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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”。
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。
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。
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。
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。
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