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电解质和离子反应

内娱全明星综艺体——男生女生请就位(化学季)

何炅电视机前的观众朋友们大家好!

撒贝宁欢迎收看:男生女生请就位!

何炅今天这期节目,我们将和嘉宾们一起探索离子反应的奥秘!

所有嘉宾好耶!

观众们啊啊啊啊啊啊!

撒贝宁在奇妙的化学世界中,许多化学反应都是在水溶液中进行的,如酸,碱,盐之间的反应。请嘉宾们思考:为什么酸,碱,盐可以在水溶液中发生化学反应呢?

王俊凯我觉得,这是因为酸,碱,盐溶于水之后发生了一些变化。

何炅俊凯说得很对,那这种变化又是什么呢?

所有嘉宾额……

观众们额……

撒贝宁给大家一个小小的提示吧:干燥的氯化钠固体和硝酸钾固体都不能导电,但是氯化钠溶液和硝酸钾溶液都可以导电。而能导电的物质必须有能自由移动的,带电荷的粒子。那么,酸,碱,盐在水中的变化,是不是生成了一些可以自由移动的带电荷粒子呢?

迪丽热巴我觉得应该是这样,之前我们了解过,酸,碱,盐这些物质都是由离子构成的,而离子都带有电荷。也许,酸,碱,盐呈固体状态时,离子是紧密结合在一起的,无法自由移动,因此不导电。但是当酸,碱,盐溶于水的时候,组成它们的离子在水中分开来,可以自由移动,让溶液具有了导电性。

何炅热巴说对了,事实上,如果将氯化钠,硝酸钾,氢氧化钠等固体分别加热至熔化,它们也都可以导电。我们将在水溶液里或熔融状态下可以导电的化合物叫做电解质。

赵露思为什么电解质只有在水溶液或熔融状态下才能生成离子呢?

撒贝宁让我们以氯化钠作为例子进行解释吧。氯化钠固体中含有带正电荷的钠离子和带负电荷的氯离子,由于相反电荷的离子间的相互作用力,钠离子和氯离子按一定规则紧密地排列着。这些离子不能自由移动,因而干燥的氯化钠固体不带电。

撒贝宁

何炅而将氯化钠固体加入水中时,在水分子的作用下,钠离子和氯离子脱离氯化钠表面,进入水中,形成能够自由移动的水合钠离子和水合氯离子。当氯化钠溶液中插入电极并通入电源时,带正电荷的钠离子向与电源负极相连的电极(阴极)移动,带负电荷的氯离子向与电源正极相连的电极(阳极)移动,因而氯化钠溶液能导电。

何炅

何炅

撒贝宁当氯化钠固体受热熔化时,离子的运动随温度升高而加快,克服了离子间的相互作用,产生了能自由移动的钠离子和氯离子,因而氯化钠在熔融状态时也能导电。

撒贝宁

何炅需要注意的有以下几点:1.能导电的物质不都是电解质,比如说铜,铁等金属单质。电解质必须是化合物,且必须是化合物本身,不能是混合物和单质。所以,氯化钠溶液等不是电解质。2.电解质的导电需要条件,化合物在熔融状态或水溶液状态之中只要有一个状态可以导电,这个化合物就是电解质。比如说,氯化氢气体没有熔融状态,但它溶于水中形成的水溶液状态盐酸可以导电,因此氯化氢气体是电解质。3.酸,碱,盐,水都是电解质。部分非金属氧化物,比如说氧化钠,氧化钙,在熔融状态下可以导电,这些物质也是电解质。非金属氧化物,非酸性气态氢化物,大部分有机物都不是电解质。蔗糖等有机物是以分子形式溶解在水中,无法解离出离子,因此也无法导电。但有机酸,有机碱可能是电解质,它们属于弱酸,弱碱。4.因自身电离而导电的化合物才是电解质。像氨气,二氧化碳等物质虽然溶于水时可以导电,但是它们是与水反应,分别生成一水合氨和碳酸这些电解质才可以导电,并不是因为自身电离而导电,所以它们都不是电解质。

撒贝宁下面我们来完成一个小挑战吧。请问下列物质中,哪些是电解质呢:1.银单质,2.氢氧化钠溶液,3.二氧化硫气体,4.淀粉,5.硫酸铜,6.硫酸钡。

宋雨琦银单质虽然能导电,但它是单质而不是化合物,所以它不是电解质。

肖战氢氧化钠溶液虽然能导电,但它是混合物而不是化合物,所以它不是电解质。

鞠婧祎二氧化硫气体溶于水中可以导电,但它能够导电是因为与水反应生成了电解质亚硫酸,而不是因为自身电离导电,所以它不是电解质。

王一博淀粉是有机物,溶液状态和熔融状态均不导电,所以它不是电解质。

虞书欣硫酸铜是化合物,溶液状态和熔融状态均导电,所以它是电解质。

王源硫酸钡是化合物,虽然它难溶于水,但是它在熔融状态下可以导电,所以它是电解质。

何炅嘉宾们出色完成了挑战!

