电解质的概念在高考中也占有比重,电解质涉及的电离平衡更加是高考的重中之重,之前给大家推荐过电离平衡知识点,今天给大家总结一下电解质相关知识脉络,帮助大家补全自己的思维导图。

电解质和非电解质

思维导图如下:

电解质是指在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物;非电解质是指无论是在水溶液里或熔融状态下都不导电的化合物。

电解的原理:

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。

电解质辨别

①条件:水溶液或熔融状态;②性质:能否导电;③物质类别:化合物。

我们可以根据以下的例子进行判断,去了解上面的句子

(1)金属能导电,但它们不是化合物,因此金属即不是电解质,也不是非电解质。(导电性具备但是不具备化合物特性)

(2)SO2、NH3溶于水,能导电,导电离子是H2SO3、NH3·H2O电离出来的,故SO2、NH3不是电解质。HCl、H2SO4等溶于水,能导电,导电离子是自身电离出来的,故它们是电解质。酸、碱、盐是电解质,非金属氧化物都不是电解质。

(3)活泼金属氧化物,如Na2O、Al2O3等,在熔融状态下能导电,是因为它们自身能电离出离子,Al2O3(熔)=2Al3+ + 3O2-,是电解质。

(4)难容物(如CaCO3等)的水溶液导电能力很弱,但熔融状态能导电,是电解质。

(5)酒精、蔗糖等大多数有机物是非电解质。

(6)电解质不导电。强碱和盐等离子化合物在固态时,阴、阳离子不能自由移动,所以不能导电,但熔融状态下或溶于水时能够导电。酸在固态或液态(熔融状态)时只有分子,没有自由移动的离子,因而也不导电,在水溶液里受水分子的作用,电离产生自由移动的离子,而能够导电。

(7)不导电的物质不是非电解质,能导电的物质不是电解质。电解质、非电解质均指化合物。O2不导电,铁、铝能导电,但它们既不是电解质,也不是非电解质。

(8)电解质溶液的导电能力与溶液中离子浓度及离子所带电荷多少有关,离子浓度越大,离子所带电荷越多,导电能力越强。

(9)判断电解质是否导电,关键看电解质是否发生电离,产生了自由移动的离子,还要看电离产生的离子浓度的大小。如CaCO3在水中的溶解度很小,溶于水电离产生的离子浓度很小,故认为其水溶液不导电。

一般电解质分类:

在水溶液里能电离的是强电解质,只有部分电离的是弱电解质。强、弱电解质的区别与物质的溶解性没有必然联系。

强电解质:强酸、强碱、大多数盐;

弱电解质:弱酸、弱碱、水等。

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电离,导电性很强,我们称这种在水溶液中能够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,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。

电解质离子方程式的书写方法:

①写:写出化学方程式

②拆:将易溶、易电离的物质改写成离子形式,其它以化学式形式出现。

下列情况不拆:难溶物质、难电离物质(弱酸、弱碱、水等)、氧化物、HCO3-等。

③删:将反应前后没有变化的离子符号删去。

④查:检查元素是否守恒、电荷是否守恒。

离子反应、离子共存问题:

下列离子不能共存在同一溶液中:

①生成难溶物质的离子:如Ba2+与SO42-;Ag+与Cl-等

②生成气体或易挥发物质:如H+与CO32-、HCO3-、SO32-、S2-等;OH-与NH4+等。

③生成难电离的物质(弱电解质)

④发生氧化还原反应:如:MnO4-与I-;H+、NO3-与Fe2+等