羧酸

广义的水解观认为，无论是盐的水解还是非盐的水解，其最终结果都是反应中各物质和水分别解离成两部分，然后两两重新组合成新的物质。故水解反应的本质就是呈正价的原子或原子团结合呈负价的氢氧根，而呈负价的原子或原子团结合呈正价的氢离子。

水解反应一般都不是氧化还原反应(含有-1价H的化合物水解除外)。无机反应中一般把水解反应划分到复分解反应的范畴，有机反应中把水解反应划分到取代反应的范畴。

盐类水解的实质是：盐电离出来的弱酸根阴离子与水电离出的H+结合成弱酸，盐电离出来的弱碱根阳离子与水电离出来的OH-结合成弱碱，从而促进水的电离平衡正向移动。25℃时，水电离出的H+和OH-浓度相等且都大于1×10-7mol/L。盐类水解反应都是吸热反应，升高温度促进水解。

盐类水解的规律是：有弱才水解，无弱不水解，越弱越水解，谁强显谁性。多元弱酸根阴离子水解分步进行，一次只能结合一个H，水解程度逐渐减弱，碱性取决于第一步水解。多元弱酸的酸式根阴离子既能水解也能电离，高中阶段除H2PO4-、HSO3-;、HC2O4-电离大于水解趋势，溶液呈酸性外，其它多元弱酸的酸式盐都是水解趋势大于电离趋势，溶液呈碱性。

除下列三组常见的盐能发生完全水解外，其它盐的水解包括弱酸弱碱盐的水解都只能用“⇌”，不能打“↓”和“↑”。Fe3+与CO32-、HCO3-;Al3+与CO32-、HCO3-、S2-、HS-、SO32-、HSO3-、AlO2-;NH4+与SiO32-、AlO2-等能发生完全水解，化学方程式要用“=”，不用“⇌”，且要标“↓”和“↑”。这些离子在水溶液中不能大量共存。

AlO2-能夺取HCO3-中H+，促进HCO3-电离，反应生成CO32-和Al(OH)3因此AIO2-和HCO3-在溶液中不能大量共存。

在盐类的水解中TiCl的水解非常特殊，水解生成对应的氧化物和酸：

TiCI4+(x+2)H2O=TiO2·xH2O↓+4HCI。

书写非盐类无机物水解化学方程式时，先比较该无机物中每种元素的非金属性强弱，从而标出每种元素化合价，根据水解时发生的反应是非氧化还原反应，化合价应不变，正价元素与水中OH-结合，负价元素与水中H+结合而快速分析出反应产物。

1、非金属氯化物

非金属氯化物水解生成一种含氧酸(或酸酐)和盐酸。如：

PCl3+3H2O=H3PO3+3HCI

PCI5+4H2O=H3PO4+5HCI

BCl3+3H2O=H3BO3+3HCI

SOCI2+H2O=SO2↑+2HCI

COCI2+H2O=CO2↑+2HCl

2、卤素互化物

卤素互化物水解生成次卤酸和氢卤酸。如：

IBr+H2O=HBr+HIO

ICl+H2O=HIO+HCI

ICl3+3H2O=H3IO3+3HCI

IBr、ICl等卤素互化物虽与卤素单质一样与水、碱溶液反应，但其反应实质是不同的。卤素单质与水、碱溶液反应为氧化还原反应(歧化反应)，而IBr、ICl与水和碱溶液反应为非氧化还原反应。

3、金属碳化物、硅化物

金属碳化物、硅化物水解生成金属氢氧化物和氢化物。如：

CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑

Mg2Si+4H2O=2Mg(OH)2+SiH4↑

4、金属氮化物、磷化物、砷化物

金属氮化物、磷化物、砷化物水解生成金属氢氧化物和氢化物。如：

Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑

Na3N+3H2O=3NaOH+NH3↑

Ca3P2+6H20=3Ca(OH)2+2PH3↑

Ca3As2+6H2O=3Ca(OH)2+2AsH3↑

AlP+3H2O—Al(OH)+PH3↑

5、金属过氧化物

金属过氧化物水解生成金属氢氧化物和过氧化氢，过氧化氢不稳定，再分解成水和氧气。如：

Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2↑

2H2O2=H2O+O2↑

CaO2+2H2O=Ca(OH)2+H2O2

2H2O2=2H2O+O2↑

6、离子型氢化物

离子型氢化物如NaH、LiH、KH、CaH2、NH4H中的氢为-1价，具有还原性，可与水中+1价氢发生归中反应生成H2。因此，离子型氢化物的水解是氧化还原反应。如：

LiH+H2O=LiOH+H2↑

CaH2+2H2O=Ca(OH)2+2H2↑

NH4H+H2O=NH3·H2O+H2↑

7、类似于水解——硼酸的电离

H3BO3其酸性来源不是本身给出H+，因为硼是缺电子原子，能加合水分子的氢氧根离子形成配位键而释放出H+。

1、卤代烃的水解

反应的实质是：卤原子被水中羟基取代，先生成醇和卤化氢，然后卤化氢再和NaOH发生中和反应，所以最终生成物是醇、卤化钠、水，水前后消掉。该反应发生的条件是强碱的水溶液来促进平衡正向移动，还需要加热来加快反应速率，因而在方程式上应该注明反应的条件是水、加热，NaOH最好作为反应物参加反应。卤代烃的水解反应属于取代反应，反应通式为：

