高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 离子反应导学案

课时1　电解质的电离

一、电解质

1．实验探究

(1)在三个烧杯中分别加入干燥的NaCl固体、KNO3固体和蒸馏水，将石墨电极依次放入三个烧杯中，并连接电流表，接通电源，电流表指针均不偏转，说明干燥的NaCl固体、KNO3固体、蒸馏水均不导电。

(2)分别取上述烧杯中的NaCl固体、KNO3固体各少许，分别加入另外两个盛有蒸馏水的烧杯中，完全溶解，再做导电性实验，电流表指针均偏转，说明NaCl溶液和KNO3溶液均导电。

2．电解质的概念

(1)电解质：在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物。如：酸、碱、盐、金属氧化物、水。

(2)非电解质：在水溶液里和熔融状态下均不能导电的化合物。

如：蔗糖、乙醇、部分非金属氧化物等。单质和混合物不是电解质，也不是非电解质

3．电解质导电的分析

(1)能导电物质必须具备的条件是具有能自由移动的、带电荷的粒子。

(2)NaCl溶液导电的探究

[证据推理]

①NaCl固体中含有带正电荷的离子Na＋和带负电荷的离子Cl－，由于带相反电荷的离子间的相互作用，Na＋和Cl－按一定规则紧密地排列着。这些离子不能自由移动，故干燥的NaCl固体不导电。

②NaCl固体加入水中，在水分子的作用下，Na＋和Cl－脱离NaCl固体的表面，进入水中，形成能够自由移动的水合钠离子和水合氯离子。

③在NaCl溶液中插入电极并接通电源，水合钠离子向与电源负极相连的电极移动，水合氯离子向与电源正极相连的电极移动，故NaCl溶液能够导电。

(3)NaCl熔融状态导电的探究

NaCl固体受热熔化，离子克服离子间的相互作用，产生能够自由移动的Na＋和Cl－，故熔融NaCl也导电。

[模型认知]

(4)电解质导电的两种模型认知

①电解质水溶液导电模型

②部分电解质熔融状态导电模型

　湿手操作电器易发生触电事故的原因是什么？

[提示]　人的手上常会沾有NaCl等电解质，当遇到水时，形成电解质溶液而易导电。

二、电解质的电离

1．定义

电解质溶于水或受热熔化时，形成自由移动的离子的过程，叫做电离。

2．表示方法——电离方程式(一般用离子符号表示水合离子)

示例：HCl===H＋＋Cl－

H2SO4===2H＋＋SO

NaOH===Na＋＋OH－

Ca(OH)2===Ca2＋＋2OH－

KNO3===K＋＋NO

CaCO3===Ca2＋＋CO

3．从电离角度认识酸、碱、盐的本质

(1)酸：电解质电离出的阳离子全部是H＋，如HCl、H2SO4等。

(2)碱：电解质电离出的阴离子全部是OH－，如NaOH、Ca(OH)2等。

(3)盐：电解质电离出的阴离子是酸根离子；阳离子是金属离子或铵根离子，如KNO3、CaCO3、NH4Cl等。

　写出NaHSO4在水中的电离方程式，并说明NaHSO4是酸吗？为什么？

[答案]　NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，

NaHSO4不是酸而是酸式盐，因为NaHSO4电离出的阳离子不全是H＋，还有Na＋。

微点拨：“模型”的初步认识

(1)模型是指通过“实验观察和证据推理”，利用简化、抽象和类比等方法，将反映研究对象的本质特征形成一种概括性的描述或认识思路。

(2)模型在化学上有实物模型和理论模型等。如电离模型、导电模型就是典型的理论模型。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)任何电解质在熔化时均能导电。 (　　)

(2)NaOH、NaCl二者在熔化或溶于水时均能导电。 (　　)

(3)溶于水能电离产生H＋的电解质一定属于酸。 (　　)

(4)氯化钠晶体不能导电，是由于其中不含离子。 (　　)

[答案]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×

2．下列说法错误的是(　　)

