《电解质思维导图》
一、电解质的定义与分类
1.1 定义
- 定义：在水溶液或熔融状态下能够导电的化合物。
- 核心：导电性来源于自由移动的离子。
1.2 分类
1.2.1 按照解离程度
- 强电解质：
- 定义：在水溶液中或熔融状态下完全电离的电解质。
- 特点：溶液中几乎全部分解成离子。
- 实例：强酸（HCl、H₂SO₄、HNO₃）、强碱（NaOH、KOH、Ba(OH)₂）、绝大多数盐（NaCl、KNO₃、CuSO₄）
- 表示方法：离子方程式使用“=”
- 弱电解质：
- 定义：在水溶液中或熔融状态下只能部分电离的电解质。
- 特点：溶液中存在分子和离子之间的电离平衡。
- 实例：弱酸（CH₃COOH、H₂CO₃、HF）、弱碱（NH₃·H₂O、Al(OH)₃）、水
- 表示方法：离子方程式使用“⇌”
1.2.2 按照化学组成
- 酸：
- 定义：电离时产生的阳离子全部为氢离子(H⁺)的化合物。
- 强酸：HCl, H₂SO₄, HNO₃, HI, HBr, HClO₄ (注意：氢氟酸是弱酸)
- 弱酸：CH₃COOH, H₂CO₃, H₂SO₃, HF, H₃PO₄, H₂S
- 碱：
- 定义：电离时产生的阴离子全部为氢氧根离子(OH⁻)的化合物。
- 强碱：NaOH, KOH, Ba(OH)₂, Ca(OH)₂ (注意：氢氧化钙微溶，但溶解部分完全电离)
- 弱碱：NH₃·H₂O, Al(OH)₃, Fe(OH)₃, Cu(OH)₂
- 盐：
- 定义：由金属离子（或铵根离子）和酸根离子构成的化合物。
- 强电解质盐：NaCl, KNO₃, CuSO₄, FeCl₃, (绝大多数盐为强电解质，少数特殊情况除外)
- 弱电解质盐：无常见弱电解质盐，一般盐都为强电解质。
- 氧化物：
- 概念强调：有些氧化物溶于水后能形成酸或碱，因此要区别对待。
- 酸性氧化物：SO₂, CO₂, P₂O₅ (溶于水生成酸)
- 碱性氧化物：Na₂O, K₂O, CaO, BaO (溶于水生成碱)
- 两性氧化物：Al₂O₃ (既能与酸反应又能与碱反应)
二、非电解质
2.1 定义
- 定义：在水溶液和熔融状态下都不能导电的化合物。
- 核心：不能电离出自由移动的离子。
2.2 常见非电解质
- 单质：如O₂, N₂, H₂, C, Fe, Cu, Al 等
- 多数有机物：如乙醇(C₂H₅OH), 蔗糖(C₁₂H₂₂O₁₁), 葡萄糖(C₆H₁₂O₆), 乙醚, 油脂
- 某些氧化物：如H₂O, CO, NO
2.3 注意事项
- 区别电解质和非电解质的条件：水溶液或熔融状态。
- 导电性是宏观性质，电离是微观本质：电解质导电是由于其电离出的离子自由移动，而非电解质不能电离，因此不能导电。
- 区分电解质、非电解质与物质是否溶于水：溶解性与电离性无关，例如，SO₂能溶于水，但它是非电解质；BaSO₄难溶于水，但它是强电解质（溶解部分完全电离）。
- 纯净物与混合物：电解质和非电解质都是纯净物。混合物不讨论是否为电解质/非电解质。
- 金属的导电性：金属是导体，不是电解质，导电原理是自由电子。
- 水是极弱的电解质：H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻，但电离程度很小。
三、电离方程式
3.1 定义
- 定义：表示电解质在水溶液中或熔融状态下电离出离子的式子。
3.2 书写原则
- 正确书写化学式。
- 正确判断电离出的离子及电荷数。
- 强电解质用“=”连接，弱电解质用“⇌”连接。
- 遵守质量守恒和电荷守恒。
- 多元弱酸分步电离，但离子方程式通常一步写出，如H₂S: H₂S ⇌ 2H⁺ + S²⁻
- 多元弱碱一步写出，如Fe(OH)₃： Fe(OH)₃ ⇌ Fe³⁺ + 3OH⁻
- 复杂盐类：拆分成对应离子，注意化合价和数量关系。如明矾 KAl(SO₄)₂·12H₂O = K⁺ + Al³⁺ + 2SO₄²⁻ + 12H₂O
3.3 常见电离方程式举例
- NaCl = Na⁺ + Cl⁻
- H₂SO₄ = 2H⁺ + SO₄²⁻
- NaOH = Na⁺ + OH⁻
- Ba(OH)₂ = Ba²⁺ + 2OH⁻
- CH₃COOH ⇌ CH₃COO⁻ + H⁺
- NH₃·H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻
- Al₂(SO₄)₃ = 2Al³⁺ + 3SO₄²⁻
- Al(OH)₃ ⇌ Al³⁺ + 3OH⁻
四、应用
4.1 离子反应
- 本质：溶液中离子之间的反应。
- 离子方程式：用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子。
- 书写原则：
- 遵守质量守恒和电荷守恒。
- 可溶性强电解质拆成离子形式，难溶物、气体、水、氧化物、单质、弱电解质分子等保留分子式。
- 浓硫酸与铜的反应，考虑是否加热，产物不同。
- 多元酸、多元碱注意完全电离。
4.2 溶液的导电性
- 溶液导电性取决于离子浓度和离子所带电荷数：离子浓度越大，离子电荷数越高，导电性越强。
- 相同体积、相同浓度的溶液，强电解质的导电能力强于弱电解质。
- 溶液导电性与电解质的强弱无关，强电解质在水中能完全电离，产生大量的自由移动的离子，因此导电性强。
4.3 水的电离平衡与溶液的酸碱性
- 水的电离：H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻，是一个可逆过程，受温度影响。
- 酸碱性与H⁺和OH⁻浓度的关系：
- 酸性溶液：c(H⁺) > c(OH⁻)
- 中性溶液：c(H⁺) = c(OH⁻)
- 碱性溶液：c(H⁺) < c(OH⁻)
五、总结
- 理解电解质和非电解质的定义是基础。
- 掌握强电解质和弱电解质的区别是关键。
- 正确书写电离方程式是必备技能。
- 灵活应用电解质知识解决实际问题是目标。