3.3 水的俗名叫作氢氧化氢

水是高中最弱的弱电解质，常温纯水因电离程度过于微弱常被误认为不能够导电。但正是这样的微弱电离，却让水在参与化学反应时变得扑朔迷离，学生学习时也觉得苦不堪言。

除了水之外其他的弱电解质还包括弱酸（除掉硫酸、盐酸、硝酸、氢溴酸、氢碘酸、高氯酸外的其他酸）、弱碱（除去氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钡外的碱及一水合氨）。弱电解质定义是在水溶液中不能够完全电离的电解质，从另一个更具有实用价值的角度解读就是那些在溶液中分子与离子必须共存的电解质。

3.3.1 水与金属单质、非金属单质及某些化合物的反应

水的俗名是氢氧化氢，尽管没有酸、碱之名，但可以当作最广义的酸或碱看。水与金属单质的反应可以从另外一个角度解读为置换反应：

尽管反应中生成物氢气的系数为分数并不符合规范的化学方程式书写，但这样的写法体现了得失电子的守恒关系，且能推导出其余金属与水反应的通式：

尽管随着金属活动顺序减弱，反应条件越来越困难，生成的氢氧化物稳定性下降，从金属铁开始表面上这个通式不再适用（铁与水生成氧化物和氢气，在本章第一部分提过）。但这样的通式用于金属单质与一般氧化性酸的置换及训练守恒思想还是很有必要的。

前面已经提到只有活泼金属的氧化物可以与水反应。在这一节中，可以通过水的俗名叫作氢氧化氢这一思想进一步探究方程式的书写：

反应物与生成物中的水最终在总方程式中会被约去，最终成为：

这种导向复分解的过程更可以解决掉过氧化钠与水反应中存在的疑问。

生成的双氧水不稳定，长时间放置或受热分解生成氧气。

合并得出总方程式为：

总方程式掩盖了太多的事实，只看总方程式就无法解释过氧化钠与水反应不再产生气泡后加入二氧化锰继续产生大量气泡的原因，更无法探究反应后溶液滴入酚酞溶液不会呈现红色的原因。

再强调一次前文提到的知识点：氧化钠是碱性氧化物，过氧化钠不是碱性氧化物。碱性氧化物的定义是能够与酸反应只生成盐和水的氧化物。从氧化钠、过氧化钠分别与水的反应方程式也可以学到一个新的技巧：让金属氧化物理论与水反应得到产物仅能生成碱的就是碱性氧化物。

除了金属氧化物，一些特殊的金属化合物如：CaC2、NaH、CaS、Al4C3、Mg3N2等都可以与水发生化学反应。

氯气按1：2溶于水，溶于水的部分氯气可以与水反应，生成盐酸与次氯酸。因为是部分进行的反应，所以方程式中需要用可逆号进行连接。这个反应属于歧化反应，也叫作自身氧化还原反应。从水的角度进行分析可以得出：

这个反应提示，卤素可以通过自身氧化还原反应与水结合生成对应产物，于是可以写出溴单质与水的反应方程式：

类卤素通常是指由不同卤族元素组成的化合物，如IBr、ICl等，或有两个及两个以上电负性较大的元素的原子组成的原子团，因其化学性质与卤素单质相似，故称拟卤素，又称类卤素。而由不同卤族元素组成的化合物，也叫卤素互化物。

目前已分离出的拟卤素有氰（CN）2、硫氰（SCN）2等。

参照氯气与水的反应方程式，这一类物质与水的反应也可以得出：

需要注意卤素互化物与水的反应不属于自身氧化还原反应。

结合以上反应特点，将水拆分为氢离子和氢氧根的方法非常有助于推知陌生反应方程式。

如命题中曾经见过的四氯化碳与高温水蒸气的反应。

先分析四氯化碳的化合价，根据“前正后负”的原则，可知碳为+4价氯为-1价。结合物理学中同种电荷相排斥，异种电荷相吸引的原理，可以推知四氯化碳与水的反应为：

CCl4+4H2O(H+/OH-)→4HCl+C(OH)4

非金属是成酸元素，因此将产物可以写成H4CO4，这个物质并没有见过，可以将产物进行脱水，直至生成你所认识的酸，这样就得到了H2CO3这个非常熟悉的酸。再结合题干中所提到的高温条件，可知最终生成的碳酸还会继续分解生成二氧化碳。

