水解

1、鹽濃度：鹽的濃度越小，它的水解度越大。

2、溫度：在分析化學(xué)中和無機制備中常采用升高溫度使水解完全以達到分離和合成的目的。

3、酸度：根據(jù)平衡方程原理，可通過控制酸度來控制水解平衡。

水解是一種化工單元過程，是利用水將物質(zhì)分解形成新的物質(zhì)的過程。通常是指鹽類的水解平衡。

鹽類的水解就是指鹽中的弱堿陽離子或者酸根離子與水電離產(chǎn)生的氫離子或者氫氧根離子結(jié)合，生成弱電解質(zhì)的過程。

水解反應(yīng)就是鹽在溶液中和水作用而改變?nèi)芤核岫鹊姆磻?yīng)需要在一定溫度條件下進行。

水解有機物的水解

典型的水解有五種類型 。

①鹵化物的水解

通常用氫氧化鈉水溶液作水解劑，反應(yīng)通式如下：

R-X NaOH─→R-OH NaX

Ar-X 2NaOH─→Ar-ONa NaX H₂O

式中R、Ar、X分別表示烷基、芳基、鹵素。脂鏈上的鹵素一般比較活潑，可在較溫和的條件下水解，如從氯芐制苯甲醇；芳環(huán)上的鹵素被鄰位或?qū)ξ幌趸罨瘯r，水解較易進行，如從對硝基氯苯制對硝基酚鈉。

②芳磺酸鹽的水解

通常不易進行，須先經(jīng)堿熔，即以熔融的氫氧化鈉在高溫下與芳磺酸鈉作用生成酚鈉，后者可通過加酸水解生成酚。如萘－2－磺酸鈉在300～340℃常壓堿熔后水解而得2－萘酚。某些芳磺酸鹽還需用氫氧化鈉和氫氧化鉀的混合堿作為堿熔的反應(yīng)劑。芳磺酸鹽較活潑時可用氫氧化鈉水溶液在較低溫度下進行堿熔。

③胺的水解

脂胺和芳胺一般不易水解。芳伯胺通常要先在稀硫酸中重氮化生成重氮鹽，再加熱使重氮鹽水解。反應(yīng)通式如下：

Ar-NH₂ NaNO₂ 2H₂SO₄─→Ar-N₂HSO₄ NaHSO₄ 2H₂O

Ar-N₂HSO₄ H₂O─→ArOH H₂SO₄ N₂

如從鄰氨基苯甲醚制鄰羥基苯甲醚(愈創(chuàng)木酚)。芳環(huán)上的氨基直接水解，主要用于制備1-萘酚衍生物,因它們有時不易用其他合成路線制得。根據(jù)芳伯胺的結(jié)構(gòu)可用加堿水解、加酸水解或亞硫酸氫鈉水溶液水解。如從1-萘胺-5-磺酸制1-萘酚-5-磺酸便是用亞硫酸氫鈉水解。

④酯的水解

油脂經(jīng)加堿水解可得高碳脂肪酸鈉(肥皂)和甘油；制脂肪酸要用加酸乳化水解。低碳烯烴與濃硫酸作用所得烷基硫酸酯，經(jīng)加酸水解可得低碳醇。

⑤蛋白質(zhì)的水解

蛋白質(zhì)在酶的作用下，水解位點特定，用于一級結(jié)構(gòu)，分析肽普。蛋白質(zhì)在酸的作用下，色氨酸破壞，天冬酰胺和谷氨酰胺脫酰胺基。

水解無機鹽的水解

分四類：

一、強酸強堿鹽不發(fā)生水解，因為它們電離出來的陰、陽離子不能破壞水的電離平衡，所以呈中性。

二、強酸弱堿鹽，我們把弱堿部分叫弱陽，弱堿離子結(jié)合從水中電離出來的氫氧根離子，破壞了水的電離平衡，使得水的電離正向移動，結(jié)果溶液中的氫離子濃度大于氫氧根離子濃度，使水溶液呈酸性。

