高中必修1教材明確指出:這種在水溶液裡或熔融條件下能夠導電的化合物叫做電解質,2019年新版的教材在保留這一電解質定義的同時,明確了以性質分類的酸、鹼和以組成分類的鹽、兼有組成和性質分類的氧化物的定義。從歷年的高考題來講,確實沒有直接考查電解質和非電解質這樣一組概念的,只是關於電解質的強弱,特別是酸性強弱一直持續考查。但是明確電解質相關概念,對於引入離子反應和之後的電解,具有重要的先導作用,同時對於化合物的深刻理解,具有很大影響。由於這三條,使得人們對於相應概念不斷討論,甚至進入誤區,影響化學的深入學習。因此,明晰電解質與非電解質、強電解質和弱電解質是中學化學的必須。本文推出自己的教學經驗,嘗試對電解質的相關概念進行定義,對於有爭議的問題展示觀點,與各位分享,歡迎提出不同意見,以便補充修改完善。
一、電解質和非電解質
1、定義 電解質和非電解質在化合物範疇定義,2019年版新教材的定義沿用了2004年版的闡述,給出在水溶液裡或熔融條件下能夠導電的化合物叫做電解質,據此非電解質的定義為:在水溶液裡或熔融狀態下都不能導電的化合物叫做非電解質。這種定義是根據一定條件的某一種性質來區分的,即水溶液或熔融條件下的導電性。熔融早期表示為熔化,改為熔融有助於體現非化學變化。從數學集合來談,電解質屬於併集,非電解質屬於交集。電解質是一定條件下通電可以分解的化合物。
2、歸類儘管教材中存在判斷電解質的練習題,儘管新教材在離子方程式書寫的第二步中還具體化為「強酸、強鹼和大多數可溶性鹽」,但是全書始終沒有進行概括,也沒有做具體說明。筆者分析緣由確有少數鹽類為分子化合物,儘管溶於水,但是不存在電離,如醋酸鉛。建議教學中定義範圍為酸、鹼和通常的鹽,活潑金屬氧化物,水。結構角度分析為離子化合物和與可電離出氫離子的化合物。電解質和非電解質的區分以水為界。因為電解質在水溶液中的電離也是相對的。電離程度強於水的為電解質,電離程度弱於水的為非電解質。
二、強電解質和弱電解質 中學教學強調百分之百電離為強電解質,否則即為弱電解質。值得注意的是,離子化合物一定是強電解質,共價化合物除強酸鹽酸、硝酸、硫酸,以及依元素周期律推得的強酸高氯酸、氯酸等為強電解質,其他可以確定為弱酸的均為弱電解質;至於弱鹼,一水合氨為弱電解質。至於氫氧化物,一般試題均迴避,原因是少數不溶性金屬氫氧化物。應當注意的是,既往中學教材中介紹最強的弱酸是氫氟酸,電離度僅有10%。因此建議講授弱電解質時,加上一個少字,即以只有少部分電離說明更為恰當
三、有爭議的問題 關於鹽酸是否電解質的問題爭論至少五、六十年了,鹽酸是氯化氫的水溶液,屬於混合物。但是習慣上,酸無論是含氧酸,還是無氧酸均為電解質,否則比照鹽酸,所有無氧酸都無法處理。因此必須迴避這一問題。實際上還有硫酸中學認為是二元強酸,但是大學講二級電離常數,因此在高考閱卷1997年題目書寫離子方程式,酸式硫酸根拆與不拆均會給分,拆成硫酸根和氫離子屬於中學理解,不拆屬於大學認識。這方面高考閱卷各省市都會正確處理。至於講授和複習,筆者認為按照中學階段講二元強酸更合適。
四、弱電解質相對強弱比較合計6條詳見本人說明文章36《關於酸分類的四個問題》
1)、結構決定 2)、表徵決定 3)、酸性測定 4)、導電實驗 5)、與鹽反應 6)、鹽的水解
趙慶生2020年10月1日 於20:00(美東時間)