RX+NaOH→ROH+NaX

2、酯的水解

反应实质是：酯基中断裂碳氧单键，水中断裂氧氢键，水中的羟基加到羰基的碳上形成羧基，水中的氢原子加到酯基断裂得到的氧上形成羟基。

酯在稀硫酸酸性条件下加热的水解是可逆的，要用可逆符号，生成羧酸和醇。如果在碱性条件下加热，碱可以中和羧酸促进平衡正向移动而使水解进行完全，故方程式要用等号，产物是羧酸盐和醇。酯的水解反应属于取代反应，反应通式为：

RCOOR +H2O→RCOOH+R OH

RCOOR +NaOH→RCOONa+R OH

3、二糖、多糖、多肽和蛋白质的水解

二糖在稀硫酸加热条件下能水解成单糖，一分子蔗糖水解为一分子葡萄糖和一分子果糖，一分子麦芽糖水解成二分子葡萄糖。多糖淀粉在稀硫酸加热条件下水解成葡糖糖，多糖纤维素在较浓硫酸加热条件下水解成葡糖糖。多肽和蛋白质在水解酶的条件下水解成氨基酸。二糖和多糖的水解一般不认为是取代反应，多肽和蛋白质的水解属于取代反应。

4、有机金属化合物的水解

有机金属化合物中，金属离子带正电荷与水中OH-结合成金属氢氧化物，剩余的有机部分带负电荷与水中H+结合成有机物。如：

C2H5ONa+H2O→NaOH+C2H5OH

(CH3)3COMgBr+H2O→(CH3)3COH+Mg(OH)Br

Al(C2H5)3+3H2O→Al(OH)3+3C2H6↑

我们最熟悉的碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸钠等能作为碱使用就是基于它们的水解反应。其他的应用还包括以下几个方面。

1、泡沫灭火器

根据二氧化碳既不能燃烧也不能支持燃烧的性质，人们研制了各种各样的二氧化碳灭火器：泡沫灭火器、干粉灭火器及液体二氧化碳灭火器。

其中泡沫灭火器是利用Al3+和CO32-离子的水解反应互相促进、生成二氧化碳的原理。泡沫灭火器内有两个容器，分别盛放硫酸铝和碳酸氢钠溶液，两种溶液互不接触，不发生任何化学反应(平时千万不能碰倒泡沫灭火器)。当使用泡沫灭火器灭火时，把灭火器倒立，两种溶液混合在一起，就会产生大量的二氧化碳气体：

Al2(SO4)3+6NaHCO3=3Na2SO4+2Al(OH)3↓+6CO2↑

除了两种反应物外，灭火器中还加入了一些发泡剂。打开开关，泡沫从灭火器中喷出，覆盖在燃烧物品上，使燃烧的物质与空气隔离，并降低温度，达到灭火的目的。

2、水的净化

自然界的水(河水、湖水、水库水)中存在多种物质，如可溶的无机离子K+、Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-、Cl-，悬浮的细小的矿物颗粒和腐殖质等有机物。为使其达到饮用标准通常经过下面的过程进行净化：

自然水→混凝→沉淀→过滤→杀菌→净水

其中的混凝过程需要使用高效净水剂——碱式氯化铝。碱式氯化铝为无色或黄色树脂状固体，其组成为[Al2(OH)nCl6-n]m(1 n 5，m 10)。碱式氯化铝是介于AlCl3和Al(OH)3之间的一系列水解中间产物聚合而成的高分子化物(多羟基多核配合物)。氯离子解离后形成带高正电荷的胶体粒子。这些带正电荷的胶体粒子具有强的吸附水中泥土胶粒的能力，因而可以实现高的凝聚效率和沉淀作用。

3、产品纯化

在工业生产中，常利用将Fe3+离子水解析出氢氧化铁沉淀的方法，除去产品中的杂质铁。工业生产中向含Fe2+离子的硫酸盐溶液中加入氧化剂(如NaClO3)，使Fe2+离子全部转化为Fe3+离子，然后调节溶液的pH在1.6-1.8范围内，加热至85-95℃促进Fe3+离子水解。Fe3+离子的水解产物以黄色的黄铁矾晶体(M2Fe6(SO4)4(OH)12，M=K+、Na+、NH4+)析出：

3Fe2(SO4)3+6H2O=6Fe(OH)SO4+3H2SO4

4Fe(OH)SO4+4H2O=2Fe2(OH)4SO4+2H2SO4

2Fe(OH)SO4+2Fe2(OH)4SO4+Na2SO4+2H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+H2SO4

4、纳米粉的制备

纳米粉又称为超微粉或超细粉，一般指粒径在100nm以下的粉末或颗粒。纳米粉是一种介于原子、分子与宏观物体之间，处于中间物态的固体颗粒材料。纳米粉的制备方法多达十几种，其中的水解法和溶胶-凝胶法都是利用水解反应。

例如在氧化锆(ZrO2)纳米粉的制备中，是将四氯化锆和二氯氧锆在沸水中循环地加水水解，Zr(IV)的水解产物为水合氧化锆。经焙烧后得到粒径为20nm左右的氧化锆纳米粉。在溶胶-凝胶法制备纳米粉时，通常使用有机溶剂来控制水的量，使金属盐有控制地水解而形成溶胶。溶胶中的胶体粒子进一步缩合形成凝胶。对凝胶进行热处理得到纳米粉。例如铌钽酸钾纳米粉的制备：

KM(OC2H5)6+H2O→KM(OC2H5)5OH+C2H5OH(M=Nb,Ta)

KM(OC2H5)5OH+(OC2H5)KM(OC2H5)5→(OC2H5)5KM-O-MK(OC2H5)5+C2H5OH

(OC2H5)5KM-O-MK(OC2H5)5→溶胶→凝胶→纳米粉