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【种花家务·化学】2-4-03离子的性质——『数理化自学丛书6677版』

2023-02-04 08:47 作者:山嵓  | 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 

§4-3离子的性质

【01】如前所述,电解质的分子在一定条件下能够电离成带电荷的离子,离子就是带正电荷或负电荷的原子(或原子团)。离子和原子的结构不同:在电中性的原子里,原子核外电子总数和原子核所带的正电荷数在数值上是相等的(§3-3)【山注||  化2-3-03,传送门CV21542662;但在带电的阴离子或阳离子里,原子核外电子总数和原子核所带的正电荷数却不相等。在阴离子里,原子核外的电子总数比原子核所带的正电荷数为多;在阳离子里,原子核外的电子总数比原子核所带的正电荷数为少。

【山语||  离子是原子失去或得到电子后,形成了带电荷的微粒。失去最外层电子后,质子数比电子数多,形成了带正电的阳离子,失去几个电子,就带几个正电荷。得到电子后,质子数比电子数少,形成带负电的阴离子,得到几个电子,就带几个单位的负电荷。离子也是构成物质的粒子,离子构成物质时,必须是阳离子和阴离子相互作用在一起构成物质。】

【02】离子和相应原子在结构上的这种差别,使得离子和相应原子(或者由原子组成的分子)的性质完全不同。例如在氯化钠NaCl的水溶液里,存在着Na%5E%2B离子和Cl%5E-离子。当我们比较氯化钠溶液和由钠原子组成的金属钠、由氯分子(它是由两个氯原子构成的)组成的单质氯气的性质时:立刻就能看到它们在很多方面都是不相同的。

【03】首先我们看到氯化钠的水溶液是完全没有颜色的,这说明氯化钠溶液里的Na%5E%2B离子和Cl%5E-离子都是无色的。但是,由钠原子组成的金属钠是银白色的,由氯分子组成的单质氯气又是黄绿色的。

【04】金属钠是一种非常活泼的金属,跟水能剧烈地发生反应,放出氢气。反应的化学方程式是:

2Na%2B2H_2O%3D2NaOH%2BH_2%E2%86%91

【05】但是Na%5E%2B离子并不能发生这样的反应。当氯化钠(食盐)溶解于水时,虽然溶液里存在有许多Na%5E%2B离子,但完全不会有氢气放出。

【06】氯气也能缓慢地跟水发生反应,放出氧气:

2Cl_2%2B2H_2O%3D4HCl%2BO_2%E2%86%91

【07】但是,氯化钠溶液里的Cl%5E-离子,不论经过多少时候,都不会跟水反应放出氧气。

【08】另外,我们知道,氯气还是一种有毒的气体,但是,氯化钠却是人体所必须的,我们每天都要食用相当数量的食盐,这说明Cl%5E-离子是没有毒性的。

【09】有些离子呈现出和它化合物完全不同的颜色。例如无水的硫酸铜CuSO_4是白色的,但硫酸铜的水溶液是蓝色的,这蓝色是铜离子Cu%5E%7B%2B%2B%7D的颜色【正确地说,这蓝色是水合铜离子的颜色】;又如无水的氯化亚钴CoCl_2是蓝色的,但氯化亚钴的水溶液是红色的,这红色是亚钴离子Co%5E%7B%2B%2B%7D的颜色【正确地说,这红色是水合亚钴离子的颜色】。

【10】比较各种电解质溶液的颜色,可以确定某些离子的颜色。例如,氯化钠的溶液(其中含有Na%5E%2B离子和Cl%5E-离子)和硫酸钾的溶液(其中含有K%5E%2B离子和SO_4%5E%7B--%7D离子)都是无色的,这说明Na%5E%2B离子、K%5E%2B离子、Cl%5E-离子和SO_4%5E%7B--%7D离子都是无色的。

【11】硫酸铜的溶液(其中含有Cu%5E%7B%2B%2B%7D离子和SO_4%5E%7B--%7D离子)是蓝色的,既然SO_4%5E%7B--%7D离子已知是无色的,显然这蓝色一定是Cu%5E%7B%2B%2B%7D离子的颜色。铬酸钾的溶液(其中含有K%5E%2B离子和CrO_4%5E%7B--%7D离子)是黄色的,既然K%5E%2B离子已知是无色的,显然这黄色一定是CrO_4%5E%7B--%7D离子的颜色。同样,我们可以从高锰酸钾KMnO_4溶液呈紫红色,氯化铁FeCl_3溶液呈黄色,硫酸亚镍NiSO_4溶液呈绿色等得出MnO_4%5E-离子是紫红色的,Fe%5E%7B%2B%2B%2B%7D离子是黄色的,Ni%5E%7B%2B%2B%7D离子是绿色的等结论【正确地说,这些颜色都是它们水合离子的颜色】。

【12】根据电解质溶液的颜色,还可以粗略地判断溶液里可能存在(或不可能存在)某些离子。例如在蓝色的溶液里,可能存在有Cu%5E%7B%2B%2B%7D离子;在无色的溶液里,不可能有Cu%5E%7B%2B%2B%7DFe%5E%7B%2B%2B%2B%7DNi%5E%7B%2B%2B%7DCo%5E%7B%2B%2B%7DCrO_4%5E%7B--%7DMnO_4%5E-等有颜色的离子存在。

习题4-3

1、阳离子和相对应的原子在结构上有什么不同?阴离子和相对应的原子在结构上有什么不同?各举一例来说明。

2、根据Na_2S溶液(其中含有Na%5E%2B离子和S%5E%7B--%7D离子)和单质硫的性质,比较硫离子和硫原子在性质上有什么不同。[提示:Na_2S溶液是无色的]

3、硫酸铜溶液的蓝色是(1)硫酸铜分子的颜色呢?还是(2)硫酸根离子的颜色呢?还是(3)水合铜离子的颜色?

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