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酸、碱、盐及氧化物的导电条件详解

来源:未知作者:化学自习室 点击:所属专题: 导电性

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物质的导电能力取决于是否存在 “自由移动的电荷载体”(主要为自由电子或自由移动的离子),酸、碱、盐及氧化物因组成与化学键类型不同,导电条件差异显著。以下按类别拆解其导电核心条件、关键限制及典型案例: 一、酸的导电条件:仅水溶液导电,熔融态不导电 酸(如 HCl

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物质的导电能力取决于是否存在 “自由移动的电荷载体”(主要为自由电子或自由移动的离子),酸、碱、盐及氧化物因组成与化学键类型不同,导电条件差异显著。以下按类别拆解其导电核心条件、关键限制及典型案例:

一、酸的导电条件:仅水溶液导电,熔融态不导电

酸(如 HCl、H₂SO₄、CH₃COOH)均为共价化合物(无离子键),其导电依赖 “水分子作用下解离出 H⁺(或 H₃O⁺)与酸根离子”,熔融时仅破坏分子间作用力,无法解离,故仅水溶液具备导电能力。

1. 核心导电条件(分强酸与弱酸)

(1)强酸(如 HCl、H₂SO₄、HNO₃)

基础条件:必须溶于水,无需额外条件。

例:HCl 气体为分子态,不导电;溶于水后,水分子诱导 H-Cl 键断裂,完全解离为 H₃O⁺和 Cl⁻,即使稀溶液(如 0.01mol/L 盐酸)也因离子浓度充足,导电能力强;

关键特性:导电能力仅与 “离子浓度” 相关(因完全解离),浓溶液比稀溶液导电强(如浓 H₂SO₄虽为黏稠液体,但溶于水后离子浓度高,导电强);熔融态(如液态 HCl、纯 H₂SO₄)均为分子态,无自由离子,不导电。

(2)弱酸(如 CH₃COOH、H₂CO₃、H₂SO₃)

基础条件:需溶于水(解离出少量 H⁺与酸根离子);

强化条件:需通过 “适当升温” 或 “控制浓度” 提升解离度,增加自由离子浓度:

升温:解离过程吸热,如 0.1mol/L CH₃COOH 常温解离度约 1.3%,升温至 50℃后解离度增至 2% 以上,导电能力明显提升;

浓度:需平衡 “解离度” 与 “离子浓度”—— 过稀溶液(如 0.001mol/L CH₃COOH)虽解离度高,但离子浓度过低,导电弱;过浓溶液(如冰醋酸)解离度极低(几乎为分子态),也不导电,中等浓度(0.1~1mol/L)时导电最佳。

2. 关键限制

所有酸的熔融态均不导电(无离子键,无法解离);

难溶性酸(如 H₂SiO₃)因溶解度极低,溶于水的离子浓度可忽略,实际不导电。

二、碱的导电条件:强碱 “溶解 / 熔融均导电”,弱碱 “仅溶解导电(需强化)”

碱的化学键类型分两类:强碱(如 NaOH、KOH)为离子化合物,可通过溶解或熔融解离;弱碱(如 NH₃・H₂O、Fe (OH)₃)多为共价化合物,仅能在水溶液中部分解离,熔融态不导电。

1. 强碱(离子化合物类碱)

核心导电条件:

溶解状态:易溶于水(如 NaOH、Ba (OH)₂),水分子破坏离子键,解离为 OH⁻与金属阳离子(如 Na⁺、Ba²⁺),无需额外条件,导电能力强;

熔融状态:需高温熔融(如 NaOH 熔点 318℃,熔融后 Na⁺与 OH⁻自由移动,可导电,工业上用于制备钠的电解质体系);

特殊情况:微溶性强碱(如 Ca (OH)₂),溶于水的部分完全解离,但离子浓度低(如饱和石灰水),导电能力弱;熔融时(Ca (OH)₂熔点 580℃)导电能力强。

2. 弱碱(共价化合物类碱)

核心导电条件:

仅能在水溶液中导电:如 NH₃・H₂O(氨水), NH₃・H₂O部分解离为 NH₄⁺和 OH⁻(常温 0.1mol/L 氨水解离度约 1.3%),离子浓度低,导电弱;

需强化条件:升温可促进解离(如氨水加热后导电能力提升),但浓氨水因解离度极低(分子态为主),导电反而弱于稀氨水;

关键限制:弱碱多为固体时(如 Fe (OH)₃、Cu (OH)₂),溶解度极低且难以解离,固态和熔融态均不导电。

三、盐的导电条件:离子型盐 “溶解 / 熔融均导电”,特殊盐需结合溶解性与稳定性

盐均为离子化合物(由阴、阳离子通过离子键结合),导电核心是 “破坏离子键,使离子脱离晶格”,但需结合 “溶解性” 和 “高温稳定性” 判断具体导电场景。

1. 易溶性盐(如 NaCl、KNO₃、CuSO₄)

核心导电条件:

溶解状态:溶于水后离子键被水分子破坏,完全解离为自由离子(如 NaCl 溶于水生成 Na⁺和 Cl⁻),接入电源即可导电,无需额外条件,导电能力强(浓溶液比稀溶液强);

