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加入某物质后溶液导电性变化的判断方法

来源:未知作者:化学自习室 点击:所属专题: 导电性

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预备知识 :要判断加入某物质后溶液溶液的导电性变化,核心是抓住溶液导电性的本质影响因素,再结合反应前后物质的电离情况、离子(或电荷)浓度变化进行分析。 溶液导电性的本质原理 溶液导电依赖于自由移动的离子,导电性强弱由离子浓度和离子电荷数两个关键因素决定

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预备知识:要判断加入某物质后溶液溶液的导电性变化,核心是抓住溶液导电性的本质影响因素,再结合反应前后物质的电离情况、离子(或电荷)浓度变化进行分析。


溶液导电性的本质原理

溶液导电依赖于自由移动的离子,导电性强弱由离子浓度和离子电荷数两个关键因素决定(优先级:离子浓度 > 离子电荷数),对于温度和离子的迁移速率等影响因素高中阶段可不予考虑:

自由移动离子的浓度:浓度越高,导电性越强(主要影响因素,多数反应中离子电荷数变化小或不变,可优先关注浓度);

离子所带电荷数:电荷数越多(如 Fe³⁺比 Na⁺带电荷多),同等浓度下导电性更强(次要因素,仅当离子类型变化大时需考虑)。

简言之:反应后离子浓度升高→导电性增强;离子浓度降低→导电性减弱;离子浓度不变→导电性不变。

离子浓度和离子电荷数两者统一起来也可以理解为电荷浓度(电荷浓度=各离子浓度×离子电荷数值之和)。如1mol/L Na₂SO₄溶液,电荷浓度=2mol/L×1 + 1mol/L×2 = 4mol/L

故:反应后电荷浓度升高→导电性增强;电荷浓度降低→导电性减弱。

要判断 “加入某物质后溶液导电性的变化”,核心是围绕 “原溶液成分” 与 “加入物质” 的相互作用 ,分析作用后溶液中 “自由移动离子浓度或电荷浓度” 的变化(离子浓度或电荷浓度仍是决定导电性的关键)。需先明确两者是否反应,再结合物质电离特性、反应产物状态等分类判断,具体逻辑如下:

一、先明确两个基础前提

原溶液的初始状态:是强电解质溶液(如 NaCl 溶液,离子完全电离,初始导电性强)、弱电解质溶液(如 CH₃COOH 溶液,离子部分电离,初始导电性弱),还是非电解质溶液(如蔗糖溶液,无自由离子,初始不导电);

加入物质的类型:是电解质(强 / 弱)、非电解质、金属单质,还是沉淀 / 气体(需结合是否与原溶液反应判断)。

二、判断核心步骤

分析反应前后的物质状态:明确反应物、生成物中哪些是强电解质(完全电离,产生大量离子)、弱电解质(部分电离,离子少)、沉淀 / 气体(无自由离子)、非电解质(不电离,无离子);

计算自由离子的总物质的量:对比反应前后 “可自由移动的离子” 总数(注意:沉淀、气体、弱电解质中的离子不计入 “自由离子”);

考虑溶液体积变化:离子浓度 = 自由离子总物质的量 / 溶液体积。若溶液混合等,需同步判断体积对浓度的影响;若加入固体或通入气体,溶液体积变化可忽略不计,仅需对比离子总物质的量;若反应中有水生成多数情况下可忽略体积变化。若离子电荷数发生变化,则需要考虑电荷浓度,电荷浓度 = 自由离子总电荷物质的量 / 溶液体积。如2mol/L H、2mol/L Cl、1mol/L Mg2+和1mol/L SO42导电性相当,无需考虑电性;

综合判断:结合离子浓度(或电荷浓度)变化得出导电性变化结论。

三、分场景判断:加入物质后 “是否反应” 是核心分界

根据加入物质与原溶液是否发生化学反应,可分为 “不反应” 和 “发生反应” 两大场景,每种场景下再结合离子浓度变化分析导电性。

场景 1:加入物质与原溶液不反应(仅混合或溶解)

