电解质与离子反应

什么是电解质!
什么是离子反应!
怎么才能学好呢

  一、电解质

  一)定义

  电解质是溶于水溶液中或在熔融状态下就能够导电(自身电离成阳离子与阴离子)的化合物。可分为强电解质和弱电解质。

  电解质不一定能导电,而只有在溶于水或熔融状态时电离出自由移动的离子后才能导电 。离子化合物在水溶液中或熔化状态下能导电;某些共价化合物也能在水溶液中导电,但也存在固体电解质,其导电性来源于晶格中离子的迁移。

  二)分类

  强电解质是在水溶液中或熔融状态中几乎完全发生电离的电解质,弱电解质是在水溶液中或熔融状态下不完全发生电离的电解质。强弱电解质导电的性质与物质的溶解度无关。

  1、强电解质

  一般有:强酸强碱,活泼金属氧化物和大多数盐,如:碳酸钙、硫酸铜。也有少部分盐不是电解质。

  2、弱电解质

  (溶解的部分在水中只能部分电离的化合物,弱电解质是一些具有极性键的共价化合物)一般有:弱酸、弱碱,如;醋酸、一水合氨(NH3·H2O),以及少数盐,如:醋酸铅、氯化汞。另外,水是极弱电解质。

  三)强弱因素

  决定强、弱电解质的因素较多,有时一种物质在某种情况下是强电解质,而在另一种情况下,又可以是弱电解质。下面从键型、键能、溶解度、浓度和溶剂等方面来讨论这些因素对电解质电离的影响。

  (1)电解质的键型不同,电离程度就不同。已知典型的离子化合物,如强碱〔NaOH、KOH、Ba(OH)2〕、大部分盐类(NaCl、CaCl2等)以及强极性化合物(如HCl、H2SO4等),在极性水分子作用下能够全部电离,导电性很强,我们称这种在水溶液中能够完全电离的物质为强电解质。而弱极性键的共价化合物,如CH3COOH、HCN、NH3·H2O等,在水中仅部分电离,导电性较弱,我们称这种在水溶液中只能部分电离的物质为弱电解质。所以,从结构的观点来看,强、弱电解质的区分是由于键型的不同所引起的。但是,仅从键型来区分强、弱电解质是不全面的,即使强极性共价化合物也有属于弱电解质的情况,HF就是一例。因此,物质在溶液中存在离子的多少,还与其他因素有关。

  (2)相同类型的共价化合物由于键能不同,电离程度也不同。例如,HF、HCl、HBr、HI就其键能来说是依次减小的,这可从它们的电负性之差或气体分子的偶极矩来说明。

  从它们分子内核间距的依次增大,分子的键能依次减小来看,HF的键能最大,分子结合得最牢固,在水溶液中电离最困难。再加上HF分子之间由于形成氢键的缘故而有缔合作用,虽然在水分子的作用下一部分HF离子化,离解为H3O和F,但离解出来的F很快地又和HF结合成为HF2、H2F3、H3F4等离子。在1 mol/L HF溶液中,F仅占1%,HF2占10%,而大部分都是多分子聚合的离子:H2F3、H3F4……这样就使HF成为一种弱酸,而HCl、HBr、HI都是强酸。从HCl→HI,它们分子内的核间距依次增大,键能依次减小,所以它们的电离度逐渐略有所增大。但是,仅从键能大小来区分强、弱电解质也是片面的,有些键能较大的极性化合物也有属于强电解质的情况。例如,H-Cl的键能(431.3 kJ/mol)比H-S的键能(365.8 kJ/mol)大,在水溶液中HCl却比H2S容易电离。

  (3)电解质的溶解度也直接影响着电解质溶液的导电能力。有些离子化合物,如BaSO4、CaF2等,尽管它们溶于水时全部电离,但它们的溶解度很小,使它们的水溶液的导电能力很弱,但它们在熔融状态时导电能力很强,因此仍属强电解质。

  (4)电解质溶液的浓度不同,电离程度也不同。溶液越稀,电离度越大。因此,有人认为如盐酸和硫酸只有在稀溶液中才是强电解质,在浓溶液中,则是弱电解质。由蒸气压的测定知道10 mol/L的盐酸中有0.3%是共价分子,因此10 mol/L的盐酸中HCl是弱电解质。通常当溶质中以分子状态存在的部分少于千分之一时就可认为是强电解质,当然在这里"强"与"弱"之间是没有严格界限的。

