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电离与电解质
概览
为什么食盐溶液能导电而食盐固体不能？为什么盐酸能导电而液态 $\ce{HCl}$ 不能？答案在于电离。 本章建立"电解质—非电解质—强电解质—弱电解质"的概念体系，学会书写电离方程式，并理解溶液导电性的本质。这是离子反应和一切水溶液理论的基础。
核心概念
1. 电离
- 电离：电解质溶于水或受热熔化时，离解成自由移动离子的过程。
- 电离不需要通电——通电是检验导电性的手段，不是电离的原因。
2. 电解质与非电解质
| 概念 | 定义 | 实例 |
|---|---|---|
| 电解质 | 在水溶液里或熔融状态下能导电的化合物 | 酸、碱、盐、$\ce{H2O}$、活泼金属氧化物 |
| 非电解质 | 在水溶液里和熔融状态下都不导电的化合物 | 蔗糖、酒精、$\ce{CO2}$、$\ce{SO2}$、$\ce{NH3}$ |
电解质判定的三个关键词
- 化合物——单质（$\ce{Fe}$、$\ce{Cl2}$）和混合物（盐酸、氨水）不是电解质；
- "或"——水溶液或熔融态"任一能导电"即为电解质。$\ce{HCl}$液态不导电，但其水溶液导电，所以$\ce{HCl}$ 是电解质；$\ce{BaSO4}$难溶于水、水溶液几乎不导电，但熔融态能导电，所以$\ce{BaSO4}$ 是电解质；
- 导电的是"自身电离"——$\ce{CO2}$、$\ce{SO2}$、$\ce{NH3}$的水溶液能导电，但导电的离子来自$\ce{H2CO3}$、$\ce{H2SO3}$、$\ce{NH3.H2O}$，不是 $\ce{CO2}$、$\ce{SO2}$、$\ce{NH3}$自身电离，故它们不是电解质，而$\ce{H2CO3}$、$\ce{NH3.H2O}$ 是电解质。
3. 强电解质与弱电解质
按在水溶液中电离程度分：
| 类别 | 电离程度 | 电离过程 | 实例 |
|---|---|---|---|
| 强电解质 | 完全电离 | 用"="表示 | 强酸（$\ce{HCl}$、$\ce{H2SO4}$、$\ce{HNO3}$、$\ce{HClO4}$）、强碱（$\ce{NaOH}$、$\ce{KOH}$、$\ce{Ba(OH)2}$）、绝大多数盐、活泼金属氧化物 |
| 弱电解质 | 部分电离 | 用"$\rightleftharpoons$"表示 | 弱酸（$\ce{CH3COOH}$、$\ce{H2CO3}$、$\ce{HClO}$）、弱碱（$\ce{NH3.H2O}$）、$\ce{H2O}$ |
强/弱与溶解性无关
强电解质的判据是"在水溶液中完全电离"，与溶解度无关。$\ce{BaSO4}$、$\ce{AgCl}$ 难溶于水，但溶解的部分完全电离，是强电解质；$\ce{CH3COOH}$ 易溶于水，但部分电离，是弱电解质。
重点知识
1. 电离方程式的书写
- 强电解质：完全电离，用"="，如 $$\ce{NaCl -> Na+ + Cl-},\quad \ce{H2SO4 -> 2H+ + SO4^2-}$$
- 弱电解质：部分电离，用"$\rightleftharpoons$"，如 $$\ce{CH3COOH <=> CH3COO- + H+},\quad \ce{NH3.H2O <=> NH4+ + OH-}$$
- 多元弱酸分步电离（以第一步为主）： $$\ce{H2CO3 <=> H+ + HCO3-},\quad \ce{HCO3- <=> H+ + CO3^2-}$$
- 酸式盐的电离： $$\ce{NaHSO4 ->[水中] Na+ + H+ + SO4^2-},\quad \ce{NaHCO3 -> Na+ + HCO3-}$$
酸式盐电离要注意介质
$\ce{NaHSO4}$在水溶液中完全电离为$\ce{Na+ + H+ + SO4^2-}$；但 $\ce{NaHCO3}$在水溶液中只电离出$\ce{Na+}$和$\ce{HCO3-}$，$\ce{HCO3-}$ 不再电离（$\ce{HCO3-}$ 是弱酸的酸式酸根，属弱电解质部分）。注意与"熔融状态"区分：$\ce{NaHSO4}$熔融时电离为$\ce{Na+ + HSO4-}$。
2. 溶液导电性的本质与影响因素
- 本质：自由移动的离子在外加电场作用下定向移动。
- 影响因素：溶液中离子浓度（电荷浓度）、离子所带电荷数、温度。
- 电荷浓度（可近似理解为导电能力）$\propto \sum c(\text{离子})\times \text{离子所带电荷数}$。
判断导电性强弱
相同浓度下，强电解质的导电性强于弱电解质；但若弱电解质浓度很大、强电解质浓度很小时，需比较离子总浓度。电解质溶液导电性强弱与电解质强弱无必然关系，只看溶液中自由移动离子的浓度与电荷。
3. 常见物质电解质归属速查
| 类别 | 物质 | 是否电解质 | 强弱 |
|---|---|---|---|
| 酸 | $\ce{HCl}$、$\ce{H2SO4}$、$\ce{HNO3}$ | 是 | 强 |
| 酸 | $\ce{CH3COOH}$、$\ce{H2CO3}$、$\ce{HClO}$ | 是 | 弱 |