此时导电性变化仅由 “加入物质自身的电离情况” 和 “溶液体积稀释效应” 决定,核心看 “加入物质是否能提供自由离子”,以及 “离子浓度的净变化”。

原溶液类型
加入物质类型
实例
导电性变化分析
强电解质溶液(如 0.1mol/L NaCl 溶液)
非电解质(如蔗糖固体 / 乙醇)
向 NaCl 溶液中加入蔗糖固体并溶解
蔗糖不电离,无新离子生成;但溶液体积因溶解蔗糖略有增加(或忽略),原溶液中 Na⁺、Cl⁻浓度略有降低→导电性略有减弱(或几乎不变,若体积变化可忽略)。
强电解质溶液(如 0.1mol/L NaCl 溶液)
强电解质(如固体 NaCl)
向 NaCl 溶液中加入固体 NaCl 并溶解
NaCl 完全电离,新增 Na⁺、Cl⁻;若溶液未饱和,离子总浓度升高→导电性增强;若溶液已饱和,加入的 NaCl 不溶解,离子浓度不变→导电性不变。
弱电解质溶液(如 0.1mol/L CH₃COOH 溶液)
强电解质(如固体 NaCl)
向 CH₃COOH 溶液中加入固体 NaCl 并溶解
NaCl 完全电离,新增 Na⁺、Cl⁻;CH₃COOH 的电离平衡虽受极小影响,但强电解质提供的离子远多于弱电解质,总离子浓度显著升高→导电性明显增强。
非电解质溶液(如蔗糖溶液)
强电解质(如固体 KNO₃)
向蔗糖溶液中加入固体 KNO₃并溶解
蔗糖溶液初始无自由离子(不导电);KNO₃完全电离为 K⁺、NO₃⁻,溶液出现自由离子→导电性从无到有(显著增强)。
任何溶液
沉淀 / 不溶于水的固体(如 BaSO₄粉末)
向 NaCl 溶液中加入 BaSO₄粉末
BaSO₄难溶于水,几乎不电离,无新离子生成;溶液体积无明显变化,原离子浓度不变→导电性不变。


场景 2:加入物质与原溶液发生反应

此时导电性变化由 “反应前后自由离子的总浓度变化” 决定,需结合反应产物(是否为沉淀 / 气体 / 弱电解质 / 强电解质)、反应中离子的消耗与生成量对比分析,可细分为 3 类情况:

① 反应后离子浓度升高→导电性增强

核心原因:反应生成更多自由离子(如弱电解质转化为强电解质、非电解质参与反应生成强电解质),或离子生成量大于消耗量。

原溶液类型
加入物质类型
实例
导电性变化分析
弱电解质溶液(如 CH₃COOH 溶液,初始导电性弱)
强电解质(碱性,如 NaOH 固体)
向 CH₃COOH 溶液中加入 NaOH 固体
反应:CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + H₂O;原溶液:CH₃COOH 部分电离(离子少);反应后:CH₃COONa 是强电解质(完全电离为 Na⁺、CH₃COO⁻),离子浓度大幅升高→导电性显著增强。
非电解质溶液或 H₂O(几乎不导电)
碱性氧化物(如 Na₂O)
向水中加入 Na₂O 固体
反应:Na₂O + H₂O = 2NaOH;原溶液(水):离子浓度≈2×10⁻⁷mol/L(几乎不导电);反应后:NaOH 完全电离为 Na⁺、OH⁻,离子浓度大幅升高→导电性从无到有(显著增强)。
沉淀悬浊液(如 AgCl 悬浊液,离子浓度极低)
弱电解质(如浓氨水)
向 AgCl 悬浊液中滴加浓氨水
反应:AgCl + 2NH₃・H₂O = [Ag (NH₃)₂] Cl + 2H₂O;原悬浊液:AgCl 溶解的少量 Ag⁺、Cl⁻(离子浓度极低,导电性弱);反应后:[Ag (NH₃)₂] Cl 是强电解质(完全电离为 [Ag (NH₃)₂]⁺、Cl⁻),离子浓度升高→导电性增强。