三、強堿弱酸鹽，我們把弱酸部分叫弱陰，同理弱陰結(jié)合從水中電離出來的氫離子，使得溶液中氫氧根離子濃度大于氫離子濃度，使溶液呈堿性。

四、弱酸弱堿鹽，弱酸部分結(jié)合氫，弱堿部分結(jié)合氫氧根，生成兩種弱電解質(zhì)，再比較它們的電離常數(shù)Ka、Kb值的大小（而不是水解度的大?。谝粶囟认?，弱電解質(zhì)的電離常數(shù)（又叫電離平衡常數(shù)）是一個定值，這一比較就可得出此鹽呈什么性了，誰強呈誰性，電離常數(shù)是以10為底的負對數(shù)，誰負得少誰就大?？傊痪湓?，鹽溶液中的陰、陽離子結(jié)合著從水中電離出來的氫離子或氫氧根離子能生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)叫鹽類的水解。

雙水解反應(yīng)(The double hydrolysis reaction)是指弱酸陰離子和弱堿陽離子相互促進水解，如Al3 和HCO3-，直至完全的反應(yīng)。但是實際上鋁離子與碳酸氫根并不一定發(fā)生完全雙水解，只要稍加控制反應(yīng)條件，鋁離子與碳酸氫根就可以發(fā)生反應(yīng)形成堿式碳酸鋁鹽。雙水解反應(yīng)發(fā)生的條件之一是水解產(chǎn)物是容易脫離反應(yīng)體系的溶解度非常小物質(zhì)，如Al(OH)3、Fe(OH)3或H2、O2等極難溶的氣體。當然，若互相促進水解程度非常大水解反應(yīng)也可以認為完全進行。

自從人類首次行走在地球上，人類遺體通常是埋葬或火化。不過，有一種創(chuàng)新辦法正在引起人們的興趣――用堿液來水解尸體，使其變成褐色的糖漿物，沖入下水道就行了。

此過程叫堿水解，美國16年前就開發(fā)出了此技術(shù)，主要用于處理動物尸體。通過把一個巨大的像高壓鍋似的不銹鋼筒里的堿液加熱到300度，再升壓到每平方英寸60磅的壓力之下，就可以水解尸體了。到2013年，全世界只有美國醫(yī)療中心用它來處理人類尸體 ――全是用于研究的捐贈者的遺體。

由于此辦法具有環(huán)保優(yōu)勢，一些殯儀館表示它有一天會勝過埋葬和火化。不過，讓公眾接受此辦法可能面臨最大挑戰(zhàn)，這會讓一些人感到可怕。因為心理變態(tài)者和獨裁者用酸或堿來折磨或殺害他們的受害人。因此，這一辦法的興起就引起美國社會的很大爭論，其中美國有些地方在法律上禁止此辦法的應(yīng)用。

然而，在美國明尼蘇達州和新罕布什爾州，堿水解是合法的，有些喪葬承辦人正在急切地推銷這一辦法。據(jù)報道，這種水解后的咖啡色液體具有機油一般的稠密度，還帶有一股強烈的氨水氣味。但支持者表示這是消過毒的，如果操作按要求進行的話，是可以安全進入下水道的。而且，堿水解不會占用埋葬和火化那么多的空間，還能減少火葬場最關(guān)心的廢物排放問題――包括二氧化碳和水銀的排放。

美國佛羅里達大學(xué)的二處校址分別從2005年和20世紀90年代中期開始用堿水解來消溶動物尸體。美國生物安全公司負責生產(chǎn)這種鋼筒，他們估計大約有40-50家醫(yī)院用他們的設(shè)備來處理醫(yī)療廢物和動物尸體。使用者包括獸醫(yī)學(xué)院、大學(xué)、制藥公司和美國政府機構(gòu)。

水與另一化合物反應(yīng)，該化合物分解為兩部分，水中氫離子加到其中的一部分，而羥基加到另一部分，因而得到兩種或兩種以上新的化合物的反應(yīng)過程，滿足這些條件的叫做水解。工業(yè)上應(yīng)用較多的是有機物的水解，主要生產(chǎn)醇和酚。水解反應(yīng)是中和或酯化反應(yīng)的逆反應(yīng)。大多數(shù)有機化合物的水解,僅用水是很難順利進行的。根據(jù)被水解物的性質(zhì)水解劑可以用氫氧化鈉水溶液、稀酸或濃酸，有時還可用氫氧化鉀、氫氧化鈣、亞硫酸氫鈉等的水溶液。這就是所謂的加堿水解和加酸水解。水解可以采用間歇或連續(xù)式操作，前者常在塔式反應(yīng)器中進行，后者則多用釜式反應(yīng)器。典型的水解有五種類型。

