第2节 电解质 关于酸、碱、盐的水溶液为什么会导电的问题,从19世纪初就为科学界所关注。1834年,英国M.法拉第在论文《关于电的实验研究》中提出,在电解时溶液中的电流是由带电荷的分解产物传输的,他认为离子是在电流的作用下产生的。阿伦尼乌斯在研究高度稀释的电解质水溶液的电导时,发现电解质分子会自动离解,他先后于1883年和1887年发表了两篇论文——《电解质的导电性研究》和《关于溶质在水中的离解》,内容为酸、碱、盐在水溶液中自动地部分离解为带不同电荷的离子,而不需要借助电流的作用产生离子。同学们,你同意谁的观点呢? 研习教材重难点 【温故·知新】 在物质的分类中,我们将纯净物分为单质及化合物,而化合物又可分为氧化物、酸、碱、盐等。 根据物质的性质可以对物质进行分类,目的不同,标准不同,分类的方法也不相同。例如:根据在水溶液中或熔融状态下能否导电,可将化合物分为电解质和非电解质;根据在某些化学反应中的表现,可将反应物分为氧化剂和还原剂;根据被分散物质的颗粒大小,将混合物分为溶液、浊液和胶体。 研习点1 电解质的电离 1.酸、碱、盐的电离 (1)电离的概念:物质溶解于水或熔化时,离解成自由移动的离子的过程称为电离。 注意:电离的条件是在水的作用下或受热熔化,绝不能认为是通电。 【交流·研讨】 1.金属为什么能导电? 金属原子最外层电子数较少,受原子核的引力作用较小,容易失去而成为自由移动的带负电的电子,当金属导线接上电源以后,在电场的作用下,金属内部中带负电的电子由自由移动改为定向移动,电流便形成了。 2.氯化钠晶体和氯化钠溶液是否都能导电为什么酸、碱、盐溶液导电的前提和实质是什么 NaCl晶体不导电,NaCl溶液导电。因NaCl在水中可以电离出自由移动的离子。电离是电解质溶液导电的前提,实质是自由移动离子的定向移动。 (2)酸、碱、盐 电离时生成的阳离子全部是H+的化合物称为酸;电离时生成的阴离子全部是OH-的化合物称为碱;电离时生成的阳离子是金属阳离子(或NH4+离子)、阴离子全部是酸根离子的化合物称为盐。 (3)电离方程式:用离子符号和化学式来表示电解质电离的式子。如: H2SO4=2H++SO42-;NaOH=Na++OH-;NaHCO3=Na++HCO3- 电离的条件是在水溶液中或融化状态下,并不是在通电的条件下。 2.酸、碱、盐是电解质 (1)电解质与非电解质 在水溶液或熔化状态下能导电的化合物称为电解质;在水溶液和熔化状态下都不能导电的化合物称为非电解质。 说明:①电解质和非电解质都是化合物,单质既不属于电解质,也不属于非电解质。 ②电离是电解质溶液导电的前提。 ③能导电的物质不一定是电解质,如石墨等;电解质本身不一定能导电,如食盐晶体。 ④有些化合物的水溶液能导电,但因为这些化合物在水中或熔化状态下本身不能电离,故也不是电解质.如SO2、SO3、NH3、CO2等,它们的水溶液都能导电,是因为跟水反应生成了电解质,它们本身都不是电解质。 ⑤电解质溶液中,阳离子所带正电荷总数与阴离子所带负电荷总数是相等的,故显电中性,称电荷守恒。 【领悟·整合】 酸、碱、盐都是电解质,其溶液能导电是因为它们在溶液中发生了“电离”。电离的过程可以用“电离方程式”来表达。工农业生产中的许多化学反应是在电解质溶液里进行的,人类的生活,时时处处离不开电解质。 (2)强电解质与弱电解质 根据电解质在水溶液里电离能力的大小又可将电解质分为强电解质和弱电解质.能完全电离的电解质叫做强电解质,如强酸、强碱和绝大多数盐,只能部分电离的电解质叫做弱电解质,如弱酸、弱碱等。 (3)常见的电解质 ①强电解质 强酸:H2SO4、HCl、HNO3、HClO4、HBr、HI。强碱;NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2。大多数盐:NaNO3、NH4Cl、MgSO4等 ②弱电解质 弱酸:H2CO3、HF、CH3COOH、HClO、H2SO3、H2S、H3PO4等;弱碱:NH3·H2O、Cu(OH)2、Fe(OH)3、 Mg(OH)2等;水:H2O 【联想·发散】 电解质溶液导电性的强弱 电解质溶液导电能力的强弱只取决于在相同条件下溶液中自由离子的浓度和其所带电荷的多少。 说明:①难溶性盐(如CaCO3、BaSO4等)在水中的溶解度极小,导电能力很小,但由于它们是离子化合物,在水溶液中溶解的那部分能完全电离,故它们属于强电解质。 ②溶液导电性的强弱与电解质的强弱没有必然的联系。导电能力强的溶液不一定是强电解质的溶液,强电解质的溶液不一定导电能力强。 典例1:下列物质中,导电性能最差的是 A.石墨棒 B.盐酸溶液 C.熔融氢氧化钠 D.固体氯化钾 研析:物质导电性能的优差除与物质的本性有关外,还与物质的状态及外部条件有关。石墨及金属单质都是电的良导体。盐酸溶液中有自由移动的H+、Cl-,能导电。熔融NaOH中,因NaOH=Na++OH-也存在自由移动的阴阳离子,故也能导电。固体KCl虽为电解质,但因缺乏电离的条件,即在固体KCl中虽存在K+、Cl-,但因不能自由移动,故固体KCl不导电,导电性能最差。 答案:D 典例2:下列物质的水溶液能导电,但属于非电解质的是 A.CH3COOH B.Cl 研析:选项中的四种物质水溶液都能导电,但原因有所不同。CH3COOH和NH4HCO3均为电解质,Cl2和SO2水溶液能导电,是因为它们与水反应:Cl2+H2O=HCl+HClO,SO2+H2O=H2SO3,因生成物均为电解质,电解质和非电解质都是化合物,Cl2是单质,因此只有SO2为非电解质。 答案:D 研习点2 电解质在水溶液中的反应 1、电解质在水溶液中反应的实质 (1)离子反应:有离子参加的化学反应称为离子反应。