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第一章 第二节 离子反应
第1课时 电解质的电离
【学习目标】
了解电解质的概念,会书写电解质的电离方程式。
了解酸、碱、盐在水溶液中的电离及导电条件。
【素养目标】
通过离子产生途径的学习认识电解质导电的微观本质。培养学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养。
必备知识与关键能力
知识点一:电解质和非电解质概念理解
电解质:在水溶液或熔融状态下能够导电的化合物
非电解质:在水溶液里和熔融状态下都不导电的化合物
【总结归纳】
1.电解质和非电解质是对化合物的分类,单质既不是电解质也不是非电解质。电解质应是化合物(属于纯净物)。而Cu则是单质(能导电的物质不一定是电解质,如石墨或金属),K2SO4与NaCl溶液都是混合物。
2.电解质应是一定条件下本身电离而导电的化合物。有些化合物的水溶液能导电,但溶液中离子不是它本身电离出来的,而是与水反应后生成的,因此也不是电解质。例如CO2能导电是因CO2与H2O反应生成了H2CO3,H2CO3能够电离而非CO2本身电离。所以CO2不是电解质,是非电解质(氨气、二氧化硫、三氧化硫同样道理)。而H2CO3、H2SO3 、NH3·H2O是电解质。
3.酸、碱、盐、活泼金属氧化物、水是电解质,蔗糖、酒精为非电解质。
4.BaSO4、AgCl难溶于水,导电性差,但由于它们的溶解度太小,测不出(或难测)其水溶液的导电性,但它们溶解的部分是完全电离的,所以它们是电解质。
典例1. 下列关于电解质的叙述中错误的是( )
A.电解质是自身可电离出离子的化合物
B.在水中能导电的化合物一定是电解质
C.纯水的导电性很差,但水也是电解质
D.电解质、非电解质都是化合物,不可能是单质
【答案】B
【解析】在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物叫电解质(能电离产生离子),在水溶液中和熔融状态下均不导电的化合物叫非电解质(不能电离产生离子),A、D项正确;在水中能导电的化合物不一定是电解质,如二氧化碳,B项错误;水是电解质,C项正确。
典例2.已知有下列物质:①氢氧化钠固体 ②铜丝 ③氯化氢气体 ④稀硫酸 ⑤二氧化碳气体 ⑥氨水 ⑦碳酸钠粉末 ⑧蔗糖晶体 ⑨熔融氯化钠 ⑩CuSO4·5H2O晶体
请用序号回答:
(1)属于电解质的是________。 (2)属于非电解质的是________。
(3)上述状态下可导电的是________。 (4)上述状态下的电解质不能导电的是____________。
【答案】(1)①③⑦⑨⑩ (2)⑤⑧ (3)②④⑥⑨ (4)①③⑦⑩
【解析】氢氧化钠固体、氯化氢气体、碳酸钠粉末、CuSO4·5H2O晶体不能导电,但它们溶于水或熔融状态下可导电,属于电解质。铜丝、稀硫酸、氨水、熔融氯化钠可以导电,但铜是单质,稀硫酸、氨水是混合物,它们既不是电解质,也不是非电解质,只有熔融氯化钠是电解质。二氧化碳气体和蔗糖熔融状态下不能导电,溶于水时蔗糖溶液也不导电,所以蔗糖是非电解质;二氧化碳的水溶液虽然能导电,但由于在溶液中发生电离的是二氧化碳与水反应生成的碳酸,二氧化碳并未发生电离,故二氧化碳也是非电解质。
知识点二:探究电解质导电原因
典例3. 图a、b、c分别为氯化钠在不同状态下的导电实验的微观示意图(X、Y均表示石墨电极,
且与直流电源连接方式相同,表示水分子),下列说法正确的是( )
A.图c表示NaCl在水溶液中的导电情况
B.NaCl在三种状态也都存在自由移动的离子
C.NaCl固体不导电,所以NaCl不是电解质
D.图b说明通电后发生了:NaCl === Na+ + Cl-
【答案】A
【解析】图a表示固体NaCl,图b表示熔融NaCl的导电情况,图c表示NaCl在水溶液中的导电情况,A正确;固体NaCl中没有自由移动的离子,B错误,NaCl是电解质,C错误;NaCl电离不需要通电,D错误。
典例4.某化学兴趣小组在家中进行化学实验,按照图(a)所示连接好线路,发现灯泡不亮,按照图(b)所示连接好线路,发现灯泡亮,由此得出的结论正确的是( )
A.NaCl固体是非电解质
B.NaCl溶液是电解质
C.NaCl在水溶液中电离出了可以自由移动的离子
D.NaCl溶液在通电的条件下,电离出大量的离子
【答案】C