水解無機反應(yīng)

（1）含弱酸陰離子、弱堿陽離子的鹽的水解，例如：Fe³ 3H₂O=Fe(OH)₃ 3H ，CO₃^2- H₂O=HCO^3- OH^-

（2）金屬氮化物的水解，例如：Mg₃N₂ 6H₂O=3Mg(OH)₂ 2NH₃↑

（3）金屬硫化物的水解，例如：Al₂S₃ 6H₂O=2Al(OH)₃ 3H₂S

（4）金屬碳化物的水解，例如：CaC₂ 2H₂O=Ca(OH)₂ C₂H₂↑

（5）非金屬鹵化物的水解，例如：PCl₃ 3H₂O=H₃PO₃ 3HCl

此類反應(yīng)多為水分子攻擊鹵原子，但也有例外，如NCl₃水解：

NCl₃ 3H₂O=NH₃ 3HClO

該反應(yīng)為水分子攻擊氮原子。

水解有機取代反應(yīng)

（水解反應(yīng)）(有機反應(yīng))

1.鹵代烴在強堿水溶液中水解，例如：CH₃CH₂-Cl H-OH—△→NaOH

CH₃CH₂OH HCl→CH₃CH₂Cl H₂O

2.醇鈉的水解，例如：CH₃CH₂ONa H₂O=CH₃CH₂OH NaOH

3.酯在酸、堿水溶液中水解，例如：

CH₃COOCH₂CH₃ H₂O—H△→CH₃COOH CH₃CH₂OH

CH₃COOCH₂CH₃ NaOH H₂O△=CH₃COONa CH₃CH₂OH

4.二糖、多糖的水解，例如淀粉的水解：（C₆H₁₀O₅）n n·H₂O→n·C₆H₁₂O₆(葡萄糖）

5.二肽、多肽的水解，例如H₂NCH₂CONHCH₂COOH H₂O→2H₂NCH₂COOH

6.亞胺的水解ArCH=N-Ph—H₂₀ H →ArCHO PhNH₂

注意：上述反應(yīng)中“=”均為可逆符號（除酯在堿中水解的反應(yīng)），水解產(chǎn)物量很小，不必標明沉淀或氣體。

強酸弱堿鹽的水解平衡

（以

強堿弱酸鹽的水解平衡

（以

水解平衡與電離平衡綜合

（以

①.電荷守恒——溶液中所有陽離子帶的正電荷等于所有陰離子帶的負電荷（即溶液呈電中性）

②.物料守恒（原子守恒）——溶液中某些離子能水解或電離，這些粒子中某些原子總數(shù)不變，某些原子數(shù)目之比不變

③.水的電離守恒（質(zhì)子守恒）（可以由上述兩式相減得到，不建議直接列）

注：水電離守恒式的直接推導(dǎo)（以純堿溶液為例）

c(H )水=c(OH-)水

c(H )水=c(HCO3-) 2c(H2co3) c(H )

所以c(OH-)水=c(HCO3-) 2c(H2CO3) c(H )

雙水解反應(yīng)

雙水解反應(yīng)——一種鹽的陽離子水解顯酸性，一種鹽的陰離子水解顯堿性，當兩種鹽溶液混合時，由于H 和OH-結(jié)合生成水而相互促進水解，使水解程度變大甚至完全進行的反應(yīng)。

①.完全雙水解反應(yīng)

離子方程式用==表示，標明↑↓，離子間不能大量共存

種類：

范例：

②.不完全雙水解反應(yīng)

離子方程式用可逆符號，不標明↑↓，離子間可以大量共存

種類：NH4 與CO32- HCO3- S2-，HS-,CH3COO-等弱酸根陰離子

③.并非水解能夠相互促進的鹽都能發(fā)生雙水解反應(yīng)

有的是發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)——Na2S CuSO4===Na2SO4 CuS↓