A．熔融NaCl发生了电离，能导电

B．NaCl晶体不能导电

C．NH4NO3电离时产生了NH、NO，无金属离子，所以NH4NO3不是盐

D．NaHSO4在水溶液中电离出Na＋、H＋、SO三种离子

C　[明确电解质的导电与电离的关系以及酸、碱、盐的概念是解答本题的前提。熔融NaCl能电离出Na＋和Cl－，故能导电；NaCl晶体中无自由移动的离子，所以不能导电；NH的性质与金属离子相似，NH4NO3是铵盐。]

3．写出下列物质在水中的电离方程式：

(1)HNO3：____________________________________________。

(2)Ba(OH)2：__________________________________________。

(3)Ca(NO3)2：_________________________________________。

(4)(NH4)2SO4：________________________________________。

[答案]　(1)HNO3===H＋＋NO

(2)Ba(OH)2===Ba2＋＋2OH－

(3)Ca(NO3)2===Ca2＋＋2NO

(4)(NH4)2SO4===2NH＋SO

1．现有下列14种物质：①H2SO4　②氨气　③氨水　④铝条　⑤氯化钠　⑥石墨　⑦氢氧化钡　⑧二氧化硫  ⑨NaCl溶液　⑩Na2O　⑪盐酸　⑫乙醇　⑬熔融Na2CO3　⑭氯化氢

(1)上述物质在一定状态下能导电的有哪些？

[答案]　①③④⑤⑥⑦⑨⑪⑬⑭。

(2)上述物质是电解质的有哪些？是非电解质的有哪些？

[答案]　①⑤⑦⑩⑬⑭，②⑧⑫。

(3)写出①⑦⑬的电离方程式。

[答案]　H2SO4===2H＋＋SO，Ba(OH)2===Ba2＋＋2OH－，Na2CO3===2Na＋＋CO。

2．CO2的水溶液能导电，CO2是电解质吗？如果不是，导电的原因是什么？

[答案]　CO2不是电解质。CO2与H2O反应生成H2CO3，H2CO3在水中电离，H2CO3是电解质。

1．电解质与非电解质的比较

微点拨：(1)电解质必须是自身能电离出自由移动的离子的化合物，SO3、CO2、NH3等化合物的水溶液能导电，但溶液中的离子不是它本身电离产生的，而是它与水反应的产物H2SO4、H2CO3、NH3·H2O电离产生的，所以SO3、CO2、NH3等化合物不是电解质，而是非电解质。

(2)电解质溶液不是电解质，熔融电解质是电解质。

2．电解质的导电条件

微点拨：溶液导电性的强弱与离子带的电荷数和单位体积溶液中离子的个数有关，电荷数越大，离子个数越多，导电性越强。

3．电离方程式的书写遵循原则

(1)符合客观事实

①不能随意书写离子符号，离子所带电荷数必须等于该元素或原子团在该化合物中的化合价。

②离子的个数用“2”“3”等标在离子符号之前。如2个OH－写成2OH－而不能写成OH。

③在溶液中HCO不能拆成H＋和CO，而HSO必须拆成H＋和SO。

(2)质量守恒：“===”两边原子种类、数目、质量不变。

(3)电荷守恒：正电荷总数＝负电荷总数。

【典例】　有下列物质：①KOH固体　②铁　③Al2(SO4)3固体　④NaHCO3溶液　⑤熔融MgCl2　⑥SO3的水溶液　⑦(NH4)2CO3晶体　⑧CuSO4晶体　⑨CaCO3固体

(1)上述物质能导电的是________(填序号，下同)。

(2)属于电解质的是____________。

(3)写出③⑦⑧在水中的电离方程式_______________________。

[解析]　电解质导电的两个条件：水溶液或熔融状态；水溶液不是纯净物，不是电解质；单质不是电解质，但金属单质可以导电。

[答案]　(1)②④⑤⑥　(2)①③⑤⑦⑧⑨

(3)Al2(SO4)3===2Al3＋＋3SO，(NH4)2CO3===2NH＋CO，CuSO4===Cu2＋＋SO

[借题发挥]

