酸式鹽

酸式鹽

化學中的鹽分為單鹽和合鹽,單鹽分為正鹽、酸式鹽、鹼式鹽,合鹽分為復鹽和絡鹽。酸式鹽定義為:電離時生成的陽離子除金屬離子(或銨根)外還有氫離子,陰離子為酸根離子的鹽。由於陰離子中含有在水中可電離的氫原子,因此被稱作“酸式”鹽。但實際上,只有強酸(如硫酸)及少部分中強酸(如磷酸)的酸式鹽呈酸性,大多數弱酸的酸式鹽都因陰離子的水解而顯鹼性。要注意的是,酸式鹽在以離子晶體形式存在時,陰離子並不電離出氫離子,氫離子是酸式酸根離子的一部分。在熔融狀態下,酸根離子也不電離。(酸在熔融狀態下不電離)

基本信息

定義

電離時生成的陽離子除金屬離子【或NH4+(有金屬離子性質)】外還有氫離子,陰離子為酸根離子的鹽。

酸鹼性判斷

酸式鹽結構酸式鹽結構
①水溶液呈酸性的酸式鹽
強鹼強酸的酸式鹽:如NaHSO4,在其水溶液中發生完全電離,因此溶液呈酸性;
強酸弱鹼的酸式鹽:強酸和弱鹼生成的鹽:如NH4HSO4,溶液呈酸性。(溶液顯酸性是由於NH4+水解,離子方程:NH4++H2O=NH3·H2O+H+)
②水溶液呈鹼性的酸式鹽:
一般為強鹼弱酸的酸式鹽,如:HPO4-鹽,HCO3--鹽,HS--鹽,因“電離”趨勢小於“水解”趨勢,所以溶液呈鹼性。

酸式鹽熱穩定性

一般為正鹽熱穩定性大於酸式鹽熱穩定性。
Na2CO3受熱不易分解,2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O條件加熱
CaCO3=CaO+CO2↑,(條件高溫)Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2↑+H2O(條件加熱)

與酸鹼反應

弱酸的酸式鹽,既能與鹼反應,又能與酸反應。
NaHCO3:NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O
2NaHCO3+H2SO4=Na2SO4+2CO2↑+2H2O

水解程度對比

強鹼弱酸的酸式鹽水解程度小於強鹼弱酸的正鹽水解程度。如NaHCO3和Na2CO3
NaHCO3水解只有一步:HCO3-+H2O=H2CO3+OH-,[OH-]>[H+]
顯然,兩種相同濃度的溶液其鹼性:NaHCO3<Na2CO3

