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溶液的行为

物质的反应

电离和电解质

电解质和非电解质

电解质:在水溶液中熔融状态下导电的化合物

非电解质:在水溶液中熔融状态下都不导电的化合物

  • 常见的电解质:酸、碱、盐、金属氧化物、水。

  • 常见的非电解质:非金属氧化物(除了水)、\(\ce{NH3}\)、部分有机物。

  • 注意,单质和混合物无权参与电解质和非电解质的分类。

注意区分:能导电的物质有酸碱盐的水溶液、熔融的碱性氧化物、石墨和金属、\(\ce{Fe(OH)3}\) 胶体。

强电解质

在水中完全电离的电解质,称为强电解质。

常见的强电解质有:强酸、强碱、大部分盐、活泼金属氧化物(\(\ce{Na2O,Na2O2,CaO}\))。

六大强酸:氢氯酸 \(\ce{HCl}\)、氢溴酸 \(\ce{HBr}\)、氢碘酸 \(\ce{HI}\)、硫酸 \(\ce{H2SO4}\)、硝酸 \(\ce{HNO3}\)、高氯酸 \(\ce{HClO4}\)

高氯酸是自然界最强的含氧酸,详见原子周期律部分。

四大强碱:\(\ce{KOH,NaOH,Ca(OH)2,Ba(OH)2}\)

弱电解质

在水中不完全电离的电解质,称为弱电解质。

常见的弱电解质有:弱酸、弱碱、极少数盐(\(\ce{HgCl2,HgCl,(CH3COO)2Pb}\) 醋酸铅)、不活泼金属氧化物、水。

要注意的是,氢氧化镁 \(\ce{Mg(OH)2}\) 属于中强碱,其属于强电解质还是弱电解质有争议。

电离方程式的书写

强电解质用横线连接,例如:

\[ \ce{NaCl \ceq Na+ + Cl-} \]
\[ \ce{H2SO4 \ceq 2H+ + SO4^2-} \]
\[ \ce{Ba(OH)2 \ceq 2OH- + Ba^2+} \]
\[ \ce{FeSO4 \ceq Fe2+ + SO4^2-} \]

弱电解质用可逆号连接,例如:

\[ \ce{CH3COOH <=> CH3COO- + H+} \]
\[ \ce{HAC <=> AC- + H+} \]
\[ \ce{NH3 + H2O <=> NH3*H2O <=> NH4+ + OH-} \]
\[ \ce{AlO_2^- + H3O+ <=> Al(OH)3 <=> Al3+ + 3OH-} \]
\[ \left\{ \begin{aligned} \ce{H2CO3 &<=> H+ + HCO3-}\\ \ce{HCO3- &<=> H+ + CO3^2-} \end{aligned} \right. \]

即,多元弱酸分布电离,多元弱碱一步电离。

特殊的电离方程式

注意:\(\ce{NaHSO4}\) 的电离方程式书写要分情况。

  • 在水中:\(\ce{NaHSO4 \ceq Na+ + H+ + SO4^2-}\)

  • 熔融下:\(\ce{NaHSO4 \ceq Na+ + HSO4-}\)

注意:\(\ce{NaHCO3}\) 的电离方程式书写要注意。

  • 熔融状态下:发生反应 \(\ce{2NaHCO3 -> Na2CO3 + H2O + CO2}\)

  • 在水中,分布电离:

    \[ \left\{ \begin{aligned} \ce{NaHCO3 &\ceq Na+ + HCO3-}\\ \ce{HCO3- &<=> H+ + CO3^2-} \end{aligned} \right. \]

注意,存在非氧化还原反应强酸制弱酸的反例:

\[ \ce{CuSO4 + H2S -> CuS v + H2SO4} \]

实质是硫化铜溶解度过低,因此铜离子与 \(\ce{S2-,HS-,H2S}\) 均不共存。

导电能力的比较

  • 与离子浓度成正比。
  • 与离子电荷量成正比。
  • 与离子的摩尔质量成反比。

离子反应

反应的分类

根据反应形式,分为:化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应。

根据电子转移,分为:氧化还原反应、非氧化还原反应。

根据能量变化,分为:吸热反应、放热反应等。

反应的表示

形式 符号
气体 gas \(\ce{(g)}\)
液体 liqud \(\ce{(l)}\)
固体 solid \(\ce{(s)}\)
溶液 aqueous \(\ce{(aq)}\)

离子反应的定义

在水溶液中,有离子参与(生成或消耗)的反应,称为离子反应。

存在有复分解、氧化还原、水解等类型,其中复分解反应反应条件为:

生成物有难溶物质(沉淀)、挥发性物质(气体)、弱电解质(水、醋酸等)。

例如:

\[ \ce{CH3COONa + HCl = NaCl + CH3COOH} \]

也是强酸制弱酸的体现。

离子反应方程式的书写

四步法:

  1. 写化学方程式。
  2. 拆强酸强碱可溶盐(注意不溶的即使是强电解质也不能拆)。
  3. 删掉左右相同的,系数最简。
  4. 检查原子守恒、电荷守恒。

不可以拆的物质如:

  • 难溶物质、弱电解质、气体、单质、氧化物。
  • 浓硫酸不拆,浓硝酸、浓盐酸可以拆。
  • 微溶物如氢氧化钙,做生成物不拆,反应物清拆浊不拆。

注意一定要符合客观事实。

溶解基础

溶解度和溶解性

在一定温度下,某固体物质在 \(\pu{100g}\) 溶剂里达到饱和状态所溶解的质量。

单位为 \(\pu{g/[100g \ce{H2O},20^oC]}\),与温度、状态、溶剂种类有关。

溶解度 溶解性
\(<\pu{0.01g}\) 难溶或不溶
\(\pu{0.01g\sim1g}\) 微溶
\(\pu{1g\sim10g}\) 可溶
\(>\pu{10g}\) 易容

变化规律:

  • 随温度升高而升高:\(\ce{KNO3}\)

  • 随温度变化不大:\(\ce{NaCl}\)

  • 随温度升高而降低:\(\ce{Ca(OH)2}\)

气体的溶解度

在一定压强、温度下,气体溶解在 \(1\) 体积的溶剂中达到饱和状态时气体的体积,记为 \(1:V\)

气体分子 (常温常压)在水中的溶解度(\(V_水:V_气\)
\(\ce{CO2}\) \(1:1\)
\(\ce{Cl2}\) \(1:2\)
\(\ce{SO2}\) \(1:40\)
\(\ce{HCl}\) \(1:500\)
\(\ce{NH3}\) \(1:700\)

与压强成正相关、与温度成负相关。


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