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第2章 元素与物质世界
第2节 电解质的电离 离子反应
第1课时 电解质的电离
电解质是一类重要的化合物，它们在人类的生产和生活中不可或缺。例如，人体生命活动所需要的各种离子都是通过体液这种电解质溶液输送到人体各个部位的，工农业生产中的许多化学反应都是在电解质溶液中进行的。学习电解质及其相互间反应的知识，对于发展关于物质及其变化的认识以及分析解决生产和生活中的相关问题都具有十分重要的意义。
联想·质疑
某些药用泡腾片是将药物与碳酸氢钠、固体酸及一些辅料混在一起压制而成的。泡腾片本身干燥，不含水分，一旦放入水中，立刻产生大量二氧化碳气体。在气体的作用下，泡腾片在水中翻腾，加速了药物的分散和溶解。同时，由于二氧化碳气体溶于水中，使药水喝起来像“汽水”，改善了口感。
为什么固体泡腾片本身不产生气体，放入水中就会立刻释放出二氧化碳气体？这其中发生了什么变化？
干燥的泡腾片和水中的泡腾片
一、电解质的电离
研究氯化钠的导电性
观察固态氯化钠、熔融状态的氯化钠、NaCl溶液的导电性实验，认识氯化钠在什么情况下能够导电。
装置及操作 现象 结论
闭合开关： 电灯泡不发光 氯化钠固体__________
不导电
闭合开关： 电灯泡发光 熔融态氯化钠_________
闭合开关： 电灯泡发光 氯化钠溶液__________
导电
导电
氯化钠晶体是由带正电荷的Na+和带负电荷的Cl- ，通过静电作用按一定规律紧密排列所形成的，晶体中的离子(Na+和Cl- )不能自由移动，因此氯化钠晶体不能导电。受热熔化时，氯化钠晶体中的Na+和Cl-之间的相互作用被破坏，形成能够自由移动的离子；氯化钠晶体溶于水时，在水分子的作用下，Na+和Cl-也会逐渐脱离晶体表面进入溶液，成为能够自由移动的离子。自由移动的Na+和Cl-在电场的作用下定向移动。因此，熔融状态的氯化钠和氯化钠的水溶液能够导电。
氯化钠晶体及其结构模型
固态氯化钠不能导电
熔融状态的氯化钠能够导电
NaCl溶液能够导电
氯化钠的导电性实验
像氯化钠这样，溶于水或受热熔化时解离成能够自由移动的离子的过程称为电离。
氯化钠溶于水发生电离示意图
电解质的电离可以用电离方程式表示。例如：
NaCl === Na+ + Cl-
实验表明，氯化氢气体、氢氧化钠固体等很多物质溶于水后，都可以发生电离使溶液导电。氢氧化钠、硫酸钾等化合物和氯化钠一样，在熔融状态下也能够发生电离而导电。据此，人们把在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物称为电解质。
酸、碱、盐都是电解质，其中溶于水发生电离时，生成的阳离子全部是H+的化合物称为酸，生成的阴离子全部是OH-的化合物称为碱，能生成金属阳离子(或铵离子)和酸根离子的化合物称为盐。例如:
HCl=== H+ + Cl-
NaOH === Na+ + OH-
K2SO4 === 2K + +
强电解质和弱电解质
实验表明，在相同温度下，相同浓度的盐酸比醋酸溶液的导电性强。这是因为氯化氢在水中完全电离，而醋酸在水中只是部分电离。因此，相同浓度的盐酸和醋酸溶液含有的离子的浓度不同，导致两种溶液的导电能力不一样。
拓展视野
人们把在水溶液中能完全电离的电解质称为强电解质，如强酸 (H2SO4、HNO3、HCI)、强碱[NaOH、KOH、Ba(OH)2]、大部分盐(NaCl、KNO3 、CuSO4)等；把在水溶液中部分电离的电解质称为弱电解质，如弱酸(H2CO3、CH3 COOH)、弱碱(NH3·H2O)等。水是一种极弱的电解质。
项目 酸 碱 盐
定义 电离时生成的阳离子全部是 的化合物 电离时生成的阴离子全部是 的化合物 电离时能生成金属阳离子(或NH )和________的化合物
实例 HCl、H2SO4、H2CO3等 NaOH、KOH、NH3·H2O等 Na2SO4、KCl、
BaCO3、
NaHCO3等
从电离的角度认识酸、碱、盐
酸根离子
强电解质
(1)定义：在水溶液中能 的电解质。
(2)常见物质： 、强碱、大部分盐。
(3)电离方程式
强电解质的电离方程式用“===”，如
H2SO4： ；
KOH： 。
强酸
完全电离
弱电解质
(1)定义：在水溶液中 的电解质。
(2)常见物质： 、弱碱、水。
(3)电离方程式
弱电解质的电离方程式用“ ”，如
CH3COOH：____________________________，
NH3·H2O：___________________________。
弱酸
部分电离
电解质溶液中存在自由移动的阴、阳离子，因而溶液会表现出一定的性质，如颜色、酸碱性和导电性等。我们可以直接观察到相应的现象或借助仪器检测到 pH、电导率等相关数据。例如，含有某些离子的电解质溶液会呈现出一定的颜色且溶液的颜色随着所含离子浓度的加大而加深，据此可以利用比色计测定溶液中相关离子的浓度。再如，溶液中的H+或OH-会使溶液表现出酸性或碱性，可以利用酸碱指示剂检验或利用pH计测定溶液中H+或OH-的浓度。
