【种花家务·化学】2-4-04碱类、酸类和盐类的电离——『数理化自学丛书6677版』

2023-02-04 08:49 作者:山嵓 0人读过 | 我要投稿

【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的备注。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第四章电离学说

§4-4碱类、酸类和盐类的电离

【01】我们已经知道，碱类、酸类和盐类都是电解质，它们在水溶液里都能电离生成自由离子。但是碱类、酸类和盐类是不同种类的电解质，它们在水溶液里电离生成的离子当然也是不同的。在本节里，我们将讨论这几类电解质在水溶液里的电离，从而进一步从本质上来认识它们的性质。

碱类在水溶液里的电离

【02】碱类是离子化合物。在碱分子里，带正电荷的金属离子和带负电荷的氢氧根离子之间的化学键是离子键。当碱类溶解于水时，也就电离生成构成这种碱的金属阳离子和氢氧根阴离子。例如：

$%5Cbegin%7Beqnarray%7D%5Cmathop%7BNaOH%7D%5Climits_%7B%E6%B0%A2%E6%B0%A7%E5%8C%96%E9%92%A0%7D%26%26%3DNa%5E%2B%2BOH%5E-%5C%5C%5Cmathop%7BKOH%7D%5Climits_%7B%E6%B0%A2%E6%B0%A7%E5%8C%96%E9%92%BE%7D%26%26%3DK%5E%2B%2BOH%5E-%5C%5C%5Cmathop%7BCa(OH)_2%7D%5Climits_%7B%E6%B0%A2%E6%B0%A7%E5%8C%96%E9%92%99%7D%26%26%3DCa%5E%7B%2B%2B%7D%2B2OH%5E-%5C%5C%5Cmathop%7BBa(OH)_2%7D%5Climits_%7B%E6%B0%A2%E6%B0%A7%E5%8C%96%E9%92%A1%7D%26%26%3DBa%5E%7B%2B%2B%7D%2B2OH%5E-%5Cend%7Beqnarray%7D$

【03】从上面这些碱类的电离方程式可以看出，在不同碱类的水溶液里，阳离子虽然是不同的金属离子，但阴离子却都是带1个负电荷的氢氧根离子，这就是说，各种碱类的分子组成虽然不同，但它们的水溶液里都含有氢氧根离子。

【04】碱类在水溶液里主要是以离子形式存在的。碱类水溶液的性质，并不是碱分子的性质，而是它电离后生成的离子的性质。一切碱类溶液里既然都有氢氧根离子存在，那末它们必然也会有某些共同的性质。事实正是这样，在第一册§5-3【山注，化1-5-03，传送门CV20825280】里已经讲过，一切碱类的水溶液，都具有如下的共同性质：

【05】(1)使紫色的石蕊试液或红色的石蕊试纸变蓝；

【06】(2)跟酸发生中和反应生成盐和水；

【07】(3)对动植物体有腐蚀性。

【08】现在我们可以明白，各种碱类水溶液所显现的这些共同性质，并不是碱分子的性质，而是各种碱类的水溶液里共有的氢氧根离子的性质。

【09】过去，我们从分子组成和性质两方面来给碱类下定义【凡是分子由一个金属原子和一个或几个氢氧根组成的，并且能跟酸作用生成盐和水的化合物叫做碱（第一册§5-3）】【山注，化1-5-03，传送门CV20825280】，但这两方面的相互关系怎样呢？这在过去我们还不能很好地加以说明。现在根据电离学说的观点，我们可以得出碱类的更确切、更本质的定义，那就是：碱是一种电解质，它在电离的时候，能够生成氢氧根离子，而且生成的阴离子只有氢氧根离子一种。【有些盐类在水溶液里也能电离生成氢氧根离子，但它生成的阴离子除了氢氧根离子外，还有其他的阴离子（酸根离子）。详见本节末碱式盐的电离】

酸类在水溶液里的电离

【10】酸类是具有强极性键的共价化合物。在无水酸里，虽不含有离子，但当酸类溶解于水时，由于水分子的作用，酸分子里的强极性键会转变成为离子键，并电离为能够在溶液里自由移动的带正电荷的氢离子和带负电荷的酸根离子。例如：

