应：水解反应生成的NH3·H2O和置换反应生成的Mg2+离子反应生成了氢氧化镁白色沉淀和NH4+离子，用离子方程式表示为：

在高中化学教学中，在讲解“盐类水解”这一内容时，我们一般认为：氯化铵溶液与金属镁反应有H2放出，是因为NH4Cl在水溶液中发生水解而产生H+，溶液呈酸性，然后Mg与H+反应放出H2。对上述解释我们提出了两点疑问：

（一）若是按照上述机理进行反应，则镁粉与NH4HCO3，（NH4）2CO3的水溶液是不能发生化学反应的，因为这两者的水溶液都呈碱性。同样的道理，镁粉与NH4NO3的水溶液反应不会有H2产生，因为NH4NO3在水溶液中水解产生稀HNO3，镁粉与稀HNO3反应得不到H2，而只能得到一些氮的氧化物，氮气，或其它氮的化合物，而实验结果却不是这样，我们做了如下对比实验：

首先配制25℃，0.1mol/L的NH4Cl溶液，根据一元弱碱强酸盐水解溶液pH计算公式：pH=-0.5[lgKw+lgKb+lgC]。计算得[H+]=7.5×10-6mol/L。然后再配制浓度稍大于7.5×10-6mol/L的盐酸溶液，其浓度为0.001mol/L，然后分别将镁粉与所配制的NH4Cl盐酸溶液反应。结果发现， NH4Cl溶液与镁粉反应的速率较快。而0.00lmol/L的盐酸溶液与镁粉反应的速率较慢。这个实验说明，镁粉与NH4Cl溶液反应时，不是简单的镁粉与NH4Cl溶液中的H+的反应。同样，我们又在室温下配制0.1mol/L的NH4NO3，（NH4）2SO4，NH4HCO3，（NH4）2CO3溶液，虽然后两个溶液为碱性。但在此4个溶液中加入镁粉后均有气体产生，并生成白色沉淀，检验此气体为氢气，反应速率快。

为什么会发生上述实验现象呢？根据酸碱质子理论， 能够给出质子（H+）的物质叫酸，能够接受质子（H+）的物质叫碱。所以NH4+可以视为酸，在铵盐的水溶液中，尽管NH4+要水解产生H+，但NH4+的水解程度一般不是很大。因此，在铵盐溶液中：c[NH4+]>>c[H+]，当铵盐溶液与镁粉反应时，不应该是NH4+水解产生的H+与镁粉直接反应，而应该是NH4+直接与镁粉反应放出H2。在冷、稀的铵盐水溶液中，其离子反应方程式可表示为：2NH4++Mg+2H2O=Mg2++H2↑+2NH3·H2O。然后镁离子再与其它的阴离子结合生成白色沉淀。

正是因为镁粉与铵盐的水溶液按上述反应机理进行，所以，镁粉与NH4HCO3，（NH4）2CO3，NH4NO3的水溶液反应时，都有H2产生。

因此我们可得出结论：铵盐的水溶液与镁粉的反应实质是NH4+直接与金属镁反应。

（二）一般高中教师在讲解过程中只讲解了前面的两步，而到最后的一步到底是生成了氨气还是氢氧化镁白色沉淀呢？而笔者和学校的各位化学教师一起讨论并通过实验得出以下结论：

1.氯化铵的水溶液成酸性，而镁在热水中能放出氢气，所以在弱酸性条件下可以放出氢气。这样使pH升高，造成碱性环境，NH4+离子在碱性环境下容易结合OH-，生成NH3，再加上镁与酸的反应放热，使得氨气放出的可能性又多一点，所以，Mg和NH4Cl溶液反应有NH3生成。

2.实验现象是：Mg在NH4Cl溶液中明显生成H2，溶液变成红色后，（注：所用NH4Cl越浓，则生H2速度越快，但溶液使酚酞变色所需时间越长。一般用1mol/L NH4Cl溶液能较好地兼顾以上两个方面），仍能明显生成H2，此时溶液中的H+离子减少，OH-离子增多。由于Mg（OH）2是中强碱，碱性强于NH3·H2O，所以就发生了“强”碱替换弱碱的反应（生成NH3·H2O使酚酞变色）：Mg（OH）2 + 2 NH4+=Mg2++ 2NH3·H2O因此，只要有NH4+存在（不论是酸性或碱性）就能发生上述反应。

这时学生单凭初中的知识是很难判断理解的。因此，这一类的金属与盐溶液的混合，涉及的反应类型比较复杂，在初中我们不要求学生掌握。事实表明在初中化学中，简单应用金属活动顺序表来判断反应能否发生和推测反应的产物，是片面的。由于反應类型复杂，影响因素繁多，在金属和盐溶液之间的反应不仅有置换反应，还有其它反应及影响，如水解反应、络合反应、氧化还原反应等。

参考文献：

[1]张以航，张赤军.铵盐水溶液与金属镁反应的一点疑问[J].化学教学， 1999（4）：41-42.

责任编辑  梁国胜