【解析】由图(b)知NaCl在水溶液中能够导电,所以NaCl是电解质,A项错误。电解质必须是化合物,NaCl溶液是混合物,所以NaCl溶液不是电解质,B项错误。物质之所以能够导电是因为存在自由移动的离子,图(a)实验中灯泡不亮,说明NaCl固体中没有自由移动的离子;图(b)实验中灯泡亮,说明NaCl溶液中存在自由移动的离子,据此可推知NaCl在水溶液中电离出了可自由移动的离子,C项正确。图(b)实验中NaCl溶液能够导电,证明NaCl溶液中存在自由移动的离子,但这些阴、阳离子不是在通电条件下电离产生的,D项错误。
知识点三:电解质在水溶液中的电离
1.电离:电解质溶于水或受热熔化时,形成自由移动的离子的过程。
2.电离方程式
(1)定义:电离方程式是用化学式和离子符号表示电解质电离过程的式子。
(2)举例
①硫酸(H2SO4):H2SO4===2H++SO
②氢氧化钠(NaOH):NaOH===Na++OH-
③硫酸钠(Na2SO4):Na2SO4===2Na++SO
3.从电离的角度认识酸、碱、盐
(1) 酸:电离时生成的阳离子全部为H+的化合物;
(2) 碱:电离时生成的阴离子OH 的化合物;
(3) 盐:由金属阳离子或铵根离子与酸根阴离子组成的化合物。
典例5.下列电离方程式错误的是( )
A.NaHCO3===Na++H++CO32 - B.NaHSO4===Na++H++SO42-
C.MgCl2===Mg2++2Cl- D.Ba(OH)2===Ba2++2OH-
【答案】A
【解析】NaHCO3电离出Na+和HCO。
核心价值与学科素养
【知识结构化】
生产环保情境:
典例6.二氧化硫是形成酸雨的“罪魁祸首”,也是大气污染物之一,为了保护环境,应减少二氧化硫在大气中的排放。
(1)二氧化硫与水反应可生成亚硫酸(H2SO3),亚硫酸的水溶液能够导电。那么二氧化硫是 (填“电解质”或“非电解质”)。
(2)工业尾气中的二氧化硫常用氢氧化钠溶液吸收,生成亚硫酸钠(Na2SO3)或亚硫酸氢钠(NaHSO3)。
①亚硫酸钠溶于水的电离方程式是 ;
②亚硫酸氢钠溶于水的电离方程式是 。
(3)二氧化硫在催化剂的作用下可被氧气氧化成三氧化硫,三氧化硫与水反应生成硫酸。
①若将稀H2SO4缓缓加入Ba(OH)2溶液中直至过量,整个过程中混合溶液的导电能力(用电流强度I表示)可近似地用图中的曲线 (填序号)表示;
②三氧化硫与氢氧化钠溶液反应可生成硫酸氢钠,硫酸氢钠溶于水的电离方程式是 ;
③三氧化硫是电解质还是非电解质? 。
【解析】(1)二氧化硫与水反应可生成亚硫酸,亚硫酸电离产生自由移动的离子,所以亚硫酸是电解质,但二氧化硫本身不能电离,且SO2在熔融状态下也不能导电,所以SO2是非电解质。
(2)①亚硫酸钠是可溶性盐,溶于水完全电离产生Na+、SO,所以其电离方程式是Na2SO3===2Na++SO。
②亚硫酸氢钠是弱酸的酸式盐,溶于水电离产生Na+、HSO,所以其电离方程式是NaHSO3===Na++HSO。
(3)①若缓缓向Ba(OH)2溶液中加入稀H2SO4直至过量,由于发生反应:Ba(OH)2+H2SO4===BaSO4↓+2H2O,使溶液中自由移动的离子浓度减小,溶液的导电性逐渐减弱;当二者恰好完全反应时,溶液中自由移动的离子浓度最小,由于H2O是极弱的电解质,电离产生的离子浓度很小,BaSO4难溶,溶解电离产生的离子浓度也很小,这时溶液中离子浓度几乎为0,导电性最弱;当硫酸过量时,硫酸电离使溶液中自由移动的离子浓度增大,溶液的导电性又逐渐增强;因此整个过程中混合溶液的导电能力(用电流强度I表示)可近似地用图中曲线C表示。②硫酸氢钠溶于水电离产生Na+、H+、SO,所以它的电离方程式是NaHSO4===Na++H++SO。
【跟踪练习】 基础过关
1. 目前市场上有一种专门为婴幼儿设计的电解质饮料,适合在婴幼儿感冒、发烧时快速补充体内流失的电解质成分。下列物质可用作该饮料中的电解质的是( )
A.Fe B.葡萄糖
C.MgSO4 D.CO2
【答案】C
【解析】铁是单质,不是电解质,也不是非电解质,A错误;葡萄糖是非电解质,B错误;硫酸镁是电解质,C正确;CO2是非电解质,D错误。
2. 电解质不仅在工农业生产中占有重要地位,而且在各种生命活动中也起着重要作用,则下列有关电解质的叙述正确的是( )
A.化合物都是电解质
B.电解质一定是化合物
C.SO3溶于水形成的溶液能导电,所以SO3是电解质
D.NaCl固体不导电,所以NaCl不是电解质
【答案】B
【解析】化合物不全是电解质,所以A错;电解质必须是化合物,B正确;SO3溶于水发生反应:SO3+H2O===H2SO4,H2SO4===2H++SO,所以H2SO4是电解质而SO3不是电解质,C错;NaCl在水溶液或熔融状态下均电离,能导电,所以是电解质,D错。
