【種花家務(wù)·化學(xué)】2-4-04堿類(lèi)、酸類(lèi)和鹽類(lèi)的電離——『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)6677版』
【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)6677版』,此版叢書(shū)是“數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)編委會(huì)”于1963-1966年陸續(xù)出版,并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材,本系列叢書(shū)共包含17本,層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平,其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書(shū)是大半個(gè)世紀(jì)前的教材,很多概念已經(jīng)與如今迥異,因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來(lái)自學(xué)。不過(guò)這套叢書(shū)卻很適合像我這樣已接受過(guò)基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外,黑字是教材原文,彩字是我寫(xiě)的備注。
【山話嵓語(yǔ)】『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)』其實(shí)還有新版,即80年代的改開(kāi)版,改開(kāi)版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容,直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過(guò)我依然選擇6677版,首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識(shí),讓我終于搞明白了和老工程師交流時(shí)遇到的奇特專業(yè)術(shù)語(yǔ)和計(jì)算模式的來(lái)由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)極小,即使出版社再版也只會(huì)再版80年代改開(kāi)版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯(cuò)的自學(xué)教材,不該被埋沒(méi)在故紙堆中,是故才打算利用業(yè)余時(shí)間,將『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)6677版』上傳成文字版。

第四章電離學(xué)說(shuō)?
§4-4堿類(lèi)、酸類(lèi)和鹽類(lèi)的電離
【01】我們已經(jīng)知道,堿類(lèi)、酸類(lèi)和鹽類(lèi)都是電解質(zhì),它們?cè)谒芤豪锒寄茈婋x生成自由離子。但是堿類(lèi)、酸類(lèi)和鹽類(lèi)是不同種類(lèi)的電解質(zhì),它們?cè)谒芤豪镫婋x生成的離子當(dāng)然也是不同的。在本節(jié)里,我們將討論這幾類(lèi)電解質(zhì)在水溶液里的電離,從而進(jìn)一步從本質(zhì)上來(lái)認(rèn)識(shí)它們的性質(zhì)。
堿類(lèi)在水溶液里的電離
【02】堿類(lèi)是離子化合物。在堿分子里,帶正電荷的金屬離子和帶負(fù)電荷的氫氧根離子之間的化學(xué)鍵是離子鍵。當(dāng)堿類(lèi)溶解于水時(shí),也就電離生成構(gòu)成這種堿的金屬陽(yáng)離子和氫氧根陰離子。例如:
【03】從上面這些堿類(lèi)的電離方程式可以看出,在不同堿類(lèi)的水溶液里,陽(yáng)離子雖然是不同的金屬離子,但陰離子卻都是帶1個(gè)負(fù)電荷的氫氧根離子,這就是說(shuō),各種堿類(lèi)的分子組成雖然不同,但它們的水溶液里都含有氫氧根離子。