如酸、碱、盐、氧化物之间的复分解反应、溶液中的置换反应等属于离子反应。 (2)实质:电解质在水溶液中的反应实质上都是离子反应。 (3)酸、碱、盐在溶液中发生复分解反应发生的条件:有难溶性物质生成,或有难电离的物质生成,或有易挥发性物质生成。总之,这类反应的特点就是向着降低某些离子的浓度或数目的方向进行。 【观察·思考】 稀硫酸与氢氧化钡在水溶液中的反应 向碱式滴定管和烧杯中分别注入0.2mol·L-1Ba(OH)2溶液和0.1mol·L-1稀硫酸各50mL,并向稀硫酸中滴加几滴石蕊溶液,按如图装置连接好。 ①按下开关接通电路,观察电流计指针偏转情况。 现象: 。 结论: 。 ② 挤压碱式滴定管胶管里的玻璃珠向烧杯中滴加Ba(OH)2溶液,观察溶液中的现象和电流计指针的变化情况。 现象: 。 结论: 。 ③思考以下几个问题: Ⅰ 稀硫酸与Ba(OH)2溶液反应的实质是什么? Ⅱ 该实验说明溶液的导电性与_______________________有关。 Ⅲ 如果把硫酸溶液改为醋酸溶液,Ba(OH)2溶液改为氨水,仍按照上述操作进行实验,将看到的现象是: 。 提示:①现象:电流计指针明显偏转。结论:硫酸是电解质,它溶于水时会发生电离。 ② 现象:电流计指针偏转先逐渐减小至接近0刻度,后来又逐渐增大。溶液由红色逐渐变为紫色,后来又由紫色逐渐变为蓝色。结论:稀硫酸与Ba(OH)2溶液发生了离子反应。 ③Ⅰ 稀硫酸与Ba(OH)2溶液反应的实质是稀硫酸电离出的H+和SO42-分别与Ba(OH)2电离出的OH-和Ba2+反应生成H2O和BaSO4沉淀的过程。 Ⅱ 单位体积溶液中所含离子所带电荷的多少。 Ⅲ 电灯首先由暗变亮,后来又略微变暗。 【品思·感悟】 酸、碱、盐在溶液中发生复分解反应的本质是:通过两种化合物相互接触,交换成份,使溶液中离子浓度降低。离子浓度降低的形式有:生成沉淀、生成气体、生成难电离的物质等。 2、离子方程式 (1)概念:用实际参加反应的离子的符号来表示离子反应的式子。 (2)意义:①表示化学反应的实质;②表示同一类型的离子反应。 (3)特征:①方程式中出现离子符号;②等号两边电荷总数相等(即电荷守恒)。 (4)离子方程式的书写方法: 方法1: ①“写”:写出反应物在水溶液中的电离方程式,明确溶液中存在的微粒。 ②“断”:判断电离出的微粒中哪些能够生成沉淀、水或气体。 ③“写”:综合①和②,写出离子方程式,并配平 ④“查”:检查离子方程式两边的原子个数是否相等,电荷总数是否相等。 方法2: ①“写”:写出正确的化学方程式。 ②“拆”:把易溶且易电离的物质拆写成离子形式,凡是难溶、难电离,以及气体物质均写成化学式。 ③“删”:删去反应前后不参加反应的离子。 ④“查”:检查离子方程式两边的原子个数是否相等,电荷总数是否相等。 说明:此方法的关键是第二步拆,能否可拆取决于该物质是否是电解质,是否符合电离的条件,是否完全电离,在体系中是否以离子形态大量存在。 【领悟·整合】 离子方程式不仅表示一定物质间的某个反应,而且还表示所有同一类的反应。例如:强酸、强碱之间的中和反应大都可以表示为:H++OH-=H2O。书写离子方程式时要注意:(1)易溶、易电离的物质(强酸、强碱、大多数可溶性盐)以实际参加反应的离子符号表示;(2)离子方程式两边的原子个数、电荷数均应相等。 3、几种重要离子的检验
【启发·引申】 离子的检验是中学化学实验的一项重要内容,同学们不仅要掌握常见离子的检验方法,更应该理解其原理。如检验Cl-最关键的问题是防止CO32-等离子对Cl-检验的干扰。因为CO32-也可以和Ag+反应生成白色的Ag2CO3沉淀,所以在检验之前要对溶液进行酸化,排除CO32-的干扰。选择的试剂是稀硝酸,它可以把CO32-转化成CO2气体逸出,然后再加入硝酸银溶液,如有白色沉淀生成,则证明有Cl-存在。 典例3:下列离子方程式中错误的是 A.铁跟稀硫酸反应 2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑ B.碳酸氢钙溶液跟盐酸反应 Ca(HCO3)2+2H+=Ca2++2H2O+2CO2↑ C.醋酸跟氢氧化钾溶液反应 CH3COOH+OH-=CH3COO-+H2O D.碳酸镁跟稀硫酸溶液反应 MgCO3+2H+=Mg2++H2O+CO2↑ 研析:解本题时采用正向思维,对每一个离子方程式进行分析。而每一个离子方程式都应与其化学方程式及实际情况相吻合,不能随意臆造。稀硫酸与铁反应生成二价铁,故A选项不正确;Ca(HCO3)2是可溶于水的盐,应写成离子,反应前后Ca2+的数目并没有变,因此离子方程式中不应出现Ca2+,故B选项也不正确;醋酸是弱酸,在离子方程式中应写成化学式;MgCO3难溶于水,不能写成离子,故C、D选项正确。 答案:A、B。 典例4:现有一包固体粉末,其中可能含有CaCO3、Na2CO3、Na2SO4、NaCl、CuSO4。进行如下实验:①溶于水得无色溶液;②向溶液中加入BaCl2溶液生成白色沉淀,再加盐酸时沉淀消失。根据上述实验现象推断: (1)一定不存在的物质是 ; (2)一定存在的物质是 ; (3)可能存在的物质是 ; (4)对于可能存在的物质的检验方法是(写出简要步骤和有关的离子方程式)__________________。 研析:根据“溶于水得无色溶液”的信息可知CaCO3和CuSO4一定不存在,因为CaCO3难溶于水,CuSO4溶于水得蓝色溶液;根据“向溶液中加入BaCl2溶液生成白色沉淀,再加盐酸时沉淀消失” 的信息可知Na2SO4一定不存在,因为假设有Na2SO4,生成的沉淀在加入盐酸后就不会消失,而这种易溶于稀盐酸的物质一定是BaCO3,则可判断Na2CO3一定存在;有无NaCl对整个过程和现象无影响,因此,无法判断NaCl的存在。 