  (5)溶剂的性质也直接影响电解质的强弱。例如,对于离子化合物来说,水和其他极性溶剂的作用主要是削弱晶体中离子间的引力,使之解离。根据库仑定律,离子间的引力为:

  式中k为静电力常量,Q1、Q2为离子的电量,r为离子间距离,ε为溶剂的介电常数。从上式可以看出,离子间引力与溶剂的介电常数成反比。水的介电常数ε=81,所以像LiCl、KCl这些离子化合物,在水里易于电离,表现出强电解质的性质。而乙醇和苯等介电常数较小(乙醇ε=27,苯ε=2),离子化合物在其中难于电离,表现出弱电解质的性质。

  因此弱电解质和强电解质,并不是物质在本质上的一种分类,而是由于电解质在溶剂等不同条件下所造成的区别,彼此之间没有明显的界限。

  四)电解原理

  电能转变为化学能的过程,即直流电通过电解槽,在电极-溶液界面上进行电化学反应的过程 。例如,水的电解,电解槽中阴极为铁板,阳极为镍板 ,电解液为氢氧化钠溶液。通电时,在外电场的作用下,电解液中的正、负离子分别向阴 、阳极迁移 ,离子在电极 - 溶液界面上进行电化学反应。在阴极上进行还原反应。

  水的电解就是在外电场作用下将水分解为H2(g)和O2(g)。电解是一种非常强有力的促进氧化还原反应的手段,许多很难进行的氧化还原反应,都可以通过电解来实现。例如:可将熔融的氟化物在阳极上氧化成单质氟,熔融的锂盐在阴极上还原成金属锂。电解工业在国民经济中具有重要作用,许多有色金属和稀有金属的冶炼及金属的精炼,基本化工产品的制备,还有电镀、电抛光、阳极氧化等,都是通过电解实现的。


  二、离子反应

  一)定义

  有离子参加的化学反应。离子反应的本质是某些离子浓度发生改变。常见离子反应多在水溶液中进行。根据反应原理,离子反应可分为复分解、盐类水解、氧化还原、络合4个类型;也可根据参加反应的微粒,分为离子间、离子与分子间、离子与原子间的反应等。极浓的电解质跟固态物质反应时,应根据反应的本质来确定是否属于离子反应。例如,浓硫酸跟铜反应时,表现的是硫酸分子的氧化性,故不属于离子反应;浓硫酸跟固体亚硫酸钠反应时,实际上是氢离子跟亚硫酸根离子间的作用,属于离子反应。此外,离子化合物在熔融状态也能发生离子反应。

  二)概念

  在反应中有离子参加或有离子生成的反应称为离子反应。在中学阶段仅限于在溶液中进行的反应,可以说离子反应是指在水溶液中有电解质参加的一类反应。因为电解质在水溶液里发生的反应,其实质是该电解质电离出的离子在水溶液中的反应。

  三)特点

  离子反应的反应速率快,相应离子间的反应不受其它离子的干扰。

  四)类型

  1、复分解

  在溶液中酸、碱、盐之间互相交换离子的反应,一般为非氧化还原反应。

  离子反应器这类离子反应发生的条件与复分解反应的条件一致,分三种情况:(1)生成难溶的物质

  ①常见(2)生成难电离的物质

  ①常见的难电离的物质

  离子反应

  ②反应规律:由强酸制弱酸,由强碱制弱碱。如:

  盐酸+Ca(ClO)2溶液H++ClO-=HClO

  稀醋酸+苯酚钠溶液CH3COOH+C6H5O-=CH3COO-+C6H5OH离子反应示意图NH4Cl溶液+NaOH溶液NH4++OH-=NH3·H2O

  (3)生成挥发性物质

  ①常见的挥发性物质有:SO2、CO2、NH3、H2S等。

  离子反应

  其中SO2、CO2、NH3即是挥发性物质,也是难电离物质(H2SO3、H2CO3、

  NH3·H2O)进一步分解的产物,因此,从离子反应的本质上是相同的。

  ②有些离子反应不是电解质在电离的条件下进行的,不能用离子方程式表示。如:

  实验室制NH3,用固态铵盐与固体Ca(OH)2反应:

  的难溶物有:

  离子反应

  ②当有关离子浓度足够大时,生成微溶物的反应也能发生,常见的微溶物有CaSO4、Ag2SO4、MgCO3、Ca(OH)2等。

  如:Ca2++SO42-=CaSO4↓

  ③由微溶物生成难溶物的反应也能发生,如:离子反应示意图Ca(OH)2+CO32-=CaCO3↓+2OH-

  (微溶) (难溶)

  CaSO4+CO32-=CaCO3↓+SO42-

  (微溶) (难溶)

  离子反应 实验室制HCl、HF、HNO3用浓硫酸与其盐反应:

  离子反应

  但Cu与浓H2SO4的反应不是离子反应。

  2、氧化还原

  有些在溶液中进行的离子反应,是由于发生了氧化还原反应,使反应物的某些离子浓度减小。此类离子反应示意图反应能否发生取决于有关离子的氧化性、还原性强弱,须满足由强变弱的原则,即由氧化性和还原性强的性质生成氧化性和还原性弱的物质。主要包括有离子参与的置换反应与其他有离子参与的氧化还原反应。如:

  离子反应

  其他的离子反应,如盐类的水解、络合反应能发生的条件是反应物的某些离子结合成难电离的物质而引起反应物离子浓度的减小。

  置换反应的离子反应

  金属单质与金属阳离子之间的置换反应,如Fe与CuSO4溶液的反应,实际上是Fe与Cu之间的置换反应。非金属单质与非金属阴离子之间的置换反应,如Cl2与NaBr溶液的反应,实际上是Cl2与Br之间离子反应实验的置换反应。

  其它一些有离子参加的氧化还原反应

  如MnO2与浓HCl反应制取Cl2;Cu与FeCl3溶液反应生成FeCl2、CuCl2;Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和水等。

  这些离子反应发生的条件是:比较强的氧化剂和较强的还原剂反应,生成氧化性较弱的氧化产物和还原性较弱的还原产物。因此掌握一些常见离子的氧化性或还原性的相对强弱,是判断这一类离子反应能否发生的重要依据。

  3、离子互换

  ①生成难溶的物质。如生成BaSO4、AgCl、CaCO3等。

  ②生成难电离的物质。如生成CH3COOH、H2O、NH3·H2O、HClO等。

  ③生成挥发性物质。如生成CO2、SO2、H2S等。

  4、络合反应

  例如:Ag+2NH3→[Ag(NH3)2]

  离子反应本质:反应物的某些离子浓度减少。

  离子反应发生条件

  ①生成难溶的物质。如生成BaSO4、AgCl、CaCO3等。

  ②生成难电离的物质。如生成CH3COOH、H2O、NH3·H2O、HClO等。

  ③生成挥发性物质。如生成CO2、SO2、H2S等。

  只要具备上述三个条件中的一个,离子互换反应即可发生。这是由于溶液中离子间相互作用生成难溶离子反应实验物质、难电离物质、易挥发物质时,都可使溶液中某几种、自由移动离子浓度减小的缘故。若不能使某几种自由移动离子浓度减小时,则该离子反应不能发生。如KNO3溶液与NaCl溶液混合后,因无难溶物质、难电离物质、易挥发物质生成,Na、Cl、K、NO3浓度都不减少,四种离子共存于溶液中,故不能发生离子反应。

  (1)非氧化还原型的离子反应条件:

  a.离子交换型:

  例如:Ag﹢+ Cl﹣= AgCl↓

  离子交换后要有沉淀、气体、弱电解质三者之一生成才能发生反应。

  b.双水解反应型:

  例如:2Al ³﹢+ 3CO3²﹣ + 3H2O = 2Al(OH)3↓ + 3CO2↑

  要生成更难溶解的物质或弱电解质才能发生离子反应。

  c.络合反应型:

  例如:Ag﹢+2NH3 → [Ag(NH3)2]

  生成比简单离子更稳定的络离子,离子反应才能进行。

  (2)氧化还原型离子反应条件:

  在电解质溶液中能满足"以强制弱"的氧化还原反应规律的反应,离子反应才能进行。离子反应条件例如:Cl­2 + SO3² ﹣+ H2O = 2Cl ﹣+ SO4²﹣ + 2H﹢

  ∵氧化性 还原性

  ∴此反应才能进行。

  难点:离子在溶液中大量共存的规律。

  即:向溶液中有关离子浓度减小的方向进行

  判断原则:在溶液中所有离子之间不能发生任何类型的反应,否则离子不能共存。

  例如:生成沉淀的:如Ba²﹢与SO4²﹣,CO3²﹣;Ag与Cl﹣,SO4²﹣

  (生成难电离的物质:H﹢与OH﹣;CH3COO与H﹢;NH4﹢与OH﹣;H﹢与F﹣)