撒贝宁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。电解质的电离可以用电离方程式表示。例如:NaCl=Na⁺+Cl⁻

何炅接下来请嘉宾们写出KNO₃,HCl,H₂SO₄的电离方程式吧。

易烊千玺KNO₃=K⁺+NO₃⁻

丁程鑫HCl=H⁺+Cl⁻

贺峻霖H₂SO₄=2H⁺+SO₄⁻

撒贝宁嘉宾们写得很正确!

何炅接下来我们一起说说复分解反应吧,复分解反应会生成挥发性物质(气体),难电离物质(水),难溶性物质(沉淀)。

撒贝宁嘉宾们能说出一个复分解反应吗?

迪丽热巴盐酸与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠和水。

王俊凯碳酸钠溶液和盐酸反应生成氯化钠,水和二氧化碳气体。

赵露思硫酸钠溶液和氯化钡溶液反应生成氯化钠和硫酸钡沉淀。

何炅嘉宾们举的例子很好,现在让我们以露思的例子来探究复分解反应的实质。将这个化学反应写成化学方程式:Na₂SO₄+BaSO₄=2NaCl+BaSO₄↓

撒贝宁再分别写出两个反应物的电离方程式:Na₂SO₄=2Na⁺+SO₄²⁻ BaCl₂=Ba²⁺+2Cl⁻

丁程鑫由电离方程式可得,混合前两种溶液中的离子为Na⁺,SO₄²⁻,Ba²⁺,Cl⁻.

贺峻霖由化学方程式可得,混合后两种溶液的离子为Na⁺,Cl⁻,因为BaSO₄沉淀难溶于水,不会产生大量离子。

王源也就是说,钠离子和氯离子并没有参与反应,只有钡离子和硫酸根离子参与了反应。~

何炅没错,所以从微观角度看,这个反应的实质是Ba²⁺+SO₄²⁻=BaSO₄↓,即电解质在溶液中的反应实质上是离子之间的反应,这样的反应属于离子反应。

鞠婧祎所以复分解反应的实质就是离子反应。强酸强碱发生中和反应的实质是H⁺+OH⁻=H₂O,碳酸钠与盐酸生成二氧化碳的反应实质是2H⁺+CO₃²⁻=H₂O+CO₂↑

撒贝宁鞠婧祎同学说得对!其实离子反应不仅包括复分解反应,也包括置换反应,比如锌与稀硫酸的反应为Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑

何炅刚才所写的方程式Ba⁺+SO₄²⁻=BaSO₄↓,是用实际参与反应的离子符号来表示反应的式子,这种式子叫做离子方程式。

易烊千玺那我们该怎么书写离子方程式呢?

撒贝宁还是以刚才的反应为例,首先,我们要写出反应的化学方程式:Na₂SO₄+BaCl₂=NaCl+BaSO₄↓

何炅然后把易溶于水且易电离的物质(强酸,强碱,大部分可溶性盐)写成离子形式,沉淀,气体,水仍用化学式表示:2Na⁺+Cl⁻+Ba²⁺+SO₄²⁻=2Na⁺+Cl⁻+BaSO₄↓

撒贝宁最后删去两边不反应的离子:Ba²⁺+SO₄²⁻=BaSO₄↓,再检查离子方程式两边各元素的原子个数和电荷总数是否相等即可。

肖战我注意到,分析过程中使用的词语是“沉淀”而不是“难溶物”,是不是说明一些微溶物在沉淀状态下也需要用化学式表示?

撒贝宁肖战同学提出了关键问题。像氢氧化钙这类微溶物以澄清溶液形式反应时,用离子表示,但如果微溶物以沉淀形式反应时,用化学式表示。

王一博我还发现分析过程中强调了“易电离”这个词,是不是意味着像弱酸弱碱这类难电离的物质也要用化学式表示?

何炅一博同学分析得很正确,所有难电离的物质(弱酸,弱碱,络合物)在离子方程式中都用化学式表示。

撒贝宁书写离子方程式的过程很容易出现错误,嘉宾们觉得应该怎样判断离子方程式的正误呢?

虞书欣我认为,离子方程式应该符合客观事实。

丁程鑫我认为,离子方程式应该符合拆写原则。

贺峻霖我认为,离子方程式应该遵循电荷守恒和元素守恒。

宋雨琦我认为,离子方程式不应该漏掉反应离子。

迪丽热巴我认为,离子方程式应该符合阴阳离子个数配比。

何炅嘉宾们说得很好!

肖战我发现,离子方程式可以帮助我们判断哪些离子可以大量共存,那些离子不能大量共存。

王源比如说,钡离子和硫酸根离子,铜离子和氢氧根离子,银离子和氯离子,这些离子都不能大量共存。

鞠婧祎它们都能生成难溶物质。

易烊千玺又比如说氢离子和氢氧根离子,它们能生成水。

赵露思再比如说氢离子和碳酸根离子,氢氧根离子和铵根离子,它们都能生成气体。

撒贝宁嘉宾们太聪明了!

何炅今天的节目就到此结束了,我们一起了解了电解质和离子反应的相关内容。想要了解更多精彩内容,敬请期待下一期的--男生女生请就位!我们下期再见!

观众们呜呜呜呜呜呜呜!

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