答案:(1)CaCO3、Na2SO4、CuSO4(2)Na2CO3(3)NaCl(4)取无色溶液少量于试管中,滴加足量稀HNO3,待气泡放尽后,加AgNO3试剂,看是否产生白色沉淀。若有,则含有NaCl,反之则无。2H++CO32-=CO2↑+H2O,Ag++Cl-=AgCl↓ 探究解题新思路 ▲ 基础思维探究 题型一、离子方程式的书写与正误判断 典例1:下列反应的离子方程式正确的是 A.碳酸氢钙溶液跟稀硝酸反应:HCO3-+H+=H2O+CO2↑ B.饱和石灰水跟稀硝酸反应:Ca(OH)2+2H+=Ca2++2H2O C.钠与水反应:Na+H2O=Na++H2↑+OH- D.碳酸钙溶于醋酸中:CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑ 研析:A选项,碳酸氢钙为可溶性盐,写成离子形式,硝酸为强酸,也写成离子形式,正确;B选项,Ca(OH)2虽为微溶物,但在饱和石灰水中,仍以离子形式存在,故应写成离子形式,错误;C选项,没有配平,错误;D选项,醋酸为弱电解质,应写成分子形式.综上分析。 答案:A 考向指南:离子方程式是基本化学用语之一,它揭示了化学反应的实质,是学习化学这门学科的一种重要工具。离子方程式的书写和正误辨析是中学阶段学生应掌握的一种基本技能,因而也是近年来高考的“热点”。离子方程式的正确书写应遵循客观事实,根据物质的性质与反应环境,具体分析,灵活运用。
题型二、离子共存问题 典例2:下列各组中的离子,能在溶液中大量共存的是: A.Ba2+、Na+、CO32-、OH- B.Mg2+、Ba2+、OH-、NO3- C.H+、K+、CO32-、SO42- D.Al3+、Fe3+、SO42-、Cl- 研析:A组中,Ba2++CO32-=BaCO3↓;B组中,Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓;C组中,2H++CO32-=CO2↑+H2O;D组中,各种离子能在溶液中大量共存。 答案:D。 方法导引:离子共存问题是高考的热点问题,凡是离子间能发生反应的均不能大量共存。因此,这类题实际上是对离子反应发生条件的考查。主要考查角度有:一看能否反应产生难溶物,如Mg(OH)2、CaCO3、Ca(OH)2等;二看能否反应产生挥发性物质,如CO32-、HCO3-与H+反应;三看能否生成弱电解质,如弱酸根与H+反应,H+与OH-反应生成水。同学们只要牢牢把握各类离子反应发生的规律,就能顺利解答此类题目。
题型三、常见离子的检验 典例3:某溶液中含有较大量的Cl-、CO32-、OH-等3种阴离子,如果只取一次该溶液就能够分别将3种阴离子依次检验出来,下列实验操作顺序正确的是 ①滴加Mg(NO3)2溶液;②过滤;③滴加AgNO3溶液;④滴加Ba(NO3)2溶液 A.①②④②③ B.④②①②③ C.①②③②④ D.④②③②① 研析:首先滴加足量Ba(NO3)2溶液,如果出现白色沉淀,证明有CO32-,同时除去CO32-;过滤后,在滤液中加入足量滴加Mg(NO3)2溶液,如果出现白色沉淀,证明有OH-,同时除去OH-;过滤后,滴加AgNO3溶液,如果出现白色沉淀,证明有Cl-。 答案:A。 总结提升:根据某些离子反应会出现气体、沉淀等特征的现象,可进行离子的鉴别。离子鉴别是离子反应的重要应用之一。本题要求只取一次溶液,将Cl-、CO32-、OH-等3种阴离子鉴别出来,有一定难度。如果先加Mg(NO3)2溶液,CO32-、OH-都会与其反应。如果先加AgNO3溶液,则Cl-、CO32-、OH-等3种阴离子都能与其反应,无法鉴别。因此,此类题目对检验顺序有较高的要求。
▲ 综合思维探究 题型一、学科内综合题 典例4:有一包从海水获得的粗盐,已经经过初步的提纯。课外活动小组对它的成分进行探究。根据海水的成分和初步提纯的实验操作,估计该粗盐可能还含有的杂质是CaCl2和MgCl2。现用实验验证这种推测,并完成实验报告: 实验目的: 。
研析:题中实验目的就在所给的信息中,“估计该粗盐可能还含有的杂质是CaCl2和MgCl2”这句话告诉我们接下来要做的实验就是要验证粗盐中是否含有氯化钙、氯化镁。第一个实验结论说明该粗盐中没有MgCl2,那就想能用来验证MgCl2的方法,考虑到含有氯化钠的因素,只能选择一种碱溶液,另外碱与盐要能反应的话必须在水溶液中,所以首先要将样品溶于水。加入碱溶液后无白色沉淀,则说明该粗盐中没有MgCl2。排除MgCl2后,CaCl2可以用碳酸盐检验。 答案:实验目的:验证粗盐中是否含有氯化钙、氯化镁。①溶于水中,NaOH,无白色沉淀;②Na2CO3,该粗盐中有CaCl2。 方法导引:这类实验报告题解题时,1 看清实验的主要目的是什么,一般这在所给信息中或者是在实验报告的部分已知内容中有提示。2 根据报告中各项内容,考虑实验的步骤。