类似的反应还有高中教材中提到的一个耐高温、耐磨、耐腐蚀的新型材料氮化硅。命题中也曾出现氮化硅与水的反应方程式。根据上面得到的结论，可以将该方程式写作：

实际反应过程远比高中教材中所给出的反应方程式更复杂。因此提到的水拆分为氢离子与氢氧根的方法不仅对方程式记忆很有帮助，而且十分利于对陌生方程式进行推导。但不要忽略反应过程的复杂性，就如前面提到的二氧化碳通入氢氧化钠溶液中一样，因二氧化碳通入量的不同产物也不同。如上面提到的四氯化碳与水的反应方程式，如果反应不充分，可以生成光气这种产物。

现在将生成光气的反应方程式，表述如下：

因此前面也提到了学与考在高中阶段关系非常微妙。利用上面提到的方法去解决实际问题时，还要注意阅读题干信息，结合题干要求。

无机化学是离子层面的反应，因此可以将水改为氢离子与氢氧根。有机化学是原子层面的反应，有水参与的有机化学反应，可以将水拆分为氢原子与羟基。有机化学中，酯的水解、卤代烃的水解，以及化学与生物结合部分的肽键或蛋白质的水解都可以利用将水拆为氢原子与羟基的形式进行分析。

无机化学中水参与反应不能拆为氢离子与氢氧根离子的一个特例反应为：

这个反应因氟单质的氧化性过于强，所以与水直接发生氧化还原反应为主。

艾氏学习法强调的是抓住核心问题，重视分析过程而不是简单的结果记忆。

利用水的俗名——氢氧化氢，这种方式不仅可以解决金属单质、非金属单质及部分化合物与水的直接反应，而且可以将这个知识点继续拓展下去。

如氯气与氢氧化钠溶液的反应方程式就可以将过程拆分为氯气先与水反应生成的两种酸，酸再与氢氧化钠进行中和反应，最终合并方程式就可以得到制取漂白液的反应方程式：

过氧化钠加入氯化亚铁溶液。先是过氧化钠与水生成氢氧化钠与双氧水，之后双氧水不稳定分解生成水与氧气，氢氧化钠与氯化亚铁复分解生成氢氧化亚铁沉淀，生成的氢氧化亚铁被氧气氧化生成氢氧化铁。有了这样的过程，分析过氧化钠与氯化亚铁的反应方程式，就可以自行组合。

对于最后这个反应方程式，之所以没有给出最终的答案还是秉承重分析过程而不是简单的结果记忆。这个反应方程式最终可以写出过氧化钠与氯化亚铁1：2或等量反应这两个主流方程式。

水参与的能够进行到底或大部分能够进行的反应可以利用拆分的方式进行分析。溶液中那些因生成弱电解质而发生的微弱水解过程，是否也可以利用这种方式进行分析？在下一节中提到。

3.3.2 盐类水解与双水解

首先明确一点：高中阶段接触的盐除非特殊说明都是强电解质（高中阶段最典型的弱电解质盐有醋酸铅、氯化亚汞等），在溶液中完全以离子形式存在。

但并非所有的盐溶液都是中性溶液。常见的如碳酸钠溶液、醋酸钠溶液、碳酸氢钠溶液等都属于碱性溶液，常见的如氯化铵溶液、氯化铁溶液等都属于酸性溶液。盐本身无所谓酸性或者碱性，这里着重强调的是：盐形成的溶液并非中性。稍稍细心的读者就会从文字中发现，盐溶液呈现酸、碱性与水的存在相关。

碳酸钠俗名纯碱，如前所述不是因为碳酸钠本身有碱性，而是其水溶液（溶液由溶质和溶剂水共同构成）呈现碱性：

溶质碳酸钠完全电离生成的碳酸根与溶剂水电离的氢离子结合可以生成弱电解质碳酸，因此有：

水解过程消耗了溶液中的氢离子，使溶液中氢氧根离子多于氢离子而呈现碱性。水解的逆过程是中和反应，中和是高中阶段最容易、最完全、最强的反应，可以推知盐类水解的程度都很微弱（1%左右）。生成的碳酸很少，不能分解生成二氧化碳离开溶液，因此写作碳酸的分子形式。

初学化学中对这种微弱的反应是不研究的。化学知识推进到对于水的研究这一阶段时，结合弱电解质的另外一种定义解释：在溶液中分子与离子必须同时存在的电解质，盐类的微弱水解，而使溶液呈现酸性或碱性的原因就有了理论支撑。

