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第一节 酸、碱、盐溶液的导电性

作者:未知来源:中央电教馆时间:2006/4/26 22:23:06阅读:nyq
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电离理论

  古时的人们已知道盐能够溶于水中,并学会煮海为盐和晒取海盐,可以说,自从测定盐在水中的浓度开始,人们就已开始对溶液的性质进行研究和探讨这些性质的理论根据。早在19世纪50年代,威廉逊和克劳胥斯就已经提出过他们的看法。他们认为,在电解质溶液中,电解质的分子和形成它的原子都处于动态平衡的状态中。分子和邻近的分子之间不断地交换原子或基,因此分子的离解和原子的化合是永远存在的一种连续过程,他们又指出,这此离散出来的原子只能存在于很短暂的时间内。

  同时,克劳胥斯认为,在外电力的影响下带正电的原子被电力驱向负极,带负电的原子则驱向正极,故而产生电解。他说,尽管分子的离解度非常小,但是由于离解和初化合不断地进行着,所以电解并不会停止。

  1872年,法夫尔和瓦尔生指出,盐能够电解成它自身的万分是水的溶解作用使然,这种溶解作用使盐的电解成分达到完全游离的状态,至少可以达到彼此独立的状态。虽然这种状态很难测定,但是法夫尔和瓦尔生认为它与最初的状态是大有区别的。可以看出,他们两人的观点已和后来的电离理论极为相似了。

  1885年,拉乌尔在对盐的电解液进行研究。通过对正电基和负电基单独产生的物理作用的考察,他得出结论:正电基和负电基(此处的基即离子)是以简单混合的状态存在于溶液中的。与法夫尔及瓦尔生的观点相比,拉乌尔与其相似之处,但后者更为明确,也更接近电离假说。

  系统明确地提出电离假说的是瑞典化学家阿累尼乌斯。他成功地应用了前人实践的成果和他本人关于电解溶液导电性研究的经验,于1887年发表了《关于溶质在水中的离解》这篇著名论文。在本文中,阿累尼乌斯阐述了他的观点。与克劳胥斯不同之处在于他认为,盐溶于水中之后即刻自发地大量离解成为正、负离子,并认为,离子带电而原子并不带电。两者可以视为不同物质。把同量的盐溶在为不同量的水中,溶液愈稀则电离度越高,同时分子电导U也就越大。到无限稀释时,分子全部变为离子,溶液电导U(无穷)就趋于最大值。他将U/U(无穷)叫作活度系数(即当今所说的离解度),用α代表。阿累尼乌斯进一步指出,凡是不遵守范霍夫的凝固点降低公式在右边都要乘上i(i>1),才能与实验结果相符,这是分子离解成离子后,溶液内溶质粒子增加的缘故。他说,如果一个分子离解成离子后,溶液内溶质粒子增加的缘故。他说,如果一个分子离解成几个离子,i=1+(n-1)α。阿氏以许多电导数据计算i值,所得的i值和凝固点降低实验所得i值几乎完全相符,这个成果极大的说明了他的电离理论的成功和正确。

  阿累尼乌斯的电离理论对当时的许多现象都作了恰当的解释。电离理论认为,在电解中,两极间的电位差并不起分解分子的作用,只是指导离子的运动方向。同时还认为,相同当量的任何溶质的离子都带有相同量的电荷,因此两极物质当量常常是相同的,这一点与法拉第的见解不谋而合。对于各种溶液中的反应热,电离理论也给予了很好的解释。分析化学中的许多现象,诸如沉淀、水解、缓冲作用以及酸和碱的强度等等,都可以从电离理论得到合理的解释。

  当然,电离理论也有它自身的瑕疵,这一点主要表现在奥斯特瓦尔依据电离理论推出的稀释定律公式不能适用于盐、强酸和强碱上,这个缺陷直到20世纪20年代才得到初步解决。

  阿累尼乌斯的电离理论在一开始就得到了范霍夫和奥斯特尔的大力支持,但是更多的人则对阿累尼乌斯和他的理论横加非难。但是,任何力量也不能阻止历史的进步,阿累乌斯敢于打破旧的传统观念,以新的思想来阐明电解质溶液的性质,把人们对电解质溶液的认识又向前推进了一步。阿累尼乌斯在化学发展中的贡献是不可磨灭的。



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酸、碱、盐都是电解质

  酸、碱、盐在水溶液中都能发生电离,离解产生自由移动的阴、阳离子,从而使它们的水溶液都能导电。其中碱和盐在熔化时也能发生电离,所以熔融状态的碱或盐能够导电;而酸在熔化时不能发生电离,故酸只有在形成水溶液时才能导电。在电解质溶液里,阳离子所带的正电荷总数与阴离子所带的负电荷总数相等。根据这个规律可以得出如下结论:在酸溶液里,酸根阴离子所带的负电荷数等于一个酸分子电离时生成的氢离子数目。即在酸分子中酸根的负价数等于与该酸根结合的氢原子数目。同理也可以得出:在碱里一个金属阳离子所带的正电荷数等于与该金属阳离子结合的氢氧根离子的数目。

    在酸、碱的定义中都有“全部”二字,它们是不能省略的。电离时生成的阳离子全部是氢离子的化合物是酸。若电离时生成的阳离子中有氢离子,但不是全部,就不属于酸。如硫酸氢钠的电离方程式为 ,电离时生成两种阳离子,其中一种是氢离子,另一种是钠离子,所以硫酸氢钠不是一种酸。电离时生成的阴离子全部是氢氧根离子的化合物是碱,若电离生成的阴离子中有氢氧根离子,但不是全部,就不属于碱。如化学式为 的物质,电离时可以生成两种阴离子:氢氧根离子和氯离子,所以 不是一种碱。