题型二、思维转换题 典例5:(1)向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至中性,请写出发生反应的离子方程式: 。 (2)在以上中性溶液中,继续滴加Ba(OH)2溶液,请写出此步反应的离子方程式: 。 研析:因为NaHSO4是二元强酸的酸式盐,可以理解成全部电离。 方法1:当反应后溶液呈中性时其反应式是2 NaHSO4+Ba(OH)2=BaSO4↓+Na2SO4+2H2O,离子反应式是Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O。此时溶液中只有Na2SO4溶液,加入Ba(OH)2溶液的离子反应式为Ba2++SO42-=BaSO4↓。 方法2:①写出反应物在水溶液中的电离方程式:NaHSO4=Na++H++SO42-;Ba(OH)2=Ba2++2OH-。 ②判断电离出的微粒中哪些能够生成沉淀、水或气体:其中SO42-与Ba2+、H+与OH-可以反应。 ③综合①和②,写出离子方程式,并配平:假设NaHSO4为2mol,则中和到中性只需Ba(OH)21mol,其离子方程式为,Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O。反应后硫酸根离子剩余,因此,续滴加Ba(OH)2溶液的离子方程式为Ba2++SO42-=BaSO4↓。 ④“查”:检查离子方程式两边的原子个数是否相等,电荷总数是否相等。 方法3:把NaHSO4溶液假想成Na2SO4溶液与H2SO4溶液的混合溶液,则向其中逐滴加入Ba(OH)2溶液至中性,就相当于只与其中的H2SO4溶液反应,而继续滴加Ba(OH)2溶液,则相当于与其中的Na2SO4溶液反应。 答案:(1)Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O;(2)Ba2+ +SO42-=BaSO4↓ 方法导引: 对于离子方程式的书写,教材中给出了两种书写方法。方法1:写、断、写、查;方法2:写、改、删、查。这两种方法各有特点,同学们都应该掌握。至于方法3,则属于一个特例,只适用与本题。对于本题来说,属于与“量”有关的,即两种反应物的比值不同,离子方程式也不同,这类题目要特别注意哪个过量,哪个不足。
题型三、实验操作题 典例6:用实验确定其酸HA是弱电解质。两同学的方案是: 甲:①称取一定质量的HA配制0.1 mol/L的溶液100 mL; ②用pH试纸测出该溶液的pH,即可证明HA是弱电解质。 乙:①用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸,分别配制pH=1的两种酸溶液各100 mL; ②分别取这两种溶液各10 mL,加水稀释为100 mL; ③各取相同体积的两种稀释液装入两个试管,同时加入纯度相同的锌粒,观察现象,即可证明HA是弱电解质。 (1)在两个方案的第①步中,都要用到的定量仪器是 。 (2)甲方案中,说明HA是弱电质的理由是测得溶液的pH 1(选填>,<,=);乙方案中,说明HA是弱电解质的现象是 (多选扣分)。 (a)装HCl溶液的试管中放出H2的速率快; (b)装HA溶液的试管中放出H2的速率快; (c)两个试管中产生气体速率一样快。 (3)请你评价:乙方案中难以实现之处和不妥之处。 (4)请你再提出一个合理而比较容易进行的方案(药品可任取),作简明扼要表述。 研析:该题是从验证某酸是弱电解质的课题出发,涉及到实验、理论、元素化合物、pH的简单换算等知识,同时也考察了同学研究性学习的能力。 (1)配制一定物质的量浓度的溶液所必需的定量仪器是容量瓶,但必须要求同学指出容量瓶的容量(100 mL)。 (2)甲方案中,0.1 mol/L的某弱酸HA,由于它部分电离,H+浓度小于0.1 mol/L,pH>1。乙方案中,将两种溶液分别稀释到原来体积的10倍时:弱酸HA电离度增大,H+的物质的量增加;而强酸HCl中H+的物质的量不变。因此,在两种稀释液中同时加入纯度相同的锌粒后,装HA溶液的试管中因H+的物质的量浓度大,所以放出H2的速率快。 (3)此题可以从实验的条件入手,就迎刃而解了。乙方案中,要求配制某一定pH的弱酸溶液,但影响溶液pH的因素很多,如温度变化等,导致配制的溶液的pH不稳定。因此配制pH=1的弱酸HA溶液难以实现。不妥之处,因为是液体与固体反应,固体的表面积对反应速率的影响大,仅仅用反应产生气体的速率来判断溶液中H+浓度的大小,说服力不强。 (4)要证明某酸是弱酸还有很多方法。如:配制NaA的盐溶液,再测量溶液的pH,pH>7,说明HA是弱酸。 答案:(1)100mL容量瓶 (2)>b (3)配制pH=l的HA溶液难以实现;不妥之处在于加入的锌粒难以做到表面积相同。(4)配制NaA溶液,测其pH值>7即证明HA是弱电解质 总结提升:试题要求考生用研究性学习的思路考虑问题,提出更优的实验方案,用整体的思维去考虑问题,体现了学生学习的综合能力。该题要求既有基本知识,又要有扎实的研究性学习的意识,是一个很好的考题。本题还有一点也很重要,反映的是在评卷答案上:本题解答若操作简单、现象明显、不是化学教材中讲过的常规方法应属创新,经认可后可给予奖励。可见,研究性学习应该体现在教学、学习的各个方面,不仅是为了考试,更重要的是在研究性学习中提高学生的能力。