CaCO3难溶水，CaCO3是电解质的理由是什么？

[答案]　CaCO3溶于水的很少量CaCO3在水中电离出Ca2＋和CO。

1．下列状态的物质，既能导电又属于电解质的是(　　)

A．氯化镁晶体　 B．氯化钠溶液

C．液态氯化氢     D．熔融氢氧化钾

D　[电解质导电所需的条件是在水溶液里或熔融状态下，氯化镁晶体为固态，不导电，是电解质；氯化钠溶液导电，为混合物，不是电解质；液态氯化氢不导电，是电解质，只有溶于水才导电；熔融氢氧化钾导电，是电解质。]

2．下列电离方程式错误的是(　　)

A．AlCl3在水溶液中的电离方程式为AlCl3===Al3＋＋Cl

B．Ba(OH)2在水溶液中的电离方程式为Ba(OH)2===Ba2＋＋2OH－

C．NaHSO4在熔融状态下的电离方程式为NaHSO4(熔融)===Na＋＋HSO

D．CH3COONH4在水溶液中的电离方程式为CH3COONH4===NH＋CH3COO－

A　[AlCl3在水溶液中的电离方程式应为AlCl3===Al3＋＋3Cl－，A错误。]

3．导电性实验可以作为研究电解质电离本质及反应机理的有效方法。如图所示装置，若灯泡亮，广口瓶内的物质A可以是________(填序号)。

①干燥的NaCl固体　②干燥的NaOH固体　③NaCl溶液　④NaOH溶液

[解析]　若灯泡亮，说明广口瓶内的物质A中含有大量自由移动的离子，③NaCl溶液、④NaOH溶液中都含有大量自由移动的离子，所以能导电；①干燥的NaCl固体、②干燥的NaOH固体中都不含有自由移动的离子，所以不能导电，故选③④。

[答案]　③④

素材1　电解质溶液导电能力的强弱主要由自由移动的离子浓度的大小决定。某兴趣小组同学在测定溶液的导电性实验时，采用如图所示的串联装置，闭合电键时，发现灯泡不亮。

问题探究：(1)判断上述四个烧杯中的溶质的电解质类型。

[答案]　醋酸、硝酸属于酸，KOH属于碱，Cu(NO3)2属于盐。

(2)上述四个烧杯中哪个烧杯中的物质发生了电离？写出Cu(NO3)2和KOH溶液的电离方程式。

[答案]　A、B、D烧杯中的溶质均发生了电离，C烧杯中的纯硝酸没有发生电离。Cu(NO3)2===Cu2＋＋2NO，KOH===K＋＋OH－。

(3)小灯泡不亮的原因是什么？怎样才能使灯泡亮起来？

[答案]　四个烧杯中只有C中纯硝酸没有自由移动的离子，不导电，整个装置没有形成闭合回路，灯泡不亮。当向C中加水时，HNO3发生电离而导电，整个装置形成闭合回路，灯泡亮。

(4)若经过操作灯泡亮起来后，各烧杯等体积溶液中溶质的粒子数目相等，则哪个烧杯的溶液导电能力最强？

[答案]　B烧杯。等体积的溶液中溶质的粒子数目相等时，溶液中离子浓度越大、离子所带电荷越多，导电能力越强。

素材2　在如图所示的串联装置中，发现灯泡不亮，但若向其中一个烧杯中加水，则灯泡会亮起来：

问题探究：(1)灯泡不亮的原因是什么？在哪个烧杯中加水灯泡会变亮，变亮原因是什么？

[答案]　KCl固体不导电，在B烧杯中加水，加水后KCl电离生成自由移动的K＋和Cl－，从而导电。

(2)向烧杯C中加适量A(不过量)中的溶液后，溶液的导电性强弱如何变化？为什么？

[答案]　变弱，烧杯C中加入A中溶液，发生化学反应Ba(OH)2＋H2SO4===BaSO4↓＋2H2O，生成沉淀，离子个数减少，导电性变弱。

通过素材1、2中物质导电的条件，导电的原因分析及电解质电离的探究培养学生的“宏观辨识与微观探析”和“证据推理与模型认知”的核心素养。

1．下列有关电解质的说法正确的是(　　)

