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【種花家務(wù)·化學(xué)】2-4-05強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)——『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』

2023-02-04 09:05 作者:山嵓 0人讀過 | 我要投稿

【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會”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，其最大特點就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個世紀(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)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實的學(xué)酥重新自修以查漏補缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的備注。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實還有新版，即80年代的改開版，改開版內(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。不過我依然選擇6677版，首先是因為6677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。

第四章電離學(xué)說

§4-5強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)

【01】在上一節(jié)里我們講到酸溶液顯現(xiàn)的某些通性，是各種酸類在水溶液里共有的氫離子的性質(zhì).但是，不同酸溶液在顯現(xiàn)這些性質(zhì)時，在程度上卻有很大的不同。例如，在鹽酸溶液（即使是很稀的）里滴入紫色石蕊試液，立刻看到溶液變成紅色，現(xiàn)象十分明顯；但在相同濃度的氫氰酸溶液里滴入紫色石蕊試液，溶液顏色變紅的現(xiàn)象卻很不顯著，有時甚至不易辨別出來【氫氰酸 $HCN$ 是一種很弱的酸】。

【02】在第一冊§5-4里講過【山注化1-5-04，傳送門CV20850981】，酸類可以根據(jù)它們酸性的強弱，分成強酸和弱酸兩類。鹽酸、硫酸、硝酸等是強酸，碳酸、醋酸、氫硫酸等是弱酸。

各種酸類酸性的強弱，還可以通過下面的實驗加以比較。

【03】用圖4·1簡單的導(dǎo)電裝置比較同體積0.1M的鹽酸和0.1M醋酸溶液，插入電極，接通電路，觀察燈泡的亮度。

【04】實驗結(jié)果：當(dāng)電極插入鹽酸溶液時，燈光較亮，而插入醋酸溶液時，燈光較暗，這說明鹽酸比醋酸的導(dǎo)電能力強。

【05】導(dǎo)電性的強弱，是和溶液里自由移動的離子數(shù)目有關(guān)。同體積溶液中，離子數(shù)目愈多，導(dǎo)電性愈強，反之愈弱?，F(xiàn)在鹽酸和醋酸里所含溶質(zhì)分子數(shù)目相等，而鹽酸導(dǎo)電能力比醋酸強，主要因為鹽酸溶液里，溶質(zhì)分子幾乎全部電離成離子，而醋酸溶液里，溶質(zhì)分子只有很小一部分電離成離子的緣故。做類似的實驗同樣可以證明： $NaOH$ 水溶液的導(dǎo)電能力比 $NH_4OH$ 強。

【06】通常把電解質(zhì)分成兩大類：

【07】在水溶液里幾乎全部電離的電解質(zhì)叫強電解質(zhì)。在水溶液里只有部分電離的電解質(zhì)叫弱電解質(zhì)。

【08】當(dāng)然，強弱電解質(zhì)的區(qū)分不是絕對的，一般強酸、強堿及鹽類是強電解質(zhì)，弱酸、弱堿是弱電解質(zhì)。

【09】(1)強電解質(zhì)的電離：

【10】強電解質(zhì)在水里，幾乎全部電離成離子。如鹽酸、氫氧化鈉、食鹽等強電解質(zhì)的電離方程式，可表示如下：

$%25%2B%E3%80%90%E5%B1%B1%E6%B3%A8%EF%BC%8CB%E7%AB%99%E4%B8%93%E6%A0%8F%E5%85%AC%E5%BC%8F%E4%BB%A3%E7%A0%81%E3%80%91%0A%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0A%26%26HCl%3DH%5E%2B%2BCl%5E-%5C%5C%0A%26%26NaOH%3DNa%5E%2B%2BOH%5E-%5C%5C%0A%26%26NaCl%3DNa%5E%2B%2BCl%5E-%0A%5Cend%7Beqnarray%7D$

【11】(2)弱電解質(zhì)的電離：

【12】弱電解質(zhì)在水里，只有少數(shù)分子電離成離子，大部分仍以分子狀態(tài)存在于溶液中。它的電離過程，一方面分子電離成離子，另一方面電離生成的離子又重新結(jié)合成分子，因此弱電解質(zhì)的電離過程是一個可逆過程，用“ $%5Crightleftarrows$ ”表示。例如醋酸、氫氧化銨的電離方程式，可表示如下：