▲ 创新思维探究 题型一、开放探究题 典例7:小明等同学为了探究酸、碱、盐溶液的导电性,设计了如下实验: 1.在5只250mL烧杯分别加入浓度均为0.1mol·L-1的盐酸、CH3COOH溶液、NaOH溶液、NaCl溶液、氨水各150mL。 2.在5种溶液中分别放入相同规格的石墨电极,按下图连接好。 3.接通电源,仔细观察现象。 现象1:五个灯泡都亮起来。 结论: 。 现象2:盐酸、氯化钠、氢氧化钠溶液对应的灯泡较亮,醋酸、氨水对应的灯泡较暗。 结论: 。 思考: 1.酸、碱、盐溶液导电与金属导电的原理是否相同,为什么? 2.同学们为了探究不同电解质之间电离能力的差异,设计了上述实验,通过观察灯泡的明亮程度,判断电解质的电离能力大小,为此必须控制其他能影响灯泡亮度的一些因素,使之保持一致,从而不影响灯泡的明亮程度。在本实验中,采取了哪些主要措施来控制其他因素对灯泡亮度的影响?(写出三条即可) 。 3.小明同学根据现象2得出一个结论:氯化氢、氯化钠、氢氧化钠是强电解质,醋酸、一水合氨是弱电解质。你同意他这个观点吗?为什么? 。 4.为了进一步探究氯化氢等化合物是强电解质,小红同学在老师的帮助下测定了0.1mol·L-1的盐酸中的氢离子浓度,通过对结果的分析,即可得出结论。说明氯化氢是强电解质的理由是:测得溶液中的氢离子浓度 0.1mol·L-1(选填>、<、=)。 5.同学们在实验的基础上,进一步查阅资料得知:一般来说, 是强电解质, 是弱电解质。根据以上结论推测:如果将上述实验中的醋酸和氨水混匀,然后分别盛放在原来的烧杯中。接通电源,可以观察到的现象是: A.与混合前无任何区别。 B.5只灯泡都亮起来,亮度完全相同。 C.只有盐酸、氯化钠、氢氧化钠溶液对应的灯泡亮起来,另外两只不亮。 D.5个灯泡都亮起来,盐酸、氯化钠、氢氧化钠溶液对应的灯泡较亮,另外两只略暗,但明显比混合前明亮。 研析:4.盐酸是一元酸,如果氯化氢的浓度和它电离出来的H+浓度相等,即可说明氯化氢在水溶液中完全电离,属于强电解质;5.醋酸和一水合氨是弱电解质,其溶液导电能力较弱,但两者混合后生成的醋酸铵属于强电解质,溶液导电能力比原来明显增强,但由于体积增大了一倍,因此,导电能力比盐酸、氯化钠、氢氧化钠溶液略差,D所述现象正确。 答案:现象1结论:酸、碱、盐都是电解质,它们溶于水时会发生电离。 现象2结论:醋酸、一水合氨的电离程度较小,是弱电解质。氯化氢、氯化钠、氢氧化钠的电离程度较大。 思考1:不完全相同。金属导电是因为其内部具有自由电子,在电场作用下自由电子可以定向移动;而酸、碱、盐溶液导电是因为它们在水中发生了电离,在电场作用下,电离出的阴、阳离子可以作定向移动。 思考2:电解质溶液的浓度和体积相等、电极的材料和间距相同、两极的电压相等、灯泡的规格相同。 思考3:不同意,醋酸、一水合氨的电离程度较小,肯定是弱电解质。虽然氯化氢、氯化钠、氢氧化钠的电离程度较大,但不能说明它们一定完全电离,也就是说,不能说明它们是强电解质。 思考4:=。 思考5:强酸、强碱和大部分盐;弱酸、弱碱和少部分盐;D 启发引申:本题在课本38页联想·质疑第一个实验的基础上,进行了适当的拓展。一方面在原来盐酸、氯化钠、氢氧化钠溶液的基础上增加了醋酸、氨水两种溶液,同学们在做题过程中可利用对比的方法研究、学习并体会强、弱电解质的异同点;另一方面,设置的问题由浅入深,同学们在做题过程中应认真的思考,达到巩固所学知识,拓展视野的目的。
题型二、社会热点题 典例8:某河道两旁有甲乙两厂。它们排放的工业废水中,共含K+、Ag+、Fe3+、Cl-、OH-、NO3- 六种离子。 甲厂的废水明显呈碱性,故甲厂废水中所含的三种离子是 、 、 。 乙厂的废水中含有另外三种离子。如果加一定量 (选填:活性炭、硫酸亚铁、铁粉)。可以回收其中的金属 (填写金属元素符号)。 另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合,可以使废水中的 (填写离子符号)转化为沉淀。经过滤后的废水主要含 ,可用来浇灌农田。 研析:甲厂排放的废水明显呈碱性,一定含有OH-,与OH-可以共存的离子只有K+、Cl-、OH-、NO3-,考虑到Ag+与Cl-不能共存,所以甲厂废水中所含的三种离子是K+、Cl-、OH-,乙厂的废水中含有Ag+、Fe3+、NO3-。在乙厂的废水中加入一定量铁粉可得到Ag,甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合,Ag+与Cl-,Fe3+与OH-可反应生成AgCl和Fe(OH)3沉淀。经过滤后的废水主要含KNO3,可用来浇灌农田。 答案:OH-,Cl-,K+;铁粉;Ag;Ag+,Fe3+,Cl-,OH-;KNO3 总结提升:本题结合人们普遍关注的社会热点——污水处理问题,将化学知识与工业生产、环境保护中的废水处理等背景融合一起,使纯粹试题情境化、现实化。能够使所学知识运用于实际情景,体现了“学有所用”的思想。在解答过程中,要注意在接受新信息后,如何调用与这些新信息有关的旧知识,并使之与新信息结合,找出解题的知识基础,迅速形成正确的解题思路。
▲ 高考思维探究 【考题1】(2005上海化学-16)欲使0.1 mol / L的NaHCO3溶液中c(H+)、c( CO32-)、c( HCO3-)都减少,其方法是 A.通入二氧化碳气体 B.加入氢氧化钠固体 C.通入氯化氢气体 D.加入饱和石灰水溶液 研析:A中通入二氧化碳气体后,二氧化碳可以与水反应生成碳酸,碳酸可以电离出部分氢离子,使c(H+)增大,不符合题意;B中加入氢氧化钠固体后,氢氧根离子可以与HCO3-反应生成CO32-,使c( CO32-)增大,不符合题意;C中通入氯化氢气体后,氯化氢电离出大量的H+,使c(H+)增大,也不符合题意;D中加入饱和石灰水溶液后,氢氧根离子一方面中和H+,使c(H+)减少,另一方面可以与HCO3-反应生成CO32-,使c( HCO3-)减少,生成的CO32-和原来的CO32-都可以与钙离子反应生成碳酸钙沉淀,使c( CO32-)减少,符合题意。 答案:D。 考向指南:离子反应是中学化学中一类重要的反应类型,在生活、生产中有重要的应用,也是高考的重要考点。本题综合考察酸、碱、盐之间的相互反应问题,而此类问题是离子反应中的基础问题,也是重点问题,希望同学们熟练掌握。 