同样的分析过程，可以推知氯化铵与氯化镁的溶液都会呈现酸性：

盐类水解的程度微弱，产物中的一水合氨不分解、氢氧化镁不写沉淀符号。同时需要注意多元弱酸根离子的水解分步写，多元弱碱的水解不用分步写。

对上面知识进行一次归纳总结：盐电离出的阴离子或阳离子与水微弱电离出的氢离子或氢氧根离子结合，能够生成弱电解质的过程就叫作盐类的水解。水解方程式书写时遵循“沉不沉，气不气，中间用可逆”，也就是该是沉淀的物质，不要写沉淀符号，该是气体的也不要写气体符号，中间必须用可逆号连接表示反应微弱进行，无法形成沉淀和气体。

三价铁、三价铝这样的离子水解时尽管程度仍然不大，但比一般的离子水解程度大很多，因生成的氢氧化铁/氢氧化铝颗粒增大形成胶体用于净水。

铝盐[KAl（SO4）2·12H2O等]净水的原理。

盐电离出的阴、阳离子同时发生水解称作双水解过程：

阴、阳离子同时进行的水解叫作双水解，这两个水解过程可以相互促进，也称作互促水解。但这种促进作用十分有限，仍然无法抗衡中和反应的影响，因此还是微弱的过程，甚至连净水级别的水解程度都无法达到。

上述反应因为最终铵根离子和醋酸根离子的水解程度过于接近，再去讨论溶液酸、碱性已经失去意义了，因此认为醋酸铵溶液呈现中性，两个水解过程也可以合并在一起去写：

按照水解的程度进行一次简单的排序：普通的盐类水解，其程度极其微弱，一般可认为约为1%；双水解也叫作互促水解，其水解程度稍微增强，可以计为2%；能够起到净水作用的三价铁与三价铝的水解程度可计为10%，以作为区分。这里面所说的水解程度以百分比计量，并不是实际的水解程度，而是进行程度划分的需要。

盐类的水解在抗衡中和反应中屡屡落败，那么会不会有翻盘的机会呢？当净水级别的铝离子或三价铁与某些阴离子相遇，相互的强烈互促可以使这种双水解几乎进行完全，足以对抗中和反应：

当阴、阳离子互促水解开始，铝离子的水解程度增大，生成的氢氧化铝突破了胶体级别直接沉淀。这种沉淀的结果必将是原有水解平衡的打破，促使更多的三价铝水解，同时提供更多的氢离子去促进碳酸根的水解。这种出格的互促使得碳酸也不再安分，直接分解为二氧化碳脱离溶液体系。二氧化碳的离开又开启了新一轮的水解平衡移动，使更多的碳酸根水解提供更多的氢氧根离子去促进氢氧化铝的沉淀……

这样一个无尽循环的最终结果就是溶液中的绝大部分铝离子和碳酸根通过沉淀和气体的形式离开溶液，最终无视了中和反应的存在而使双水解“进行到底”。

阴、阳离子水解程度都接近了百分百，写在一个方程式中并且标注出沉淀气体符号就是双水解到底的特权。

双水解到底要求阴离子要具备能够结合氢离子形成气体或难溶物离开溶液的能力。这样的离子主要有碳酸根离子、碳酸氢根离子、亚硫酸根离子、亚硫酸氢根离子、偏铝酸根离子、硅酸根离子、硫离子、硫氢根离子等。其中铝离子与碳酸氢根离子的双水解到底也是生活中泡沫灭火器的反应原理。

不能达到净水级别的阳离子也可以双水解到底，但需要加热条件。

加热条件，因HCl具有挥发性，加热增强其挥发性，挥发过程减少了溶液的H+，促使镁离子的水解程度增大，远远超过前面提到的1%级别，镁离子水解程度增大最终形成沉淀促使镁离子的水解过程正向移动，进而产生更多的氢离子，而这些氢离子又会因HCl的挥发被带离溶液……最终氯化镁完全消失，水解程度完成，总方程式表示为：

如氯化镁溶液加热条件下都可以双水解到底。

因此加热蒸干氯化镁溶液并不能得到氯化镁晶体，而得到氢氧化镁。如果想得到氯化镁晶体，需要将氯化镁溶液加热蒸干，得到氯化镁的结晶水合物，也就是不要将水完全蒸干，之后将氯化镁的结晶水合物在干燥的氯化氢气流中脱水以防止镁离子水解，最终得到氯化镁固体。

同样利用盐类水解的知识，实验室中保存硫酸亚铁溶液，需要在溶液中添加少量硫酸，以抑制二价铁的水解。同时为了防止二价铁被空气中氧气氧化，生成三价铁杂质，还需要加入少量还原铁粉。

盐类水解的知识在生活和化学考题当中应用广泛，如用热的碳酸钠溶液清洗油污、用氯化铵溶液清除铁锈、明矾净水、氢氧化铁胶体制备等都是盐类水解的应用。