$%5Cbegin%7Beqnarray%7D%5Cmathop%7BHCl%7D%5Climits_%7B%E7%9B%90%E9%85%B8%7D%26%26%3DH%5E%2B%2B%5Cmathop%7BCl%5E-%7D%5Climits_%7B%EF%BC%88%E7%9B%90%E9%85%B8%E6%A0%B9%E7%A6%BB%E5%AD%90%EF%BC%89%7D%5C%5C%20%5Cmathop%7BHNO_3%7D%5Climits_%7B%E7%A1%9D%E9%85%B8%7D%26%26%3DH%5E%2B%2B%5Cmathop%7BNO_3%5E-%7D%5Climits_%7B%EF%BC%88%E7%A1%9D%E9%85%B8%E6%A0%B9%E7%A6%BB%E5%AD%90%EF%BC%89%7D%5C%5C%5Cmathop%7BH_2SO_4%7D%5Climits_%7B%E7%A1%AB%E9%85%B8%7D%26%26%3D2H%5E%2B%2B%5Cmathop%7BSO_4%5E%7B--%7D%7D%5Climits_%7B%EF%BC%88%E7%A1%AB%E9%85%B8%E6%A0%B9%E7%A6%BB%E5%AD%90%EF%BC%89%7D%5Cend%7Beqnarray%7D$

【11】从上面这些酸类的电离方程式可以看出，在不同酸类的水溶液里，阴离子虽然是各种不同的酸根离子，但阳离子却都是带1个正电荷的氢离子。我们知道，一切酸类的水溶液都具有如下的共同性质（第一册§5-4）【山注，化1-5-04，传送门CV20850981】：

【12】(1)酸味；

【13】(2)使紫色石蕊试液或蓝色石蕊试纸变红；

【14】(3)跟碱类发生中和反应生成盐和水；

【15】(4)跟某些活动的金属（例如锌）发生置换反应，放出氢气。

【16】显然，这些性质也不是酸分子的性质，而是一切酸类溶液里共有的氢离子的性质。

【17】过去，我们也是从分子组成和性质两方面来给酸类下定义【凡是分子由氢原子和酸根组成，并能跟碱反应生成盐和水的化合物叫做酸（第一册§5-4）】【山注，化1-5-04，传送门CV20850981】。现在根据电离学说的观点，也可以得出酸类的更确切、更本质的定义，那就是：酸是一种电解质，它在电离的时候能够生成氢离子，而且生成的阳离子只有氢离子一种。【有些盐类在水溶液里也能电离生成氢离子，但它生成的阳离子除氢离子外，还有其他的阳离子（金属离子）。详见本节末酸式盐的电离】

【18】最后，我们再来谈谈多价酸的电离。在多价酸的分子里含有不止一个氢原子。它们在水溶液里电离时，并非一步把所有氢离子一起电离出来的，而是分步地电离出氢离子的。例如磷酸 $H_3PO_4$ 在水溶液里的电离分三步进行：

$%5Cbegin%7Beqnarray%7D%26%26H_3PO_4%5Crightleftarrows%20H%5E%2B%2B%5Cmathop%7BH_2PO_4%5E-%7D%5Climits_%7B%EF%BC%88%E7%A3%B7%E9%85%B8%E4%BA%8C%E6%B0%A2%E6%A0%B9%E7%A6%BB%E5%AD%90%EF%BC%89%7D%5C%5C%0A%26%26H_2PO_4%5E-%5Crightleftarrows%20H%5E%2B%2B%5Cmathop%7BHPO_4%5E%7B--%7D%7D%5Climits_%7B%EF%BC%88%E7%A3%B7%E9%85%B8%E6%B0%A2%E6%A0%B9%E7%A6%BB%E5%AD%90%EF%BC%89%7D%5C%5C%0A%26%26HPO_4%5E%7B--%7D%5Crightleftarrows%20H%5E%2B%2B%5Cmathop%7BPO_4%5E%7B---%7D%7D%5Climits_%7B%EF%BC%88%E7%A3%B7%E9%85%B8%E6%A0%B9%E7%A6%BB%E5%AD%90%EF%BC%89%7D%0A%5Cend%7Beqnarray%7D$