【考题2】(2004全国-11)下列离子方程式正确的是 A.澄清的石灰水与稀盐酸反应Ca(OH)2+2H+=Ca2++2H2O B.钠与水的反应Na+2H2O=Na++2OH-+H2↑ C.铜片插入硝酸银溶液中Cu+Ag+=Cu2++Ag D.大理石溶于醋酸的反应CaCO3+2CH3COOH=Ca2++2CH3COO-+CO2↑+H2O 研析:A中Ca(OH)2属于强电解质,应写成离子的形式;B中钠与水反应的离子方程式电荷没有配平;C中离子方程式电荷也没有配平。 答案:D。 方法导引:离子方程式的书写是中学化学中的一项重要内容,也是高考的常考题。判断一个离子方程式是否正确,可以从以下几个方面入手:①是否符合实际情况;②微粒书写形式是否正确;③是否配平。 【考题3】(2005全国-27)A、B、C、D、E 5瓶透明溶液,分别是HCl、BaCl2、NaHSO4、Na2CO3、AgNO3中的一种。 ① A与B反应有气体生成 ② B与C反应有沉淀生成 ③ C与D反应有沉淀生成 ④ D与E反应有沉淀生成 ⑤ A与E反应有气体生成 ⑥ 在②和③的反应中生成的沉淀是同一种物质 请填空: (1)在②和③的反应中,生成的沉淀物质的化学式(分子式)是 。 (2)A是 ,B是 ,C是 , D是 ,E是 。 (3)A与E反应的离子方程式是 。 研析:根据⑥中“在②和③的反应中生成的沉淀是同一种物质”这一信息可知,B与D中必然含有相同的离子,容易推断出它们是HCl或BaCl2,都可与银离子反应生成AgCl沉淀;因此,C必然是AgNO3;再根据①,A与B反应有气体生成,推断B一定是HCl;那么,D是BaCl2;A是Na2CO3;剩余的一种物质,也就是NaHSO4就是E。 答案:(1)AgCl (2)A:Na2CO3 B:HCl C:AgNO3 D:BaCl2 E:NaHSO4。(3)CO32-+2H+=H2O+CO2↑ 总结提升:离子反应不仅代表一个反应,而且能表示所有同一类型的反应。本题第一小题实际上考查的就是这一点,同时也为下面的题目做了铺垫。这也提醒同学们,做这类题,最关键的是找准突破口。此题的突破口是⑥,然后根据所学知识,顺藤摸瓜,即可找出答案,但具体的途径不一定完全相同。同学们可以多尝试几种不同的方法,达到锻炼自己能力,巩固知识的目的。另外,要注意的是NaHSO4在溶液中完全电离,它与Na2CO3溶液的反应实质上是氢离子与碳酸根离子的反应,只有认识到这一点,才能准确写出相应的离子方程式。
开拓学习新视野 ▲ 课标知识拓展 【思想方法】 检查离子方程式是否正确的方法 (1)根据物质反应的客观事实: 例:铁与稀盐酸反应。2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑(错误); Fe+2H+=Fe2++H2↑(正确) (2)必须遵守质量守恒定律 例:钠与水的反应。Na+H2O=Na++OH-+H2↑(错误); 2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑(正确) (3)必须遵守电荷平衡原理 例:铜与硝酸银溶液的反应。 Cu+Ag+=Cu2++Ag(错误);电荷数:左边≠右边 Cu+2Ag+=Cu2++2Ag(正确);电荷数:左边=右边 (4)必须遵守定组成原理(即阴、阳离子的配比关系) 例:Ba(OH)2溶液和稀H2SO4混合 Ba2++OH-+H++SO42-=BaSO4↓+H2O Ba(OH)2中,Ba2+与OH-组成之比为1∶2,H2SO4中H+与SO42-组成之比为2∶1;而离子方程式中,Ba2+与OH-组成之比为1∶1,H+与SO42-组成之比也为1∶1,与实际情况不符,所以该方程式错误。 Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O(正确) 【专题放送】 常见鉴别题的类型及其解答关键 鉴别题是高考中的常见题型,鉴别题的解答原则是以最简的方法,最少的试剂,用最少的步骤,具有最明显的现象,以达到简便、快速、正确的最佳鉴别效果。从解题要求角度可把常见的鉴别题分成三类:即不用外加试剂类型,限用一种试剂类型,任加试剂类型。明确解题关键是正确解题的前提,而解答三类鉴别题的关键之处各不相同,现分别进行分析。 一、不用外加试剂类型 解题关键:精选方法 常用方法有:①观察法:根据待鉴物的颜色、状态、挥发性差异来鉴别。②加热法:利用加热时产生的不同现象来鉴别。③借用试剂法:先观察各种待鉴物,鉴出一种物质,再用此物作试剂来鉴别其余物质。④相互作用法:依据待鉴物溶液两两混和时所产生的不同反应现象来鉴别。 解这类鉴别题要善于根据不同物质的性质精选一种最简单的方法。 例1:不用外加试剂鉴别下列四种溶液:① NaOH ② KCl ③ CuSO4 ④ MgCl2 解析:此题仅用观察法不能完全鉴别出来,应采用借用试剂法,先通过观察将蓝色溶液CuSO4 鉴别出来,再用CuSO4溶液作为试剂,根据NaOH溶液与CuSO4溶液作用产生Cu(OH)2蓝色沉淀这一性质鉴别出NaOH溶液,最后利用已鉴别出的NaOH溶液与MgCl2溶液作用产生Mg(OH)2白色沉淀这一性质鉴别出MgCl2溶液,无明显现象的为KCl溶液。 二、限用一种试剂类型 解题关键:巧选试剂 可根据如下思路巧妙地选择试剂。先分析指示剂能否鉴别,如不能则照下列两个原则去选择: ①以“阴”选“阳”,即分析待鉴物中阴离子选择一种与之有明显现象产生的试剂阳离子来鉴别。