比色计
pH计
身边的化学
电解质与细胞活动
人体需要维持体内的电解质平衡，才能保证正常的生理活动。这其中，存在于体液中的Na+、K+ 、Cl- 等离子发挥着重要的作用。人体大量排汗或腹泻时，Na+、K+ 、Cl-等离子会随汗液或排泄物排出，使电解质浓度失衡，人就会出现恶心、呕吐和肌肉痉挛等症状。因此，在高温环境中工作或从事剧烈运动的人以及有腹泻症状的人都要及时补充水分和盐分。
电解质饮料可以帮助人们在剧烈运动或大量流汗后及时、方便地补充电解质。电解质饮料首先要保证Na+、K+ 、Cl-等离子浓度满足人体电解质平衡的需要，有些品牌的电解质饮料还会提供 Ca2+、Mg2+等其他生命活动所需离子。电解质饮料常常含有糖类物质用于补充能量，还会添加柠檬酸等用于调节口感的添加剂。在家中可以利用饮用水、食盐、蜂蜜等自制电解质饮料，但要注意控制电解质的浓度，1L 水中加入 2g 左右的食盐即可。
配料
饮用水、白砂糖、食品添加剂(柠檬酸、柠檬酸钠、氯化钠、氯化钾、苹果酸、葡萄糖酸--内酯、谷氨酸钠、氯化钙、维生素 C、食用香精) 、西柚浓缩汁。
电解质浓度 (平均值)
阳离子 mg/100mL mmol/L
Na+ 49 21
K+ 21 5.4
Ca2+ 2 0.5
阴离子 mg/100mL mmol/L
Cl- 60 16
(柠檬酸根) 63 3.3
某品牌电解质饮料的配料和电解质浓度说明
1．金属铜和NaCl溶液均能导电，它们属于电解质吗？为什么？
提示：不属于。因为电解质必须是化合物，Cu为单质，NaCl溶液为混合物，不符合电解质的定义，所以金属铜和NaCl溶液都不属于电解质。
2．(1)NaCl晶体、液态HCl均不导电，则NaCl与HCl均不是电解质吗？
(2)电解质导电的条件是什么？
提示：(1)NaCl晶体中Na＋与Cl－不能自由移动，液态HCl未发生电离，故二者均不导电，但NaCl溶于水或熔融时、HCl溶于水时均能导电，所以NaCl与HCl都是电解质。
(2)电解质导电的条件是在水溶液中或熔融状态下。
3．NH3、CO2的水溶液能导电，那么NH3、CO2是电解质吗？
为什么？
提示：不是。电解质必须是在水溶液中或熔融状态下自身发生电离而导电的化合物，而CO2的水溶液之所以导电，是因为它与水反应生成了电解质H2CO3，因H2CO3的电离才使溶液导电，所以H2CO3是电解质，CO2是非电解质。同理，氨气溶于水能导电也不是自身电离的结果，氨气也是非电解质。
4．BaSO4、AgCl、CaCO3等难溶于水，它们是弱电解质吗？
提示：不是。它们难溶于水，但溶于水的部分能全部电离，所以它们属于强电解质。
电解质 非电解质
定义 在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物 在水溶液中和熔融状态下都不能导电的化合物
本质 区别 在水溶液中或熔融状态下自身能发生电离生成自由离子 在水溶液中和熔融状态下自身不能发生电离，以分子形式存在
电解质与非电解质的比较
所含 物质 类型 酸：HCl、H2SO4、HNO3、 H2CO3、H2SO3、CH3COOH等 碱：NaOH、Ba(OH)2、KOH、NH3·H2O、Fe(OH)3等 盐：NaCl、CaCO3、NaHSO4等 金属氧化物：Na2O、CaO、Al2O3等 非金属氧化物：H2O等 非金属氧化物：SO2、SO3、CO2、CO、P2O5等
非金属氢化物：NH3等
大部分有机物：蔗糖、酒精、CH4等
强电解质 弱电解质
定义 在水溶液中能完全电离的电解质 在水溶液中只部分电离的电解质
电离程度 完全电离 部分电离
在水溶液中电离时 存在的微粒 离子、水分子 离子、水分子、电解质分子
强电解质和弱电解质
化合物种类 强酸、强碱、绝大多数盐等 弱酸、弱碱、水等
物质类别 实例 HCl、NaOH、NaCl CH3COOH、H2O、NH3·H2O
电离方程 式实例 用“===”号，如NaCl===Na＋＋Cl－ 用“ ”号，如H2O H＋＋OH－
易错提醒
理解电解质和非电解质时要注意的四个“不一定”
(1)不是电解质的物质不一定是非电解质
电解质和非电解质的基本前提是化合物，单质和混合物既不是电解质也不是非电解质。
(2)电解质不一定同时具备以下两个条件
①在水溶液中能导电；②在熔融状态下能导电。
化合物只要具备其中一个条件即为电解质，如HCl在熔融时不导电，但在水溶液中能导电，所以HCl也属于电解质。
(3)导电的物质不一定是电解质
①Fe、Cu等金属在熔融状态下也能够导电，但它们都是单质，不属于电解质；
②稀盐酸能导电，但不能说稀盐酸是电解质，应该说HCl是电解质，因为稀盐酸是混合物。
(4)不导电的物质不一定不是电解质
氯化钠晶体不导电，但氯化钠在水溶液中或熔融状态下能导电，因此氯化钠属于电解质。
完成课后相关练习
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