【19】从上面三个电离方程式可以看出，第一个氢离子是从不带电的磷酸分子里电离出来的。第二个氢离子是从已经带有1个负电荷的磷酸二氢根离子里电离出来的。因为氢离子是带正电荷的，因此不难料到，第二步电离比起第一步电离来将要困难得多。第三个氢离子是从已经带有2个负电荷的磷酸氢根离子里电离出来的，因此，第三步电离比起第二步电离来更将困难得多。由于这样原因，在多价酸溶液里，常含有多种不同的阴离子。例如在磷酸溶液里，就含有三种阴离子，即：带1个负电荷的磷酸二氢根离子（较多）、带2个负电荷的磷酸氢根离子（较少）和带3个负电荷的磷酸根离子（最少）。

【20】当用氢氧化钠（或其他碱）来中和磷酸时，由于碱的用量不同，可以得到不同的盐类（正盐或酸式盐）。

【21】1克分子 $NaOH$ 和1克分子 $H_3PO_4$ 反应时，

$%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0A%26%26%5Cquad%5Cquad%20NaOH%26%26%3D%26%26Na%5E%2B%26%26%2B%26%26OH%5E-%5C%5C%0A%26%26%5Cquad%5Cquad%20H_3PO_4%26%26%5Crightleftarrows%20%26%26H_2PO_4%5E-%26%26%2B%26%26H%5E%2B%5C%5C%0A%26%26%26%26%26%26%5Cquad%5Cparallel%26%26%26%26%5Cuparrow%20%5Cdownarrow%5C%5C%0A%26%26%26%26%26%26%5Cmathop%7BNaH_2PO_4%7D%5Climits_%7B%5Cmathop%7B%E7%A3%B7%E9%85%B8%E4%BA%8C%E6%B0%A2%E9%92%A0%7D%5Climits_%7B%EF%BC%88%E9%85%B8%E5%BC%8F%E7%9B%90%EF%BC%89%7D%7D%26%26%26%26H_2O%5C%5C%0A%E6%80%BB%E7%9A%84%E5%8F%8D%E5%BA%94%E6%98%AF%EF%BC%9A%26%26NaOH%2BH_3PO_4%26%26%3D%26%26NaH_2PO4%26%26%2B%26%26H_2O%0A%5Cend%7Beqnarray%7D$

【22】2克分子 $NaOH$ 和1克分子 $H_3PO_4$ 反应时，

$%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0A%26%26%5Cquad%5Cquad%202NaOH%26%26%3D%26%262Na%5E%2B%26%26%2B%26%262OH%5E-%5C%5C%0A%26%26%5Cquad%5Cquad%20H_3PO_4%26%26%5Crightleftarrows%20%26%26HPO_4%5E%7B--%7D%26%26%2B%26%262H%5E%2B%5C%5C%0A%26%26%26%26%26%26%5Cquad%5Cparallel%26%26%26%26%5Cuparrow%20%5Cdownarrow%5C%5C%0A%26%26%26%26%26%26%5Cmathop%7BNa_2HPO_4%7D%5Climits_%7B%5Cmathop%7B%E7%A3%B7%E9%85%B8%E6%B0%A2%E4%BA%8C%E9%92%A0%7D%5Climits_%7B%EF%BC%88%E9%85%B8%E5%BC%8F%E7%9B%90%EF%BC%89%7D%7D%26%26%26%262H_2O%5C%5C%0A%E6%80%BB%E7%9A%84%E5%8F%8D%E5%BA%94%E6%98%AF%EF%BC%9A%26%262NaOH%2BH_3PO_4%26%26%3D%26%26Na_2HPO4%26%26%2B%26%262H_2O%0A%5Cend%7Beqnarray%7D$