常用的阳离子有:H+、 Ag+、Ba2+、NH4+、Fe3+、Cu2+等 ②以“阳”选“阴”即分析待鉴物中阳离子选择一种与之有明显现象产生的试剂阴离子与①中选出的阳离子组合起来则是所需求的鉴别试剂。这里常用的阴离子有OH-、CO32-、Cl-等。 例2:现有KCl、Na2CO3、Ba(NO3)2三瓶溶液,试用一种试剂将它们一次鉴别开来,这种试剂是什么? 解析:K+、Na+、Ba2+三种阳离子中可选用SO42-来鉴别Ba2+离子、Cl-、CO32-、NO3-三种阴离子中可选用H+来鉴别CO32-,故所选用试剂为H2SO4 三、任加试剂类型 解题关键:优选方案。 对于选用什么样的试剂,选几种试剂鉴别都没有限制,因而给学生留下了很大的思维空间,往往会有多种解法。只要试剂灵敏度高、反应现象明显、方法简便可行,答案简明扼要,都符合要求。但必须注意优选最佳方案这个关键。 例3:鉴别稀盐酸、石灰水、氢氧化钠三种溶液。 分析:三种物质中石灰水和氢氧化钠溶液为碱溶液,稀盐酸为酸,用指示剂可鉴别出酸和碱,在两种碱溶液中可根据Ca2+能与CO32-作用产生白色CaCO3沉淀,故可用Na2CO3溶液来鉴别。这样分两步采用两种试剂来鉴别。但此题可用一种试剂——Na2CO3溶液一次性将三种溶液鉴别出来,此方案最佳。 ▲ 多彩化学漫步 胃酸过多怎么办? 胃是人体消化系统中的关键部位,它容纳了我们吃下的一切食物,肩负着重要的消化任务。胃通过两种途径来完成对食物的消化任务。一是利用胃粘膜分泌出的胃液(其中含有胃蛋白酶)将食物消化,使蛋白质降解为易于吸收的物质;二是利用胃液中的胃酸(0.2%~0.4%的盐酸),杀死食物里的细菌,确保胃和肠道的安全,同时增加胃蛋白酶的活性,帮助消化。可见胃酸对于人体来说是十分重要的。 但是人体中胃酸的量不能过多或过少,它必须控制在一定的浓度范围内(即0.2%~0.4%)。否则,当胃酸过多时就会出现“咯酸水”“烧心”“胃部隐隐作痛”等症状,严重的会降低食欲,消化不良,进而引发胃溃疡等多种形式的胃病。胃酸过少时,也会使消化作用减退,从而导致营养不良或恶性贫血。 问题1.当胃酸过多时能否吃一些氢氧化钠进行中和呢 问题2.医生通常是用“小苏打片”进行治疗胃酸过多,请写出相应的离子方程式。 问题3.当患者由于胃酸过多引起胃溃疡甚至胃穿孔时,医生则禁止其服用小苏打,想一想这是为什么 多彩化学漫步 问题1.不能,因为氢氧化钠具有强烈的腐蚀作用,服用时会严重损伤消化道,造成恶果。 问题2.小苏打的成分是碳酸氢钠,它能跟胃液中的酸发生离子反应,从而中和过多的胃酸:HCO3-+H+=CO2↑+H2O。 问题3.因服用小苏打会产生大量CO2气体,会加速穿孔。 优化考题新演练 一、理解与应用 1.下列物质属于电解质的是 A.氨 B.氯化氢 C.硫酸钡 D.铜 1.研析:此题考查电解质的概念。因为发生化学反应生成物导电的是非电解质,所以A中NH3不符合题意,即要求电解质须本身电离;单质既不是电解质也不是非电解质,因此D中铜不符合题意。 答案:B、C 2.下列电离方程式中,错误的是 A.Al2(SO4)3=2Al3++3SO42- B.NaOH=Na++OH- C.HI=H++I- D.Na2CO3=Na++CO32- 2.研析:D中Na+和电荷都不守恒,正确的电离方程式是Na2CO3=2Na++CO32-。 答案:D。 3.下列反应完成后没有沉淀的是 A.BaCl2溶液与Na2CO3溶液加足量稀CH3COOH B.Ba(OH)2 溶液与KNO3溶液加足量稀H2SO4 C.AgNO3溶液与Na2CO3溶液加足量稀HCl D.AgNO3溶液与FeCl3溶液加足量稀HNO3 3.研析:A:BaCl2溶液与Na2CO3溶液先反应生成BaCO3沉淀,加足量稀CH3COOH后,BaCO3沉淀溶解;B:Ba(OH)2 溶液与KNO3溶液不反应,加足量稀H2SO4,生成BaSO4沉淀;AgNO3溶液与Na2CO3溶液反应生成Ag2CO3沉淀,加足量稀HCl后Ag2CO3沉淀可转化成AgCl沉淀;AgNO3溶液与FeCl3溶液反应生成AgCl沉淀,加足量稀HNO3后,沉淀不溶解。 答案:A 4.下列离子方程式中不正确的是 A.亚硫酸钡与盐酸反应:BaSO3+2H+=Ba2++SO2↑+H2O B.氯气与水反应:Cl2+H2O=2H++Cl-+ClO- C.澄清的石灰水跟盐酸反应:H++OH-=H2O D.亚硫酸氢钠溶液与NaOH溶液反应:HSO3-+OH-=SO32-+H2O 4.研析:判断离子方程式的正误应注意①是否符合客观实际;②应该用化学式表示的(气体、沉淀、水、弱酸、弱碱、氧化物、单质等)是否写对,应该删掉的离子是否删去;③是否配平,电子转移是否合理。据此检查各选项,A、C、D正确.B错,因为HClO是弱酸,不能拆开写。正确的写法为:Cl2+H2O=H++Cl-+HClO 答案:B 5.下列各组离子中的离子,能在溶液中大量共存的是 A.Na+、Mg2+、Cl-、OH- B.H+、Ca2+、CO32-、NO3- C.Cu2+、K+、SO42-、NO3- D.Na+、HCO3-、OH-、Ca2+ 5.研析:溶液中大量共存的离子必须相互不起反应。 A中Mg2+和OH-能起反应生成Mg(OH)2; B中H+和CO32-、Ca2+和CO32-都能起反应; C中可以; D中HCO3-和OH-、Ca2+和OH-都能起反应。 答案:C 6.下面所列物质中,属于强电解质的是 (填序号,下同),属于弱电解质的是 ,属于非电解质的是 。 ①碘化钾 ②乙醇 ③醋酸 ④氨气 ⑤蔗糖 ⑥氢硫酸 ⑦硫酸氢钠 ⑧氯气 ⑨ 碳酸钡 6.研析:本题主要考查强、弱电解质的概念,同时兼顾对非电解质的考查。