$%25%2B%E3%80%90%E5%B1%B1%E6%B3%A8%EF%BC%8CB%E7%AB%99%E4%B8%93%E6%A0%8F%E5%85%AC%E5%BC%8F%E4%BB%A3%E7%A0%81%E3%80%91%0A%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0A%26%26HC_2H_3O_2%5Crightleftarrows%20H%5E%2B%2BC_2H_3O_2%5E-%5C%5C%0A%26%26NH_4OH%5Crightleftarrows%20NH%5E%2B_4%2BOH%5E-%0A%5Cend%7Beqnarray%7D$

【13】當(dāng)電解質(zhì)電離成離子的速度和離子重新結(jié)合成分子的速度相等時，分子和離子間建立了一種暫時的、相對的平衡狀態(tài)，這種平衡叫電離平衡，它是一種動態(tài)平衡。

【14】弱電解質(zhì)在水溶液中都是部分電離的，但不同的弱電解質(zhì)，它們的電離能力的大小是不同的。電離能力的大小可用電離度來表示。弱電解質(zhì)在水溶液中達(dá)到電離平衡后，溶液里已電離的電解質(zhì)的分子數(shù)和電解質(zhì)分子總數(shù)（包括已電離的分子數(shù)和未電離的分子數(shù)的總和）的比，常有一定的值。這個比值稱做電離度。電解質(zhì)的電離度一般用百分?jǐn)?shù)來表示，它可以用下面的分?jǐn)?shù)式來代表：

$%E7%94%B5%E7%A6%BB%E5%BA%A6%3D%5Cfrac%7B%E7%94%B5%E8%A7%A3%E8%B4%A8%E6%BA%B6%E6%B6%B2%E9%87%8C%E5%B7%B2%E7%94%B5%E7%A6%BB%E7%9A%84%E7%94%B5%E8%A7%A3%E8%B4%A8%E5%88%86%E5%AD%90%E6%95%B0%7D%7B%E7%94%B5%E8%A7%A3%E8%B4%A8%E6%BA%B6%E6%B6%B2%E9%87%8C%E7%94%B5%E8%A7%A3%E8%B4%A8%E5%88%86%E5%AD%90%E7%9A%84%E6%80%BB%E6%95%B0%0A%7D%20%C3%97100%25$ %

【15】例如：在0.1M的醋酸溶液里，當(dāng)醋酸達(dá)到電離平衡時，如果1000個醋酸分子里，有13個分子電離成離子，那末它的電離度就是1.3%。

【16】在酸類里，鹽酸、硫酸、硝酸等我們過去稱做強酸的是強電解質(zhì)；碳酸、醋酸、氫硫酸等我們稱做弱酸的是弱電解質(zhì)在堿類里，氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇等是強電解質(zhì)，我們也稱它們?yōu)椤皬妷A”；氫氧化銨、氫氧化銅、氫氧化鐵等是弱電解質(zhì)，我們也稱它們?yōu)椤叭鯄A”。鹽類在水溶液里的電離度大都很大，它們都是強電解質(zhì)。

【17】【氫氧化銨的分子式是 $NH_4OH$ ，它雖不是由金屬離子和氫氧根離子所組成，但由于銨根離子 $NH_4%5E%2B$ 具有和一價金屬離子相似的性質(zhì)，氫氧化銨的溶液也顯現(xiàn)出堿類的一般通性，因此氫氧化銨也屬于堿類】。

【18】前面講過，電解質(zhì)的電離過程是一個可逆的過程，也就是說，在電解質(zhì)的水溶液（或熔液）里，除了包含有電解質(zhì)的分子電離生成帶相反電荷的離子的過程，同時還包含有陰、陽離子重新結(jié)合成為電解質(zhì)分子的過程。如果陰、陽離子間的引力較大，那么后一過程的進(jìn)行將比較容易，而前一過程的進(jìn)行則比較困難。最后溶液里已電離的電解質(zhì)分子數(shù)和電解質(zhì)分子總數(shù)的比值（即電離度）就比較小。反之，如果陰、陽離子間的引力較小，那么前一過程的進(jìn)行比較容易，而后一過程的進(jìn)行則比較困難。最后溶液里已電離的電解質(zhì)分子數(shù)和電解質(zhì)分子總數(shù)的比值（即電離度）就比較大。

