新浪博客

对卤化物水解情况的归纳与讨论

2016-10-04 10:43阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/2242796395

对卤化物水解情况的归纳与讨论
卤素是最为典型的非金属元素，可以与许多元素结合，所以卤化物是一类既数目庞大、较为常见，又较为重要的化合物。
许多卤化物可以发生被称之为“水解”的这样一类反应。由于金属卤化物与非金属卤化物的水解从形式上看好像有明显的区别，所以对卤化物的水解情况，一般都会分为这样两个类别来进行讨论。
一、金属卤化物的水解
不同的金属卤化物，对水解反应进行条件的要求，也可以有所区别。有一些是实验室中常遇到的，在水溶液中就能进行的反应。而另外一些则主要是在工业生产中考虑较多，加热其结晶水合物时才发生的反应。
1. 金属卤化物在水溶液中的水解
金属卤化物多是离子化合物、或有较多离子成分的化合物。它们中的多数在水中会解离成相应的金属离子及卤离子，并可能与溶剂的水分子间发生质子转移反应。金属离子为质子酸，卤离子为质子碱，水分子则既可以做质子酸、又可以做质子碱。因而，所谓的金属卤化物水解，大多数都是这些金属离子与水分子间的质子传递反应。
这种酸碱反应进行的难易程度，从化学热力学角度，可以用金属离子的酸常数来加以衡量。
从化学手册“25℃水中无机物的质子转移反应”表中，可摘抄出一些常见金属离子及氢卤酸的酸常数如下[1]：
表一
酸
K+
Na+
 Li+
 Ba2+
 Ca2+
 Mg2+
 Ag+
 Mn2+
pKa
 16.5
 14.77
 13.82
 13.36
 12.8
 11.41
 11.1
 10.59
酸
 Ni2+
 Zu2+
 Cu2+
 Pb2+
 Fe2+
 Be2+
 Al3+
 Cr3+
pKa
 9.86
 8.96
 8.0
 7.8
 6.74
 6.5
 5.01
 4.0
酸
 Hg2+
 HF
 Fe3+
 Sn2+
 SbO+
 HCl
 HBr
 HI
pKa
 3.55
 3.18
 2.83
 1.7
 0.87
 -6.1
 -9
 -9.5

从物质的微观结构来看，则可以用与其电子构型、离子电荷及离子半径相关的极化能力（或离子势），来对金属离子的水解能力进行区分。
通常认为，正电荷高且半径小的离子，对水分子有较强的极化作用，离子易发生水解。具有18及18+2电子构型的离子，极化与附加极化能力都较强，离子也容易水解。
反之，正电荷低且半径大的8电子构型的离子，则不易水解。
酸常数数值及离子的电子构型，就是人们分析卤化物水解情况时，一般要用到的两个理论工具。
（1）不必考虑其水解的金属卤化物
从上面的两个理论均可以得出这样的结论。对如下的这些金属离子，不必考虑其水解：
所有碱金属离子、及碱土金属中的Ba2+和Ca2+离子，在水溶液中都不会水解（碱土金属中的另一部分，半径较小的Mg2+、Be2+则是要水解的）。
即，不必考虑NaBr、KI及BaCl2的水解。在一般情况下也不必考虑CaCl2的水解。
当然，还要考虑到另一种情况。即，对于一些难溶金属卤化物来说，其溶解度很小，溶液中金属离子浓度是如此之低，以至于在无机化学中根本没有必要考虑它们的水解问题。
较常见的难溶金属卤化物有：CaF2、MgF2、PbBr2、PbCl2、PbI2、AgCl、AgBr、AgI、CuCl、CuBr、CuI、Hg2Cl2、 Hg2Br2、Hg2I2等。
（2）金属卤化物在水溶液中的水解要点
对于能水解的金属卤化物来说，它们的水解情况，有几个共同点是需要给予关注的。
一是，多数金属卤化物的水溶液呈酸性。这里所谓的多数是指，Cl、Br、I的金属卤化物。只有KF和NaF，这样很少的几种物质的水溶液显碱性。
这是因为，除上述不水解的离子外，其余金属离子都是有一定强度的质子酸，而Cl-、Br-、I-离子都是极弱的质子碱。
二是，水解反应是分步进行的。在一般情况下只考虑其第一级水解就可以。因为，第一级水解是影响溶液酸度的最主要，也最根本的原因。
三是，这类水解反应在很大程度上是可逆的。
也就是说，将多数金属卤化物的水溶液蒸干后，还可以得到原卤化物，而不是其水解方程式所给出的水解产物。
即便水解导致有金属氢氧化物类的沉淀出现，加入适量的该氢卤酸后，也仍可以得到原金属卤化物。
四是，加热能促进金属离子的水解。因为水解是中和的逆过程。水解反应是吸热的反应。
这样，在一般情况下就可以写出：
MgCl2的水解方程式，Mg2+(aq) + H2O(l) 对卤化物水解情况的归纳与讨论 Mg(OH)+ (aq) + H+(aq)。
FeCl2的水解方程式，Fe2+(aq) + H2O(l) 对卤化物水解情况的归纳与讨论 Fe(OH)+ (aq) + H+(aq)。
CrCl3的水解方程式，Cr3+(aq) + H2O(l) 对卤化物水解情况的归纳与讨论 Cr(OH)2+ (aq) + H+(aq)。
其实，在实际书写这些方程式时，常常不需要这样严格。也就是，可以将表示物种状态的哪些下标符号略去。
（3）水解作用较为显著的几种金属卤化物
金属卤化物的一般水解，只是使溶液的酸碱性有所改变。并不影响其使用及溶液的存放。如果水解能影响到该溶液的使用及存放，那当然就必须要采取一些防止水解的措施了。
那么，哪些金属卤化物溶液受水解的影响较大，并能因此而干扰到其化学反应的进行、及实验现象的观察了呢？
回答这个问题并不难，因为在长期的化学实践中，人们已经有了足够多的经验、并形成了一些“共识”。这些共识就反映在，各种金属卤化物溶液配制方法的“规范”中。
如：在一化学手册的“盐溶液的配制”表中，就列出了20种卤化物水溶液的配制方法[2]。
其中，因其根本就不会水解，只要加水即可得其溶液的有6种。依次是BaCl2、CaCl2、KCl、KI、KBr、NaCl。
该物质能水解，但水解的结果对实验不会有影响，所以仍可以直接用水来配制的有10种。依次是AICl3、CdCl2、CoCl2、CrCl3、CuCl2、HgCl2、MgCl2、MnCl2、NaF、NiCl2。
水解影响很大，而要将卤化物先溶解在较浓盐酸中，然后再稀释的只有4种。它们是BiCl3、FeCl3、SnCl2、SnCl4。
如果不按这种先加盐酸的方法来配制SnCl2溶液，直接称取适量的SnCl2·H2O，再加入一定量的水。得到的将是一个乳白色的悬浊液。即便再加少量浓盐酸，该溶液中的固体颗粒物也要经过较长时间才消失。
SnCl2水解的反应方程式为，SnCl2+H2O= Sn(OH)Cl↓+HCl（要注意，这其间已不能再使用可逆符号）。
SnCl4溶于水时，水解的方程式一般被写为，SnCl4 +(X+2)H2O= SnO2·XH2O ↓+4HCl，或SnCl4 +2H2O= SnO2↓+4HCl。
BiCl3溶于水时的反应为，BiCl3 +2H2O= BiOCl↓+2HCl

我的更多文章

下载客户端阅读体验更佳

APP专享