从强、弱电解质的概念可以看出,二者的最大区别是其在水溶液里的电离程度,完全电离的是强电解质,部分电离的是弱电解质。区分电解质的强弱不能从物质的溶解性大小和导电能力强弱入手,即导电力弱的,溶解性小的物质的水溶液也有可能是强电解质的水溶液,只要这种电解质在水溶液里完全电离。如:BaCO3难溶于水,其水溶液的导电能力很弱,但溶解的BaCO3却是完全电离的,因而它是强电解质。醋酸易溶于水,其水溶液的导电能力比同样条件下的BaCO3溶液强的多,但溶于水的醋酸分子只有一部分发生了电离,所以醋酸是弱电解质。就本题而言,①⑦⑨属于盐,是强电解质;③⑥属于弱酸,它们都是弱电解质;②④⑤是非电解质;⑧既不是电解质,也不是非电解质。 答案:①⑦⑨ ③⑥ ②④⑤ 二、拓展与创新 7.某同学拟用氯化钙固体、碳酸钠溶液和稀硝酸等试剂,先制得碳酸钙,最终制得纯净的硝酸钙晶体。 (1)写出制取过程中反应的离子方程式: 、 (2)请帮助该同学完成下列实验操作步骤(不要求回答使用的仪器) ①用蒸馏水完全溶解CaCl2后,加入 。②将反应后的混合物过滤,并用适量蒸馏水洗涤沉淀至无Cl-。 ③加入 ,使沉淀完全溶解。④ ,得到纯净的硝酸钙晶体。 7.答案:(1)Ca2++CO32-=CaCO3↓ CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O; (2)①碳酸钠溶液 ③稀硝酸 ④蒸发 结晶 8.长期烧水的壶内侧会有一层黄色的固体物质附着,即水垢[主要成分是CaCO3和Mg(OH)2].水垢的产生会造成传热能力减弱而使大量热损失,因此水垢应定期除去.请用家中必备物质设计一套除垢方案,并写出涉及的离子方程式。 8.研析:CaCO3和Mg(OH)2属于盐类、碱类物质,它们均能与酸发生反应,家庭中应选择醋酸。 答案:将食醋(或白醋)注入壶中,浸泡一段时间,当观察到水垢消失时,将液体倒出,用清水冲净。 CaCO3+2CH3COOH=Ca2++2CH3COO-+H2O+CO2↑ Mg(OH)2+2CH3COOH=Mg2++2CH3COO-+2H2O 三、综合与探究 9.向硝酸银溶液中加入盐酸,直到反应完全为止,结果反应后溶液的质量恰好等于原硝酸银溶液的质量,求盐酸的质量分数 9.研析:(守恒法)题设条件下发生的反应为: AgNO3+HCl=AgCl↓+HNO3 根据质量守恒定律: m(AgNO3溶液)+m(盐酸)=m(AgCl沉淀)+m(HNO3溶液) 由题意:m(HNO3溶液)=m(AgNO3溶液) 则:m(盐酸)=m(AgCl沉淀) 再根据Cl原子守恒可得盐酸中HCl的质量分数: w(HCl)= 答案:0.254(或25.4%) 10.在硝酸铅[Pb(NO3)2]的稀溶液中滴入几滴稀硫酸,生成白色PbSO4沉淀,再滴入数滴饱和醋酸钠溶液,微热并不断搅动,沉淀慢慢溶解.以上发生的都是复分解反应,写出反应过程的离子方程式 、 ,试推测第二步离子反应发生的原因是 。 10.研析:题中已知了反应都是复分解反应,而此类离子反应的发生条件为①有难溶物生成,②有挥发性物质生成,③有弱电解质生成.第一步离子反应已给出了PbSO4沉淀,则离子方程式为Pb2++SO42-=PbSO4↓。第二步按复分解反应的规律可写出化学方程式为:PbSO4+2CH3COONa=(CH3COO)2Pb+Na2SO4,产物中无难溶物、无挥发性物质,则推测(CH3COO)2Pb一定为弱电解质,故离子方程式为:PbSO4+2CH3COO-=(CH3COO)2Pb+SO42-。 答案:Pb2++SO42-=PbSO4↓;PbSO4+2CH3COO-=(CH3COO)2Pb+SO42-;生成了弱电解质。 本节答案解析与研读 本节教材课后习题(P79) 1.答案: (1)HCl、CH3COOH、HNO3、H2SO4、HClO、NaOH、Ca(OH)2、NH3·H2O、NaCl、NaClO、AgCl、BaSO4、CaCO3(2)电离,导电,电解质,离子反应。(3)K+、Cl-,Ag+、NO3-。因为:KCl=K+ + Cl-,AgNO3=Ag++NO3-。(4)Ag++Cl-=AgCl↓(5)NaCl+AgNO3=NaNO3+AgCl↓,NH4Cl+AgNO3=NH4NO3+AgCl↓,HCl+AgNO3=HNO3+AgCl↓ (6)
2.答案:(1)Ba2++SO42- =BaSO4↓(2)H++OH-=H2O(3)CO32-+2H+=H2O+CO2↑(4)CuO+2H+=Cu2++H2O 3.答案:(1)c(OH-)=0.1 mol/L (2)c(H+)=0.2 mol/L 4.答案:(1)取少量废液,滴入少量NaCl溶液,如果生成白色沉淀,证明废液中含有Ag+: Ag++Cl-=AgCl↓;静置,向上层清夜中滴入少量Na2SO4溶液, 如果生成白色沉淀,证明废液中含有Ba2+:Ba2++SO42- =BaSO4↓;继续向上层清夜中滴入少量NaOH溶液, 如果生成蓝色沉淀,证明废液中含有Cu2+:Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓。 (2)先加入Na2SO4溶液:Ba2++SO42- =BaSO4↓、2Ag++SO42- =Ag2SO4↓;再加入生石灰:CaO+H2O=Ca(OH)2↓、Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓、Ag++OH-=AgOH↓,2AgOH=Ag2O+H2O。 |
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