性質

酸式鹽的性質

酸式鹽酸式鹽結構
1、水中的溶解性
一般來說,在相同溫度下,不溶性正鹽對應的酸式鹽的溶解度比正鹽的大,如CaCO3難溶於水,Ca(HCO3)2易溶於水;磷酸的鈣鹽溶解性由大到小為:Ca(H2PO4)2>CaHPO4>Ca3(PO4)2。可溶性正鹽對應的酸式鹽溶解度比其正鹽[1]的小,如Na2CO3的溶解性大於NaHCO3,K2CO3的溶解性大於KHCO3。正因為如此,才有向飽和的碳酸鈉溶液中通入過量的二氧化碳有沉澱生成,其反應的方程式為:
Na2CO3(飽和)+CO2+H2O=2NaHCO3↓
2、與鹼的反應
酸式鹽與鹼均可反應,弱酸的酸式鹽既能與強酸又能與強鹼反應。
中學常見的酸式酸根有:HCO3-、HSO3-、HS-、H2PO4-、HPO42-等,常見的反應離子方程式為:
HCO3-+OH-=CO32-+H2O
HSO3-+OH-=SO32-+H2O
HS-+OH-=S2-+H2O
H2PO4-+OH-=HPO42-+H2O
H2PO4-+2OH-=PO43-+2H2O
HPO42-+OH-=PO43-+H2O
3、與酸的反應
強酸的酸式鹽與酸不發生複分解反應。儘管是鹽,但可作強酸用,其水溶液具有酸的通性,如NaHSO4可與氫前的金屬反應,生成氫氣;可與SO32-反應,生成SO2。弱酸的酸式鹽與對應的酸不反應(HPO42-例外),可與酸性比其強的酸反應,生成新酸和新鹽,如NaHCO3可與HCl、H2SO3、H3PO4在水溶液中反應。
常見的酸酸性強弱為:H2SO4H3PO4H2S
鹽酸>H2SO3>HAc>H2CO3>HClO
HNO3H2SiO3
強酸中強酸弱酸
常見酸式酸根與酸反應的離子方程式有:
HCO3-+H+=CO2↑+H2O
HSO3-+H+=SO2↑+H2O
HS-+H+=H2S↑
H2PO4-+H+=H3PO4
HPO42-+H+=H2PO4-
HPO42-+2H+=H3PO4
4、酸式鹽電離和水解的性質
強酸的酸式鹽只能電離,不能發生水解,如NaHSO4的水溶液一定顯酸性;弱酸的酸式鹽既可電離,也可水解,其水溶液的酸鹼性將由電離和水解以及陽離子等方面決定。中學不研究弱酸弱鹼鹽溶液的酸鹼性,因此,對於強鹼弱酸對應的酸式鹽溶液的酸鹼性就由電離和水解兩個方面來決定。當電離大於水解的趨勢,其水溶液顯酸性,如NaHSO3、NaH2PO4;當水解大於電離的趨勢,其水溶液顯鹼性,如NaHCO3、NaHS、Na2HPO4。當然,電離和水解的趨勢哪個大最根本的是要由實驗來判斷。但是對中學化學中常見的幾種,我們要記住。
5、對熱的穩定性
一般說來,熱穩定性大小順序為:可溶性正鹽>不可溶正鹽>酸式鹽>多元酸(對同一類酸而言)。如:
Na2CO3對熱穩,加熱不分解。
CaCO3=高溫CaO+CO2↑
2NaHCO3=(加熱)Na2CO3+CO2↑+H2O
H2CO3=(可逆)CO2↑+H2O

酸式鹽的生成

1、多元弱酸與少量鹼反應
如:
H2S+NaOH=NaHS+H2O
CO2+NaOH=NaHCO3
SO2+NaOH=NaHSO3
H3PO4+NaOH=NaH2PO4+H2O
H3PO4+2NaOH=Na2HPO4+2H2O
如果鹼的量較大會生成正鹽。
2、弱酸正鹽與對應的弱酸反應
通入相應的氣體或加入過量相應的酸可以把正鹽全部轉化為酸式鹽,這是製取酸式鹽的最佳方法。如:
CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2
Na2S+H2S=2NaHS
Ca3(PO4)2+4H3PO4=3Ca(H2PO4)2
在中學階段,所有酸式鹽都定義為可溶於水,如要出沉澱,就必須超過溶解度,並非一定要不溶於水才會出沉澱
例如向碳酸鈉飽和溶液中通入二氧化碳,就會析出碳酸氫鈉沉澱,方程式為
Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3↓
高中階段課本沒有說過可沉澱的酸式鹽,但是習題中出現過,磷酸一氫鈣,即Ca(HPO4)2是沉澱,不溶於水,所以磷的肥料不能與鹼性肥料,如氨水一同使用,而磷酸二氫鈣碳酸氫鈉也是如此。只是溶解度較低,未達到不溶於水的地步,屬於可溶物。
PS:附上碳酸氫鈉的溶解度:碳酸氫鈉的溶解度為:9.6g(20℃)、11.1g(30℃)

謠言

謠言:一元酸不能形成酸式鹽。
謠言來源:
《如何比較酸式鹽及其相應的正鹽》
《簡介酸式鹽的形成和與酸、鹼、鹽的反應規律》
《淺析酸式鹽的形成、性質及反應規律》
以上三篇文獻存在科學性誤區,給出的所謂酸式鹽的定義不可信
駁斥:即使是一元酸,其酸式形體也可以與酸根締合,從而形成酸式鹽。
文獻指出,醋酸鈉能溶於醋酸,與醋酸分子結合形成醋酸酸式鹽即雙乙酸鈉。而在雙乙酸鈉晶體中不存在相對獨立的乙酸和乙酸鈉分子;雙乙酸鈉分子內的羰基和羥基氫原子可形成氫鍵(O—H…O),其H原子位於兩個O原子連線的正中間,屬於結構化學中極罕見的“對稱氫鍵”。

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