3. 下列电离方程式中,正确的是 ( )
A.Ca(OH)2===Ca2++2(OH)-
B.FeCl2===Fe2++3Cl-
C.K2SO4===K+SO
D.Fe2(SO4)3===2Fe3++3SO
【答案】D
【解析】A项,2(OH)-为错误的表示方法,正确的表示方法为2OH-;B项,应是2Cl-;C项,K为错误的表示方法,正确的表示方法为2K+。
4. 对电解质的叙述正确的是( )
A.溶于水后得到的溶液能导电的物质
B.熔融态能导电的物质
C.电解质必须通电才能发生电离
D.在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物
【答案】D
【解析】A项,如CO2通入水中溶液能导电,是由于CO2与水反应生成电解质H2CO3,CO2是非电解质;B项,如Hg熔融时可以导电,但它为单质,不是电解质;C项,电解质的电离条件是熔化或溶于水,不需通电;D项,由电解质的定义可知正确。
5. 下列叙述中,正确的是( )
A.KNO3固体不导电, 所以KNO3不是电解质
B.铜丝、石墨均能导电,所以它们都是电解质
C.熔融的MgCl2能导电,所以MgCl2是电解质
D.NaCl溶于水,在通电条件下才能发生电离
【答案】C
【解析】A项,KNO3固体溶于水后能够导电,所以KNO3是电解质,错误;B项,电解质一定是化合物,而铜和石墨均为单质,错误;C项,熔融的MgCl2能导电,MgCl2属于电解质,正确;D项,NaCl溶于水发生电离,不需要通电,错误。
折
能力达成
6. 下列说法中正确的是( )
A.CaCl2溶液的导电能力不一定大于KCl溶液的导电能力
B.固态KCl不导电,所以KCl是非电解质
C.在相同温度下,强酸溶液一定比弱酸溶液的导电能力强
D.在相同温度下,饱和溶液一定比不饱和溶液的导电能力强
【答案】A
【解析】A项,离子浓度和离子所带电荷数的多少共同决定导电能力,Ca2+所带电荷虽多,但若K+的浓度远大于Ca2+时,KCl溶液的导电能力大于CaCl2溶液的导电能力;B项,KCl熔化或溶于水时能导电,是电解质,错误;溶液导电性强弱与离子物质的量浓度的大小有关,强酸溶液里离子的物质的量浓度不一定大,弱酸溶液里离子的物质的量浓度不一定小,饱和溶液不一定是浓溶液,不饱和溶液不一定是稀溶液,故C、D项错误。
7. 已知:CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O,CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2,且Ca(HCO3)2易溶于水。若有一定浓度的Ca(OH)2溶液,向该溶液中逐渐通入CO2。则下列四个图中,能比较准确地反映出溶液的导电能力和通入CO2气体量的关系(x轴表示CO2通入的量,y轴表示导电能力)的是( )
A B C D
【答案】D
【解析】由于通入CO2后溶液中自由移动的离子的浓度逐渐减小,所以一开始导电能力逐渐下降,随着反应的进行,反应生成自由移动的离子浓度逐渐增大,导电能力也逐渐增大,当反应进行完全后,溶液中自由移动的离子的浓度基本保持不变,溶液导电能力基本保持不变,所以选D。
8. 导体是指电阻率很小且易于传导电流的物质。导体中存在大量可自由移动的带电粒子称为载流子,在外电场作用下,载流子发生定向移动,形成明显的电流。第一类导体是金属,是最常见的一类导体;第二类导体是电解质溶液或熔融电解质,其载流子是阴、阳离子。
下列叙述正确的是( )
A.虽然石墨有较好的导电性,但它属于非电解质
B.实验测得CO2的水溶液能导电,所以CO2是电解质
C.实验测得液态HCl、固体NaCl均不能导电,所以HCl、NaCl均是非电解质
D.蔗糖(纯净物)在水溶液和熔融状态下均不能导电,所以蔗糖属于非电解质
【答案】D
【解析】能导电的不一定是电解质,石墨能导电,但石墨是单质,既不是电解质也不是非电解质,A项错误;CO2的水溶液能导电,是因为CO2与水反应生成的H2CO3电离产生离子,而不是CO2自身电离产生离子,B项错误;液态HCl不能导电,但溶于水时能导电,固体NaCl不能导电,但溶于水或熔融状态下能导电,因此HCl、NaCl是电解质,C项错误;在水溶液和熔融状态下均不能导电的化合物是非电解质,D项正确。
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