| 碱 | $\ce{NaOH}$、$\ce{KOH}$、$\ce{Ba(OH)2}$ | 是 | 强 |
| 碱 | $\ce{NH3.H2O}$、$\ce{Fe(OH)3}$ | 是 | 弱 |
| 盐 | $\ce{NaCl}$、$\ce{KNO3}$、$\ce{BaSO4}$、$\ce{AgCl}$ | 是 | 强 |
| 氧化物 | $\ce{Na2O}$、$\ce{CaO}$（熔融导电） | 是 | 强 |
| 氧化物 | $\ce{CO2}$、$\ce{SO2}$、$\ce{CO}$、$\ce{NO}$ | 否 | — |
| 氢化物 | $\ce{NH3}$ | 否 | — |
| 单质 | $\ce{Fe}$、$\ce{Cl2}$、$\ce{石墨}$ | 否（单质不是电解质） | — |
| 有机物 | 蔗糖、酒精、葡萄糖 | 否 | — |
4. 电离与导电的关系总结
| 状态 | 是否导电 | 原因 |
|---|---|---|
| $\ce{NaCl}$固体 | 否 | $\ce{Na+}$、$\ce{Cl-}$ 不能自由移动 |
| $\ce{NaCl}$ 溶液 | 能 | 离子可自由移动 |
| $\ce{NaCl}$ 熔融 | 能 | 离子可自由移动 |
| 液态 $\ce{HCl}$ | 否 | 只有分子，无离子 |
| 盐酸 | 能 | $\ce{HCl}$电离出$\ce{H+}$、$\ce{Cl-}$ |
典型例题
例题 1（电解质判断）
题目：下列物质中，属于强电解质的是（ ） A. 氨水 B. 液态 $\ce{HCl}$ C. $\ce{BaSO4}$ D. $\ce{CH3COOH}$
分析：A 氨水是混合物，不是电解质；B 液态 $\ce{HCl}$ 是纯净物，$\ce{HCl}$是电解质，且完全电离，属强电解质，液态只是不导电；C$\ce{BaSO4}$难溶但溶解部分完全电离，是强电解质；D$\ce{CH3COOH}$ 是弱酸，属弱电解质。
解答：液态 $\ce{HCl}$和$\ce{BaSO4}$ 都是强电解质，题目单选，选 B（若多选则 B、C）。
点评：本题陷阱在于"液态 $\ce{HCl}$ 不导电却仍是强电解质"，以及"$\ce{BaSO4}$ 难溶却是强电解质"。判定强弱只看"电离是否完全"，与溶解性、导电性无关。
例题 2（导电性与定量计算）
题目：下列各组物质的溶液，在物质的量浓度均为 $0.1\ \text{mol/L}$ 时，导电能力最强的是（ ） A. $\ce{CH3COOH}$ B. $\ce{HCl}$ C. $\ce{Na2SO4}$ D. 蔗糖
分析：导电能力由自由移动离子的总浓度 × 电荷数决定。蔗糖不电离，几乎不导电。$\ce{CH3COOH}$是弱电解质，部分电离，离子浓度远小于$0.1\ \text{mol/L}$。$\ce{HCl}$完全电离，离子总浓度$=0.2\ \text{mol/L}$。$\ce{Na2SO4}$ 完全电离，$c(\ce{Na+})=0.2\ \text{mol/L}$、$c(\ce{SO4^2-})=0.1\ \text{mol/L}$，离子总浓度 $=0.3\ \text{mol/L}$，且含二价离子，电荷浓度最大。
解答：选 C。
点评：比较导电性，实质是比较"电荷浓度"：$c_{\text{电荷}}=\sum c_i z_i$。$\ce{Na2SO4}$完全电离出 3 个离子（其中$\ce{SO4^2-}$ 带 2 个电荷），电荷浓度最大。
易错提醒
易错提醒
- 电解质≠能导电：$\ce{NaCl}$固体、液态$\ce{HCl}$ 都是电解质，但不导电；能导电≠电解质：金属、石墨导电，但单质不是电解质。
- "或"与"和"：电解质定义是"水溶液或熔融状态能导电"；非电解质是"水溶液和熔融状态都不导电"。$\ce{HCl}$ 满足"或"，是电解质。
- $\ce{CO2}$、$\ce{SO2}$、$\ce{NH3}$ 不是电解质：它们的溶液导电是生成物（$\ce{H2CO3}$、$\ce{H2SO3}$、$\ce{NH3.H2O}$）电离的结果。
- 强弱电解质与溶解性无关：$\ce{BaSO4}$、$\ce{AgCl}$ 难溶却是强电解质；$\ce{CH3COOH}$ 易溶却是弱电解质。
- 电离不需要通电：通电只是检验手段；电离是电解质溶解或熔融时的自发过程。
- $\ce{NaHSO4}$的电离：水中$\ce{Na+ + H+ + SO4^2-}$，熔融态 $\ce{Na+ + HSO4-}$，注意介质不同。
与其他知识关联
- 电离是 02-离子反应与离子方程式 中"拆写"的基础：拆成离子的正是强电解质。
- 电解质概念以 01-物质分类与转化/01-物质的分类 的"化合物"分类为前提。
- 强弱电解质与导电性比较，是后续"水溶液中的离子平衡（选必一）"中电离平衡、电离度的起点。
- 根目录 一、物质的分类及转化1.电解质与电离方程式 对电解质分类有更细致的手写整理，可对照学习。
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