  盐的种类很多,盐电离生成的离子种类也很多。电离时生成金属阳离子和酸根阴离子的化合物是盐。这里没有限定“全部”,也没有限定阴、阳离子只能各一种。如硫酸铝钾的电离方程式为 ,其中有两种金属阳离子和一种酸根阴离子,仍符合盐的定义,所以硫酸铝钾属于盐。硫酸氢钠电离出的三种离子中也有金属阳离子和酸根阴离子,所以硫酸氢钠也属于盐。应注意的是铵根离子 具有与金属阳离子相似的性质,故电离时生成铵根离子和酸根阴离子的化合物也属于盐,且属于铵盐。如氯化铵 、硫酸铵 、硝酸铵 、碳酸氢铵 等。



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自编口诀学习酸碱盐

   初中化学第八章《酸碱盐》知识系统性比较强,概念较多,涉及到的化合物种类及反应也多,且反应规律较复杂,同学们学习有一定困难。如果把该章的一些重要内容编成口诀,记忆起来就方便多了。

  1.电离口诀:“电离电离,遇水便离”。 说明:“遇水便离”是指酸、碱、盐在溶解于水时便同时发生电离,并不是通电后才发生电离。

  2.酸碱盐溶液导电原因口诀:“溶液能导电,原因仔细辨,光有离子还不行,自由移动是关键”。 说明:“光有离子还不行,自由移动是关键”是指如果溶液中存在离子,若这些离子不能自由移动,该溶液仍不能导电。只有溶液中存在自由移动的离子时,溶液才能导电。

  3.浓盐酸的特性口诀:“无色刺激有酸味,浓酸挥发成白雾;要问白雾是什么,它是盐酸小液滴”。 说明:若将“它是盐酸小液滴”改为“它是硝酸小液滴”,即成为浓硝酸的特性。

  4.浓硫酸的特性口诀:“无色粘稠油状液,不易挥发把水吸;腐蚀皮肤使碳化,沾上硫酸用布拭”。 说明:“把水吸”是指浓硫酸有吸水性,从而推知浓硫酸可作干燥剂。 “沾上皮肤用布拭”是指如果皮肤上沾上硫酸,应立即用布拭去,再用水冲洗。而不能象处理其它酸一样先用水洗。

  5.指示剂遇酸、碱溶液变色口诀:“石蕊遇酸紫变红,酚酞遇酸影无踪;石蕊遇碱紫变蓝,酚酞遇碱红艳艳。” 说明:“影无踪”是指无色酚酞试液遇酸不变色(仍为无色)。 “石蕊遇碱”、“酚酞遇碱”,这里的碱是指碱溶液。若是不溶性碱,则不能使指示剂变色。

  6.稀释浓硫酸的方法口诀:“稀释浓硫酸,应防酸飞溅,要把浓酸注入水,同时再搅拌”。 说明:“应防酸飞溅”,是因为浓硫酸溶于水时会放出大量的热,如果把水注入浓硫酸里,水的密度较浓硫酸小,会浮在酸上面,溶解时放出的热会使水立即沸腾,使硫酸液滴向四周飞溅。

  7.硝酸、浓硫酸跟金属反应口诀:“硝酸浓硫酸,氧化性很强,遇到金属后,生水不生氢”。 说明:“生水不生氢”是指生成水而不生成氢气。

  8.金属活动性顺序的意义及应用口诀: <1>意义:“金属位置越靠前,金属活动性越强。” <2>应用:①金属跟酸的置换反应:“氢前金属能置氢,氢后金属不反应。”②金属跟盐的置换反应:“前面金属是单质,后面金属盐溶液,除去钾钙钠钡外,置换反应都成立。” 说明:“后面金属盐溶液”是指排在后面的金属形成的盐必须是可溶性盐,不溶性盐不能跟金属发生置换反应。 “除去钾钙钠钡外”是指在金属活动性顺序中,排在最前面的钾、钙、钠及金属钡的活性很强,将它们投放盐酸溶液中时,它们首先跟溶液中的水反应,而不能置换出盐中的金属,故应除去这四种金属。

  9.氢氧化钠的特性及俗名口诀:“白色易溶并放热,吸水潮解味道涩。由于腐蚀有俗名:火碱烧碱苛性钠”。 说明:“易溶并放热”是指氢氧化钠易溶于水,并在溶解时放出大量的热。

  10.盐和碱的溶解性规律口诀:“钾钠铵盐硝酸盐,溶入水中都不见。硫酸钡、氯化银,白色沉淀现象明。碳酸钾钠铵溶,碳酸铝铁影无踪。要问碱类溶多少,钾钠钡钙铵中找”。 说明:“硫酸钡、氯化银,白色沉淀现象明”是指硫酸盐中只有硫酸钡不溶,其余都溶;盐酸盐(即氯化物)中只有氯化银不溶,其余都溶。 “碳酸钾钠铵溶,碳酸铝铁影无踪”是指碳酸盐中只有碳酸钾、碳酸钠、碳酸铵溶于水,碳酸铝、碳酸铁不存在或遇水便分解了,其余都不溶于水。 “要问碱类溶多少,钾钠钡钙铵中找”是指碱类中只有氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钡和氢氧化铵四种碱可溶,氢氧化钙微溶,其它碱都不可溶。


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