①NaOH固体溶于水能导电，所以NaOH是电解质

②CO2的水溶液能导电，所以CO2是电解质

③液态铜的导电能力很强，所以铜是电解质

④FeCl3溶液能导电，所以FeCl3是电解质

⑤C2H5OH(乙醇)是化合物，所以它是电解质

⑥BaSO4、CaCO3都是难溶物，其水溶液不导电，故它们不是电解质

A．①②　　B．①④　　C．①③⑤　　 D．②④⑥

B　[①NaOH固体溶于水能导电，则NaOH是电解质；②CO2的水溶液能导电的原因是CO2与H2O反应生成的H2CO3能电离出自由移动的离子，所以CO2是非电解质；③铜是单质，既不是电解质，也不是非电解质；④FeCl3是电解质；⑤C2H5OH属于非电解质，因为它在水溶液里和熔融状态下都不导电，且为化合物，符合非电解质的定义；⑥虽然BaSO4和CaCO3难溶于水，但溶于水的少量部分在水中电离出自由移动的离子，能导电；熔融状态也导电，故它们都是电解质。]

2．下列关于纯净物、混合物、电解质、非电解质的正确组合为(　　)

B　[A项中盐酸是混合物；C项中氨水是混合物，铜既不是电解质也不是非电解质，硫酸钡是电解质；D项中氯气既不是电解质也不是非电解质。B项正确，应注意冰水混合物，只是物质状态不同，成分只有水，是纯净物。]

3．下列关于电解质溶液的叙述正确的是(　　)

A．阳离子和阴离子总数一定相等

B．阳离子带的正电荷总数一定和阴离子带的负电荷总数相等

C．除阴、阳离子外，溶液中不再含有其他粒子

D．NaCl溶液的导电性一定与KCl溶液的导电性相同

B　[依据溶液呈电中性，可知电解质溶液中阳离子带的正电荷总数与阴离子带的负电荷总数相等，A错误、B正确；电解质溶液中，一定含有H2O，有的还含有电解质分子，C错误；NaCl和KCl两溶液中离子浓度大小关系未指明，故无法比较其导电性强弱，D错误。]

4．(素养题)喝电解质饮料对人体有好处，尤其在锻炼时更为明显。电解质是人体维持适当功能必需的，但它们会通过汗水流失。在剧烈运动或过热出汗后，及时补充电解质对保持身体健康很重要。

酸、碱、盐是从电离特点上对电解质的分类。下列关于酸、碱、盐的说法错误的是(　　)

A．酸、碱、盐都是电解质，电解质只有酸、碱、盐

B．电离时生成的阴离子全部是OH－的化合物才可能是碱

C．电离时生成的阳离子全部是H＋的化合物才可能是酸

D．只要电离时能生成金属阳离子和酸根阴离子的化合物就是盐

A　[大部分金属氧化物和水等也是电解质，A项错误；B项、C项正确，比如水既不属于酸，也不属于碱，水电离产生的阳离子全部是H＋，阴离子全部是OH－；盐有酸式盐、碱式盐、正盐、复盐(金属阳离子不止一种)、混盐(酸根阴离子不止一种)等，同时请注意铵盐的特殊性，D项正确。]

5．现有中学化学中常见的八种物质：

①固体氢氧化钡　②Mg　③纯醋酸　④硝酸　⑤硫酸氢钾固体　⑥熔融K2CO3　⑦蔗糖　⑧碳酸钠粉末

请用序号填空：

(1)上述状态下可导电的是________，属于非电解质的是________。

(2)属于酸的是________，属于碱的是________，属于盐的是________。

(3)写出①④⑤⑧在水溶液中的电离方程式：

①___________________________________________________；

④___________________________________________________；

⑤___________________________________________________；

⑧___________________________________________________。

[答案]　(1)②⑥　⑦　(2)③④　①　⑤⑥⑧

(3)①Ba(OH)2===Ba2＋＋2OH－　④HNO3=== H＋＋NO　⑤KHSO4===K＋＋H＋＋SO　⑧Na2CO3===2Na＋＋CO