② 反应后离子浓度降低→导电性减弱

核心原因:反应消耗大量自由离子,生成沉淀、气体或弱电解质,离子消耗量大于生成量。

原溶液类型
加入物质类型
实例
导电性变化分析
强电解质溶液(如 Na₂SO₄溶液,离子浓度高)
强电解质(含 Ba²⁺,如 BaCl₂溶液)
向 Na₂SO₄溶液中滴加少量 BaCl₂溶液
反应:Na₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + 2NaCl;原溶液:Na⁺、SO₄²⁻;反应后:BaSO₄沉淀(无自由离子),仅剩余 Na⁺、Cl⁻,总电荷物质的量不变(如 1mol Na₂SO₄4mol 电荷,反应后 2mol NaCl4mol 电荷),溶液体积增大→离子电荷浓度降低→导电性减弱。
强电解质溶液(如 盐酸,离子浓度高)
弱电解质(如 氨水)
向盐酸中滴加 氨水
反应:HCl + NH₃・H₂O = NH₄Cl + H₂O;原溶液:H⁺、Cl⁻(强电解质,离子浓度高);反应后:NH₄⁺与Cl⁻,总电荷物质的量不变,但溶液体积增加,总离子浓度降低→导电性减弱。
强电解质溶液(如 Na₂CO₃溶液)
酸(如稀H₂SO₄)
向 Na₂CO₃溶液中滴加少量稀 H₂SO₄
反应:Na₂CO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O;原溶液:Na⁺、CO₃²⁻(总离子浓度高);反应后:Na⁺与 SO₄²⁻,总电荷物质的量不变,但溶液体积增加→离子浓度降低→导电性减弱。

③ 反应后离子浓度不变→导电性不变

核心原因:反应前后 “自由离子的总物质的量” 与 “溶液体积” 的比值(即离子浓度)不变或电荷浓度不变,通常是 “离子消耗与生成量相等” 且无明显稀释 / 浓缩效应。

原溶液类型
加入物质类型
实例
导电性变化分析
强电解质溶液(如 CuSO₄溶液)
活泼金属(如 Fe 粉,不与水反应)
向 CuSO₄溶液中加入 Fe 粉并充分反应
反应:Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu↓;原溶液:Cu²⁺、SO₄²⁻(2mol 离子 / 1mol CuSO₄);反应后:Fe²⁺、SO₄²⁻(2mol 离子 / 1mol FeSO₄),Cu 为固体(无离子);离子(或电荷)总物质的量不变,溶液体积无明显变化→离子浓度不变→导电性不变。
强电解质溶液(如 NaCl 溶液)
强电解质(如 AgNO₃固体,恰好完全反应生成另一种强电解质)
向 NaCl 溶液中加入少量AgNO₃固体
反应:NaCl + AgNO₃ = AgCl↓ + NaNO₃;原溶液:Na⁺、Cl⁻(2mol 离子 / 1mol NaCl);反应后:Na⁺、NO₃⁻(2mol 离子 / 1mol NaNO₃),AgCl 为沉淀;离子(或电荷)总物质的量不变,溶液体积几乎不变,离子(或电荷)浓度不变 →导电性不变。

四、特殊情况:加入物质后溶液导电性 “先变后变”(动态变化)

当加入物质与原溶液反应时,若加入量不同,离子浓度可能先降低后升高(或先升高后稳定),导致导电性呈现 “动态变化”,典型案例为 “酸碱中和反应”。

实例:向一定体积的稀 Ba (OH)₂溶液(强电解质,初始导电性强)中逐滴加入稀 H₂SO₄溶液,导电性变化过程:

初始阶段(加入少量 H₂SO₄):

反应:Ba (OH)₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2H₂O;

Ba²⁺与 SO₄²⁻生成 BaSO₄沉淀,OH⁻与 H⁺生成 H₂O(弱电解质),自由离子浓度快速降低→导电性逐渐减弱;

恰好完全反应时:

Ba (OH)₂与 H₂SO₄完全反应,溶液中仅剩余 BaSO₄沉淀和水(几乎无自由离子)→导电性降至最低(几乎不导电);

过量阶段(继续加入 H₂SO₄):

H₂SO₄过量,未反应的 H⁺、SO₄²⁻在溶液中积累,自由离子浓度逐渐升高→导电性逐渐增强。

最终导电性变化曲线:强→弱→几乎无→强。

五、总结:加入物质后导电性判断的 “3 步法”

判断是否反应:分析原溶液与加入物质的化学性质,确定是否发生反应(如氧化还原反应、复分解反应(有沉淀、气体或水生成)、置换反应等);

分析离子变化:

不反应:看加入物质是否电离(提供离子)+ 体积稀释效应,判断离子浓度净变化;

发生反应:对比反应前后 “自由离子(或电荷)的总物质的量”,结合产物状态(沉淀 / 气体 / 弱电解质 / 强电解质),判断离子浓度变化;

得出结论:离子(或电荷)浓度升高→导电性增强;离子(或电荷)浓度降低→导电性减弱;离子(或电荷)浓度不变→导电性不变;动态反应需分阶段描述。

(责任编辑:化学自习室)
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