【23】3克分子 $NaOH$ 和1克分子 $H_3PO_4$ 反应时，

$%0A%25%2B%E3%80%90%E5%B1%B1%E6%B3%A8%EF%BC%8CB%E7%AB%99%E4%B8%93%E6%A0%8F%E5%85%AC%E5%BC%8F%E4%BB%A3%E7%A0%81%E3%80%91%0A%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0A%26%26%5Cquad%5Cquad%203NaOH%26%26%3D%26%263Na%5E%2B%26%26%2B%26%263OH%5E-%5C%5C%0A%26%26%5Cquad%5Cquad%20H_3PO_4%26%26%5Crightleftarrows%20%26%26PO_4%5E%7B---%7D%26%26%2B%26%263H%5E%2B%5C%5C%0A%26%26%26%26%26%26%5Cquad%5Cparallel%26%26%26%26%5Cuparrow%20%5Cdownarrow%5C%5C%0A%26%26%26%26%26%26%5Cmathop%7BNa_3PO_4%7D%5Climits_%7B%5Cmathop%7B%E7%A3%B7%E9%85%B8%E9%92%A0%7D%5Climits_%7B%EF%BC%88%E6%AD%A3%E7%9B%90%EF%BC%89%7D%7D%26%26%26%263H_2O%5C%5C%0A%E6%80%BB%E7%9A%84%E5%8F%8D%E5%BA%94%E6%98%AF%EF%BC%9A%26%263NaOH%2BH_3PO_4%26%26%3D%26%26Na_3PO4%26%26%2B%26%263H_2O%0A%5Cend%7Beqnarray%7D$

【24】由此可以看出，酸式盐的生成是由于多价酸的分步电离【关于酸碱中和反应的本质，在§4-6里还将详细讨论】。

盐类在水溶液里的电离

【25】盐类和碱类一样，也是离子化合物。在盐分子里，带正电的金属离子和带负电的酸根离子间的化学键是离子键。当盐类溶解于水时，也就电离成构成这种盐的金属阳离子和酸根阴离子。例如：

$%25%2B%E3%80%90%E5%B1%B1%E6%B3%A8%EF%BC%8CB%E7%AB%99%E4%B8%93%E6%A0%8F%E5%85%AC%E5%BC%8F%E4%BB%A3%E7%A0%81%E3%80%91%0A%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0ANaCl%26%26%3DNa%5E%2B%2BCl%5E-%5C%5C%0AK_2CO_3%26%26%3D2K%5E%2B%3DCO_3%5E%7B--%7D%5C%5C%0ACu(NO_3)_2%26%26%3DCu%5E%7B--%7D%2B2NO_3%5E-%5C%5C%0AAl_2(SO_4)_3%26%26%3D2Al%5E%7B%2B%2B%2B%7D%2B3SO_4%5E%7B--%7D%0A%5Cend%7Beqnarray%7D$

【26】从上面这些盐类的电离方程式可以看出，在盐类的水溶液里，并不存在有为一切盐类所共有的阴离子或阳离子。因此，盐类和碱类、酸类不同，它们的水溶液并不具有某种为一切盐类共有的性质。

【27】正由于盐类没有共同的性质，过去我们也只是从分子组成一个方面来给盐类下定义【盐是由金属原子和酸根结合而成的化合物（第一册§5-6）】【山注，化1-5-06，传送门CV20858264】。现在根据电离学说的观点，我们可以得出盐类的更确切、更本质的定义，那就是：盐是一种电解质，它在电离的时候能够生成金属阳离子和酸根阴离子。

【28】上面这个定义只是对正盐来说的。酸式盐在溶液里电离出的阳离子除金属离子外，还可以有氢离子。例如：

$%25%2B%E3%80%90%E5%B1%B1%E6%B3%A8%EF%BC%8CB%E7%AB%99%E4%B8%93%E6%A0%8F%E5%85%AC%E5%BC%8F%E4%BB%A3%E7%A0%81%E3%80%91%0A%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0A%26%26%5Cmathop%7BNaHSO_4%7D%5Climits_%7B%E7%A1%AB%E9%85%B8%E6%B0%A2%E9%92%A0%7D%3DNa%5E%2B%2BHSO_4%5E-%5C%5C%0A%26%26HSO_4%5E-%5Crightleftarrows%20H%5E%2B%2BSO_4%5E%7B--%7D%0A%5Cend%7Beqnarray%7D$