【04】堿類(lèi)在水溶液里主要是以離子形式存在的。堿類(lèi)水溶液的性質(zhì),并不是堿分子的性質(zhì),而是它電離后生成的離子的性質(zhì)。一切堿類(lèi)溶液里既然都有氫氧根離子存在,那末它們必然也會(huì)有某些共同的性質(zhì)。事實(shí)正是這樣,在第一冊(cè)§5-3【山注,化1-5-03,傳送門(mén)CV20825280】里已經(jīng)講過(guò),一切堿類(lèi)的水溶液,都具有如下的共同性質(zhì):
【05】(1)使紫色的石蕊試液或紅色的石蕊試紙變藍(lán);
【06】(2)跟酸發(fā)生中和反應(yīng)生成鹽和水;
【07】(3)對(duì)動(dòng)植物體有腐蝕性。
【08】現(xiàn)在我們可以明白,各種堿類(lèi)水溶液所顯現(xiàn)的這些共同性質(zhì),并不是堿分子的性質(zhì),而是各種堿類(lèi)的水溶液里共有的氫氧根離子的性質(zhì)。
【09】過(guò)去,我們從分子組成和性質(zhì)兩方面來(lái)給堿類(lèi)下定義【凡是分子由一個(gè)金屬原子和一個(gè)或幾個(gè)氫氧根組成的,并且能跟酸作用生成鹽和水的化合物叫做堿(第一冊(cè)§5-3)】【山注,化1-5-03,傳送門(mén)CV20825280】,但這兩方面的相互關(guān)系怎樣呢?這在過(guò)去我們還不能很好地加以說(shuō)明?,F(xiàn)在根據(jù)電離學(xué)說(shuō)的觀點(diǎn),我們可以得出堿類(lèi)的更確切、更本質(zhì)的定義,那就是:堿是一種電解質(zhì),它在電離的時(shí)候,能夠生成氫氧根離子,而且生成的陰離子只有氫氧根離子一種?!居行}類(lèi)在水溶液里也能電離生成氫氧根離子,但它生成的陰離子除了氫氧根離子外,還有其他的陰離子(酸根離子)。詳見(jiàn)本節(jié)末堿式鹽的電離】
酸類(lèi)在水溶液里的電離
【10】酸類(lèi)是具有強(qiáng)極性鍵的共價(jià)化合物。在無(wú)水酸里,雖不含有離子,但當(dāng)酸類(lèi)溶解于水時(shí),由于水分子的作用,酸分子里的強(qiáng)極性鍵會(huì)轉(zhuǎn)變成為離子鍵,并電離為能夠在溶液里自由移動(dòng)的帶正電荷的氫離子和帶負(fù)電荷的酸根離子。例如:
【11】從上面這些酸類(lèi)的電離方程式可以看出,在不同酸類(lèi)的水溶液里,陰離子雖然是各種不同的酸根離子,但陽(yáng)離子卻都是帶1個(gè)正電荷的氫離子。我們知道,一切酸類(lèi)的水溶液都具有如下的共同性質(zhì)(第一冊(cè)§5-4)【山注,化1-5-04,傳送門(mén)CV20850981】:
【12】(1)酸味;
【13】(2)使紫色石蕊試液或藍(lán)色石蕊試紙變紅;
【14】(3)跟堿類(lèi)發(fā)生中和反應(yīng)生成鹽和水;
【15】(4)跟某些活動(dòng)的金屬(例如鋅)發(fā)生置換反應(yīng),放出氫氣。
【16】顯然,這些性質(zhì)也不是酸分子的性質(zhì),而是一切酸類(lèi)溶液里共有的氫離子的性質(zhì)。
【17】過(guò)去,我們也是從分子組成和性質(zhì)兩方面來(lái)給酸類(lèi)下定義【凡是分子由氫原子和酸根組成,并能跟堿反應(yīng)生成鹽和水的化合物叫做酸(第一冊(cè)§5-4)】【山注,化1-5-04,傳送門(mén)CV20850981】。現(xiàn)在根據(jù)電離學(xué)說(shuō)的觀點(diǎn),也可以得出酸類(lèi)的更確切、更本質(zhì)的定義,那就是:酸是一種電解質(zhì),它在電離的時(shí)候能夠生成氫離子,而且生成的陽(yáng)離子只有氫離子一種?!?/strong>有些鹽類(lèi)在水溶液里也能電離生成氫離子,但它生成的陽(yáng)離子除氫離子外,還有其他的陽(yáng)離子(金屬離子)。詳見(jiàn)本節(jié)末酸式鹽的電離】
【18】最后,我們?cè)賮?lái)談?wù)劧鄡r(jià)酸的電離。在多價(jià)酸的分子里含有不止一個(gè)氫原子。它們?cè)谒芤豪镫婋x時(shí),并非一步把所有氫離子一起電離出來(lái)的,而是分步地電離出氫離子的。例如磷酸在水溶液里的電離分三步進(jìn)行:
【19】從上面三個(gè)電離方程式可以看出,第一個(gè)氫離子是從不帶電的磷酸分子里電離出來(lái)的。第二個(gè)氫離子是從已經(jīng)帶有1個(gè)負(fù)電荷的磷酸二氫根離子里電離出來(lái)的。因?yàn)闅潆x子是帶正電荷的,因此不難料到,第二步電離比起第一步電離來(lái)將要困難得多。第三個(gè)氫離子是從已經(jīng)帶有2個(gè)負(fù)電荷的磷酸氫根離子里電離出來(lái)的,因此,第三步電離比起第二步電離來(lái)更將困難得多。由于這樣原因,在多價(jià)酸溶液里,常含有多種不同的陰離子。例如在磷酸溶液里,就含有三種陰離子,即:帶1個(gè)負(fù)電荷的磷酸二氫根離子(較多)、帶2個(gè)負(fù)電荷的磷酸氫根離子(較少)和帶3個(gè)負(fù)電荷的磷酸根離子(最少)。
【20】當(dāng)用氫氧化鈉(或其他堿)來(lái)中和磷酸時(shí),由于堿的用量不同,可以得到不同的鹽類(lèi)(正鹽或酸式鹽)。
【21】1克分子和1克分子
反應(yīng)時(shí),
【22】2克分子和1克分子
反應(yīng)時(shí),
【23】3克分子和1克分子
反應(yīng)時(shí),
【24】由此可以看出,酸式鹽的生成是由于多價(jià)酸的分步電離【關(guān)于酸堿中和反應(yīng)的本質(zhì),在§4-6里還將詳細(xì)討論】。
鹽類(lèi)在水溶液里的電離
【25】鹽類(lèi)和堿類(lèi)一樣,也是離子化合物。在鹽分子里,帶正電的金屬離子和帶負(fù)電的酸根離子間的化學(xué)鍵是離子鍵。當(dāng)鹽類(lèi)溶解于水時(shí),也就電離成構(gòu)成這種鹽的金屬陽(yáng)離子和酸根陰離子。例如:
【26】從上面這些鹽類(lèi)的電離方程式可以看出,在鹽類(lèi)的水溶液里,并不存在有為一切鹽類(lèi)所共有的陰離子或陽(yáng)離子。因此,鹽類(lèi)和堿類(lèi)、酸類(lèi)不同,它們的水溶液并不具有某種為一切鹽類(lèi)共有的性質(zhì)。
【27】正由于鹽類(lèi)沒(méi)有共同的性質(zhì),過(guò)去我們也只是從分子組成一個(gè)方面來(lái)給鹽類(lèi)下定義【鹽是由金屬原子和酸根結(jié)合而成的化合物(第一冊(cè)§5-6)】【山注,化1-5-06,傳送門(mén)CV20858264】。現(xiàn)在根據(jù)電離學(xué)說(shuō)的觀點(diǎn),我們可以得出鹽類(lèi)的更確切、更本質(zhì)的定義,那就是:鹽是一種電解質(zhì),它在電離的時(shí)候能夠生成金屬陽(yáng)離子和酸根陰離子。
【28】上面這個(gè)定義只是對(duì)正鹽來(lái)說(shuō)的。酸式鹽在溶液里電離出的陽(yáng)離子除金屬離子外,還可以有氫離子。例如:
【29】堿式鹽在溶液里電離出的陰離子除酸根離子外還可以有氫氧根離子。例如:
習(xí)題4-4
1、什么離子決定酸溶液的通性?什么離子決定堿溶液的通性?為什么鹽類(lèi)沒(méi)有為一切鹽溶液所共有的通性?
2、根據(jù)電離學(xué)說(shuō)的觀點(diǎn),堿、酸、鹽的定義是怎樣的?為什么說(shuō)這樣的定義比過(guò)去學(xué)過(guò)的更確切、更本質(zhì)?
3、完全干燥的氯氣能否使藍(lán)色石蕊試紙變紅?為什么?
4、寫(xiě)出下列各種電解質(zhì)在水溶液里的電離方程式:
5、寫(xiě)出能夠在水溶液里電離出下列離子的電解質(zhì)的分子式:
【山注,\begin{eqnarray}&&(1)Ca^+和NO_3^-,(2)K^+和SO_4^{--},(3)H^+和Cl^-,\\&&(4)Al^{+++}和NO_3^-,(5)K^+和S^{--},(6)K^+和OH^-.\end{eqnarray}】
6、寫(xiě)出硫酸在水溶液里的電離方程式。在硫酸溶液里含有那幾種陰離子?哪種陰離子較多?哪種陰離子較少?
7、在蒸餾水里至少加入那幾種物質(zhì),結(jié)果可使溶液里含有以下離子:?這-問(wèn)題可能有幾種解答?
【解】可以有兩種解答:(1)或(2)
。
8、在蒸餾水里至少加入那幾種物質(zhì),結(jié)果可使溶液里含有以下離子:?這一問(wèn)題可能有幾種解答?
【可能有六種解答:
】
9、在下面各種物質(zhì)里,那幾種物質(zhì)在溶液里能夠電離出硫離子?哪幾種可以電離出氫離子?(1)硫酸鉀,(2)亞硫酸,(3)硫化鉀。