【19】電解質(zhì)的電離度，除和構(gòu)成它的離子結(jié)構(gòu)有關(guān)外，對同一種電解質(zhì)來說，電離度還因溶液的濃度不同而異。一般說來，溶液愈稀，電解質(zhì)的電離度愈大。這可以從下面電解質(zhì)溶液稀釋時，導(dǎo)電性變化的實驗清楚地觀察出來。

【20】在燒杯里盛無水醋酸少許，利用如圖4·1的裝置，試驗它的導(dǎo)電性?？梢钥吹綗襞莶⒉话l(fā)亮，說明無水醋酸不能導(dǎo)電。然后把蒸餾水緩緩加入無水醋酸中，并不時攪動溶液，即見燈泡開始發(fā)紅，以后又發(fā)暗光，并隨著溶液濃度的逐漸變稀，燈泡發(fā)光也逐漸增亮。

【21】以上實驗說明醋酸在稀釋時，電離度漸次增大，溶液里離子濃度也隨著漸次增大，因而導(dǎo)電性也漸次增強（參看表4·2）。

【22】應(yīng)該指出，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性的強弱、和電解質(zhì)電離度的大小是兩回事。如前所述(§4-1)【山注，化2-4-01，傳送門CV21589112】，電解質(zhì)溶液（或熔液）的導(dǎo)電性是電解質(zhì)溶液里的離子(自由離子)的性質(zhì)。電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性的強弱，決定于溶液里離子濃度的大小，亦即單位體積溶液里離子數(shù)的多少。電解質(zhì)的電離度是電解質(zhì)溶液里已電離的電解質(zhì)分子數(shù)和電解質(zhì)分子總數(shù)的比值。當(dāng)稀釋電解質(zhì)溶液時，溶液里已電離的電解質(zhì)分子數(shù)在電解質(zhì)分子總數(shù)里所占的百分率就要增大，溶液里離子的總數(shù)也就增加。因此我們說，電解質(zhì)的電離度隨著溶液的稀釋而漸次增大。但是，由于溶液的體積也在同時增大，因此，單位體積溶液里的離子數(shù)（即離子濃度）卻不一定增加。

【23】一般說來，當(dāng)溶液較濃時，稀釋電解質(zhì)溶液將使電解質(zhì)的電離度迅速增大，溶液里的離子數(shù)隨著迅速增加。這時，雖然溶液的體積也有了增大，但總的結(jié)果仍使溶液里的離子濃度增大，溶液的導(dǎo)電性也增強。與此相反，當(dāng)溶液已較稀時，如再繼續(xù)稀釋，這時電解質(zhì)的電離度增加得比較緩慢，而由于溶液體積的增大，單位體積溶液里的離子數(shù)（即離子濃度）不僅不因稀釋而增大，反而要降低。溶液的導(dǎo)電性也不僅不增強，反而要減弱。

【24】為什么稀釋電解質(zhì)溶液時會使電解質(zhì)的電離度增大呢？前面講過電離度的大小和構(gòu)成電解質(zhì)分子的陰、陽離子間引力的大小有關(guān)。溶液愈稀，溶液里陽離子和陰離子間的平均距離就愈大，它們之間的引力也就愈弱，因此電離度愈大。

【25】前面講過，強電解質(zhì)在水里幾乎也能完全電離。但是，弱電解質(zhì)只有在極稀的溶液里，才能接近于完全電離。因此，在一般濃度時，強電解質(zhì)溶液的離子濃度總比弱電解質(zhì)大得多，它們性質(zhì)（例如導(dǎo)電性等）上的差別也很明顯。但在極稀的溶液里，強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)都接近于完全電離，強、弱電解質(zhì)間的差別也就漸次消失了。