强弱电解质概念辨析

问题1同样的弱电解质分子,为什么有的电离有的不电离?

“弱电解质只发生部分电离”的说法,只是从宏观上给出的判断.在水溶液中,电解质在H2O分子的作用下不断发生着电离、离子水合的过程.但是,弱电解质的阴离子结合H＋的能力很强,它们在溶液中遇到H3O＋时,有可能从H3O＋中把H＋夺取回来,与之重新结合形成弱电解质分子.

在温度、电解质浓度一定的情况下,上述电离过程、离子重新结合形成分子的过程,在速率相等时达到弱电解质的电离平衡.达到电离平衡时,电离和离子结合的过程都在不停地进行,只是从宏观上看,溶液里电解质分子及各种离子的浓度都不再改变了,好像弱电解质只发生了“部分电离”一样,并非有的电离、有的不电离.

问题2多元弱酸分步电离的方程式为什么不可以合并?多元碱是不是分步电离的?

我们常看到这样的电离方程式：H2CO3?H＋＋通常不允许把这两步合并书写为因为在通常情况下,第一步电离产生的中,只有极少部分会接着发生第二步电离.从数学的角度看,二者相加时,第一步产生的与第二步电离的数目不等,不可能抵消.但在有拉动平衡的因素存在,发生连续电离时,为计算方便,也可以把各级电离方程式进行加和处理.

对于Cu(OH)2等多元弱碱的电离则往往直接写成Cu(OH)2?Cu2＋＋2OH－.这种写法是历史沿袭下来的习惯,并不说明多元弱碱就是一次性电离出多个OH－.事实上,Cu(OH)2也是分步电离的：Cu(OH)2?Cu(OH)＋＋OH－,Cu(OH)＋?Cu2＋＋OH－.

问题3乙醇也能电离出H＋,为什么却是非电解质?

科学上约定俗成的认识是,水是最弱的电解质.也可以说,水是衡量化合物是否属于电解质的一个标准.如果一种化合物比H2O容易电离,它就属于电解质的范畴.否则,像C2H5OH、NH3(液氨)等物质,虽然也可以电离出H＋,因其电离程度比H2O弱,就属于非电解质了.

问题4H2O分子中的2个H原子应该是等价的,那它能不能发生第二步电离产生O2－呢?

在中性的H2O分子中,2个H原子是等价的.故H2O发生第一步电离时,2个H＋都有电离掉的可能性.但我们要知道,当H2O电离掉1个H＋后,剩余的部分(OH－)带有负电荷,要从带负电荷的OH－上再电离掉H＋,显然就困难多了.所以,一般不认为水溶液里存在O2－.

问题5硫酸和高氯酸在水溶液里都完全电离,怎么还会有强弱之分呢?

根据元素周期律,高氯酸的酸性强于硫酸.但电解质理论告诉我们,它们都是强电解质,在水中会完全电离.这如何理解呢?同样,HNO3和HCl也是常见的强酸,那么它们之间的强弱又是怎样的呢?

酸在溶剂分子的作用下发生电离的程度,除了和酸本身的固有性质有关,还与溶剂的性质有关.酸在水溶液中的电离,事实上是溶质分子和溶剂水分子之间争夺质子的过程：HA＋H2O＝H3O＋＋A－.

在水溶液中,高氯酸、硝酸和盐酸都是强酸,是因为水分子对质子的吸引能力较强,这些质子传递过程都进行得很彻底：

如果换一种结合质子能力相对较弱的溶剂,例如把这些酸溶解在醋酸中,则它们都不能完全电离.

这样,根据它们在醋酸溶剂中电离程度的大小就可以区分其酸性的强弱.经实验测定,HNO3、H2SO4、HClO4等强酸在醋酸溶剂中的酸性强度之比为HNO3∶H2SO4∶HClO4＝1∶30∶400.

这种利用溶剂把不同酸的酸性区分开来的效应就叫作“区分效应”,对应的溶剂叫作“区分试剂”.醋酸就是H2SO4和HClO4的区分试剂,而水则是HCl和CH3COOH的区分试剂.

反之,换一种吸引质子能力强的溶剂,例如液氨,在液氨溶剂中,HCl和CH3COOH都能完全电离(发生类似于水溶液里的质子传递过程)：

所以,在液氨溶剂里,HCl、CH3COOH都属于“强酸”,这两种酸被拉到了同一水平,这种效应叫作“拉平效应”,对应的溶剂液氨就是盐酸和醋酸的“拉平试剂”.同样道理,水是高氯酸、硫酸、盐酸、硝酸的“拉平试剂”.

文章来源：《分子科学学报》 网址: http://www.fzkxxbzz.cn/qikandaodu/2021/0305/617.html