【29】碱式盐在溶液里电离出的阴离子除酸根离子外还可以有氢氧根离子。例如：

$%25%2B%E3%80%90%E5%B1%B1%E6%B3%A8%EF%BC%8CB%E7%AB%99%E4%B8%93%E6%A0%8F%E5%85%AC%E5%BC%8F%E4%BB%A3%E7%A0%81%E3%80%91%0A%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0A%26%26%5Cmathop%7BMg(OH)Cl%7D%5Climits_%7B%E7%A2%B1%E5%BC%8F%E6%B0%AF%E5%8C%96%E9%95%81%7D%3DMgOH%5E%2B%2BCl%5E-%5C%5C%0A%26%26MgOH%5E%2B%5Crightleftarrows%20Mg%5E%7B%2B%2B%7D%2BOH%5E-%0A%5Cend%7Beqnarray%7D$

习题4-4

1、什么离子决定酸溶液的通性？什么离子决定碱溶液的通性？为什么盐类没有为一切盐溶液所共有的通性？

2、根据电离学说的观点，碱、酸、盐的定义是怎样的？为什么说这样的定义比过去学过的更确切、更本质？

3、完全干燥的氯气能否使蓝色石蕊试纸变红？为什么？

4、写出下列各种电解质在水溶液里的电离方程式：

$(1)KNO_3%2C(2)CaCl_2%2C(3)MgSO_4%2C(4)HNO_3%2C(5)Ca(OH)_2%2C(6)KMnO_4%2C(7)HClO_3.$

5、写出能够在水溶液里电离出下列离子的电解质的分子式：

$%5Cbegin%7Beqnarray%7D%26%26(1)Ca%5E%2B%E5%92%8CNO_3%5E-%2C(2)K%5E%2B%E5%92%8CSO_4%5E%7B--%7D%2C(3)H%5E%2B%E5%92%8CCl%5E-%2C%5C%5C%26%26(4)Al%5E%7B%2B%2B%2B%7D%E5%92%8CNO_3%5E-%2C(5)K%5E%2B%E5%92%8CS%5E%7B--%7D%2C(6)K%5E%2B%E5%92%8COH%5E-.%5Cend%7Beqnarray%7D$

【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、写出硫酸在水溶液里的电离方程式。在硫酸溶液里含有那几种阴离子？哪种阴离子较多？哪种阴离子较少？

7、在蒸馏水里至少加入那几种物质，结果可使溶液里含有以下离子： $Na%5E%2B%E3%80%81SO_4%5E%7B--%7D%E3%80%81Br%5E-%E5%92%8CMg%5E%7B%2B%2B%7D$ ？这-问题可能有几种解答？

【解】可以有两种解答：(1) $NaBr%2BMgSO_4$ 或(2) $Na_2SO_4%2BMgBr_2$ 。

8、在蒸馏水里至少加入那几种物质，结果可使溶液里含有以下离子： $K%5E%2B%E3%80%81Cu%5E%7B%2B%2B%7D%E3%80%81Cl%5E-%E3%80%81SO_4%5E%7B--%7D%E5%92%8CFe%5E%7B%2B%2B%2B%7D$ ？这一问题可能有几种解答？

【可能有六种解答：

$%25%2B%E3%80%90%E5%B1%B1%E6%B3%A8%EF%BC%8CB%E7%AB%99%E4%B8%93%E6%A0%8F%E5%85%AC%E5%BC%8F%E4%BB%A3%E7%A0%81%E3%80%91%0A%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0A%26%26(1)KCl%2BCuSO_4%2BFeCl_3%5C%5C%0A%26%26(2)K_2SO_4%2BCuSO_4%2BFeCl_3%5C%5C%0A%26%26(3)KCl%2BCuCl_2%2BFe_2(SO_4)_3%5C%5C%0A%26%26(4)K_2SO_4%2BCuCl_2%2BFe_2(SO_4)_3%5C%5C%0A%26%26(5)KCl%2BCuSO_4%2BFe_2(SO_4)_3%5C%5C%0A%26%26(6)K_2SO_4%2BCuCl_2%2BFeCl_3%0A%5Cend%7Beqnarray%7D$

】

9、在下面各种物质里，那几种物质在溶液里能够电离出硫离子？哪几种可以电离出氢离子？(1)硫酸钾，(2)亚硫酸，(3)硫化钾。

标签：化学中学电离数理化自学丛书

【种花家务·化学】2-4-04碱类、酸类和盐类的电离——『数理化自学丛书6677版』

碱类在水溶液里的电离

酸类在水溶液里的电离

盐类在水溶液里的电离

习题4-4