有的是發(fā)生氧化還原反應(yīng)——2FeCl3 Na2S===2FeCl2 S↓ 2NaCl或2FeCl3 3Na2S===2FeS↓ S↓ 6NaCl

PS：離子間不能大量共存的條件——生成沉淀、氣體、水、微溶物、弱電解質(zhì)；發(fā)生氧化還原、完全雙水解反應(yīng)

（多元弱酸的酸式酸根離子不能與H 或OH-離子共存；在酸性條件下，NO3-和MnO4-具有強氧化性）

蒸干產(chǎn)物

鹽溶液蒸干后得到的物質(zhì)

①.水解生成揮發(fā)性酸的鹽溶液，蒸干后得到鹽相應(yīng)的氫氧化物，如FeCl3溶液蒸干后得到Fe(OH)3,故蒸干時應(yīng)通入HCl。（只有HCl會揮發(fā)）

水解生成難揮發(fā)性酸或強堿的鹽溶液，蒸干后得到原溶質(zhì)，如Na2SO4溶液。

②.陰陽離子均易水解的鹽，蒸干后得不到任何物質(zhì)，如（NH4）2S溶液。

③.易被氧化的物質(zhì)，蒸干后得到其氧化產(chǎn)物，如Na2SO3溶液蒸干后得到Na2SO4固體。

④.受熱易分解的物質(zhì)，蒸干后得到其分解產(chǎn)物，如NaHCO3溶液蒸干后得到Na2CO3固體。( Mg(HCO3)2先變成MgCO3再變成了Mg(OH)2是后者溶解度更小的緣由。

⑤.酸根陰離子易水解的強酸鹽，如K2CO3溶液蒸干后可得原物質(zhì)

①鹵化物的水解　通常用氫氧化鈉水溶液作水解劑，反應(yīng)通式如下： 　水解

R-X NaOH─→R-OH NaX　Ar-X 2NaOH─→Ar-ONa NaX H2O　式中R、Ar、X分別表示烷基、芳基、鹵素。脂鏈上的鹵素一般比較活潑，可在較溫和的條件下水解，如從氯芐制苯甲醇；芳環(huán)上的鹵素被鄰位或?qū)ξ幌趸罨瘯r，水解較易進行，如從對硝基氯苯制對硝基酚鈉。 　②芳磺酸鹽的水解　通常不易進行，須先經(jīng)堿熔，即以熔融的氫氧化鈉在高溫下與芳磺酸鈉作用生成酚鈉，后者可通過加酸水解生成酚。如萘－2－磺酸鈉在300～340℃常壓堿熔后水解而得2－萘酚。某些芳磺酸鹽還需用氫氧化鈉和氫氧化鉀的混合堿作為堿熔的反應(yīng)劑。芳磺酸鹽較活潑時可用氫氧化鈉水溶液在較低溫度下進行堿熔。 ?、郯返乃狻≈泛头及芬话悴灰姿?。芳伯胺通常要先在稀硫酸中重氮化生成重氮鹽，再加熱使重氮鹽水解。反應(yīng)通式如下： 　Ar-NH2 NaNO2 2H2SO4─→Ar-N娚HSO嬄 NaHSO4 2H2O　Ar-N娚HSO嬄 H2O─→ArOH H2SO4 N2　如從鄰氨基苯甲醚制鄰羥基苯甲醚(愈創(chuàng)木酚)。芳環(huán)上的氨基直接水解，主要用于制備1-萘酚衍生物,因它們有時不易用其他合成路線制得。根據(jù)芳伯胺的結(jié)構(gòu)可用加堿水解、加酸水解或亞硫酸氫鈉水溶液水解。如從1-萘胺-5-磺酸制1-萘酚-5-磺酸便是用亞硫酸氫鈉水解。 ?、荃サ乃?油脂經(jīng)加堿水解可得高碳脂肪酸鈉(肥皂)和甘油；制脂肪酸要用加酸乳化水解。低碳烯烴與濃硫酸作用所得烷基硫酸酯，經(jīng)加酸水解可得低碳醇。2100433B

*此水解常數(shù)為25 ℃時，根據(jù)解離常數(shù)計算得出，解離常數(shù)（25 ℃）可以從化學(xué)手冊上查得。2100433B