  (生成气体(挥发性物质)如:H与CO3²﹣,S²﹣,SO3²﹣)

  发生氧化还原: (H﹢)KMnO4与I﹣,S²﹣;Fe²﹢与Fe³﹢

  发生中和反应:Fe²﹢,Al³﹢,Cu²﹢等是在溶液中显酸性的离子,OH﹣,CO3²﹣,HCO3﹣,SO3²﹣等在溶液里则显碱性,酸碱中和反应,则不可共存

  强氧化性离子:MnO4﹣ Cr2O7 ClO﹣ Fe²﹢ (H﹢)NO3﹣

  强还原性离子:S²﹣ I﹣ Fe HS Sn S2O3 SO3²﹣ HSO3﹣

  因发生氧化还原反应无法大量共存

  离子反应中,不可以拆开的物质有:单质、气体、沉淀、水、弱酸、弱碱、氧化物及绝大部分有机物(有机盐除外)

  常见有色离子:Fe^3+:棕黄色 Fe^2+:浅绿色 Cu^2+:蓝色 MnO4^-:紫色……

  1.由于发生复分解反应,离子不能大量共存

  (1)有气体产生。例如:CO3、SO3、S、HCO3、HSO3、HS等易挥发的弱酸的酸根与H+不能大量共存。

  (2)有沉淀生成。例如:Ba、Ca、Mg、Ag等不能与SO4、CO3等大量共存;Mg、Fe、Ag、Al、Zn、Cu、Fe等不能与OH大量共存;Pb与Cl,Fe与S、Ca2与PO4、Ag与Cl、Br、I等不能大量共存。

  (3)有弱电解质生成。例如:OH﹣、CH3COO﹣、PO4³﹣、HPO4²﹣、H2PO4﹣、F、ClO﹣、AlO、SiO3²﹣、CN、C17H35COO、等与H﹢不能大量共存;一些酸式弱酸根,例如:HCO3﹣、HPO4²﹣、HS、H2PO4﹣、HSO3不能与OH﹣大量共存;NH4与OH不能大量共存。离子反应器(4)一些容易发生水解的离子,在溶液中的存在是有条件的:

  ① 例如:AlO2、S²﹣、CO3²﹣、C6H5O等必须在碱性条件下才能在溶液中存在;

  ②再如:Fe²﹢、Al³﹢等必须在酸性条件下才能在溶液中存在。

  这两类离子不能同时存在在同一溶液中,即离子间能发生"双水解"反应。例如:3AlO²﹣十Al³﹢十6H2O=4Al(OH)3↓等

  典型双水解的条件;弱酸根、弱碱根离子对应的酸碱容易从体系中脱离。即生成沉淀、气体或同时生成两种沉淀

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第1个回答  2009-10-22
【定义】在水溶液或熔融状态能导电的化合物是电解质
*值得注意的是:能导电,一定是这个物质自身。比如说,SO2溶于水生成H2SO3.真正可以导电的是H2SO3,而不是SO2.所以SO2不是电解质
*电解质与非电解质旨在化合物这个范围内。
*不导电的不一定不是电解质。比如说当电解质浓度极小的时候(CaCO3溶液,!没有绝对的不溶)相当电阻极大。就相当开路。自然就不会出现导电的宏观现象了。比如,灯泡亮。
*能导电的不一定是电解质。像是金属啊

离子反应
有离子参加或生成的反应。
反应的条件:
*生成难溶的物质。如:BaSO4,AgCl,CaCO3
*生成气体或易挥发的物质。如:CO2,SO2,H2S等气体
*生成难电离的物质。如:生成H2O,弱酸,弱碱
(有没有发现和复分解反应发生的条件很像~呵呵)

我们刚学过哦~不过,我是高一的 = =本回答被提问者采纳
第2个回答  2009-10-22
把化合物放入水中或熔融状态下,能产生自由移动的离子的化合物,这个化合物叫电解质
有离子参加的化学反应。离子反应的本质是某些离子浓度发生改变

大量做题,和化学平衡一章紧密联系
总结规律
我现在是高二啊,正学这呢,呵呵呵,希望能帮上你
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