熔融状态:需高温熔融(如 NaCl 熔点 801℃,KNO₃熔点 334℃),熔融后离子自由移动,导电能力强(如熔融 KNO₃可作为高温电解质)。

2. 难溶性盐(如 BaSO₄、AgCl、CaCO₃)

核心导电条件:

水溶液几乎不导电:虽为强电解质(溶于水的部分完全解离),但溶解度极低(如 25℃时 BaSO₄溶解度仅 2.4×10⁻⁴g/100mL),自由离子浓度可忽略,导电能力极弱;

熔融状态可导电(需高温,部分需克服分解):

稳定难溶盐(如 BaSO₄):熔点 1580℃,高温熔融后 Ba²⁺与 SO₄²⁻自由移动,可导电;

不稳定难溶盐(如 CaCO₃):加热至 825℃时会分解为 CaO 和 CO₂,无法形成熔融态,故仅能在 “高温高压下抑制分解” 时导电(工业上罕见)。

3. 特殊盐(如 NH₄Cl、Pb (Ac)₂)

NH₄Cl(铵盐):溶解时完全解离(水溶液导电强);但熔融时加热至 337.8℃会分解为 NH₃和 HCl 气体,无法形成熔融态,故熔融不导电;

Pb (Ac)₂(弱电解质盐):虽易溶于水,但仅部分解离(解离度低),水溶液导电能力弱于强电解质盐(如 NaCl),熔融态解离度更低,导电极弱。

四、氧化物的导电条件:仅 “离子型金属氧化物” 可导电,非金属氧化物不导电

氧化物按化学键类型分为离子型氧化物(如 Na₂O、CaO) 和共价型氧化物(如 CO₂、SO₂、SiO₂),仅离子型氧化物可能导电,且需特定条件;共价型氧化物因无法解离出离子,均不导电。

1. 离子型金属氧化物(如 Na₂O、CaO、Al₂O₃)

核心导电条件:

熔融状态可导电:需高温熔融破坏离子键(如 Na₂O 熔点 1132℃,熔融后 Na⁺与 O²⁻自由移动,导电强;Al₂O₃需加入冰晶石降低熔点至 950℃,熔融后 Al³⁺与 O²⁻导电,用于电解制铝);

水溶液不导电(或通过生成碱导电):离子型氧化物溶于水时会与水反应生成碱(如 Na₂O + H₂O = 2NaOH),此时导电的是生成的碱(NaOH 解离出离子),而非氧化物本身(氧化物已转化为其他物质)。

2. 共价型氧化物(如 CO₂、SO₂、SiO₂、H₂O)

均不导电:

非金属氧化物(如 CO₂、SO₂)溶于水时生成酸(如 CO₂ + H₂O = H₂CO₃),导电的是生成的酸(H₂CO₃解离),而非氧化物本身;固态(如干冰、SiO₂晶体)和熔融态(如液态 CO₂)均为分子态或共价晶体(SiO₂),无法解离出离子,不导电;

特殊氧化物(如 H₂O):纯水中仅极少量解离(c (H⁺)=10⁻⁷mol/L),导电能力极弱,通常视为 “弱导电”,需加入电解质(如盐)后导电能力才显著提升。

总结:酸、碱、盐及氧化物导电条件对比表

物质类别
代表物质
核心导电条件
关键限制/注意事项
酸(强酸)
HCl、H₂SO₄
仅溶于水,完全解离;熔融不导电
纯酸(液态)不导电
酸(弱酸)
CH₃COOH、H₂CO₃
仅溶于水,部分解离;需升温 / 控浓度强化
浓弱酸(如冰醋酸)不导电
碱(强碱)
NaOH、Ba(OH)₂
溶解(完全解离)或熔融(高温)均导电
微溶性强碱(如 Ca (OH)₂)水溶液导电弱
碱(弱碱)
NH₃·H₂O、Fe(OH)₃
仅溶于水(部分解离);熔融不导电
固态弱碱不导电
盐(易溶强电解质)
NaCl、KNO₃
溶解(完全解离)或熔融(高温)均导电
无显著限制
盐(难溶强电解质)
BaSO₄、AgCl
仅熔融(高温)导电;水溶液几乎不导电
不稳定盐(如 CaCO₃)熔融时易分解
离子型氧化物
Na₂O、Al₂O₃
仅熔融(高温)导电;水溶液不导电(反应生成碱)
导电依赖熔融,与水反应后失去本身属性
共价型氧化物
CO₂、SiO₂、H₂O
均不导电
溶于水生成酸 / 碱时,导电的是产物而非氧化物

综上,酸、碱、盐及氧化物的导电条件可总结为:仅离子化合物(强碱、盐、离子型氧化物)可能通过熔融或溶解导电,共价化合物(酸、弱碱、共价型氧化物)仅能通过溶解(且需解离)导电,且多数共价型氧化物不具备导电能力。判断时需先明确物质的化学键类型与溶解性,再结合 “是否能解离出自由离子” 核心原则分析。

(责任编辑:化学自习室)
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