教學流程電離說原子與離子電離說的內容

溶液與離子3‧2

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電離說

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西元 1884 年，瑞典化學家阿瑞尼斯 提出「電解質解離說」（電離說）。

電解質的水溶液為什麼能導電呢？

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電解質在水中會分解成帶電粒子 ( 稱為離子 ) ，這過程稱為解離，因而使水溶液能夠導電。

解離Ca

Cl

Cl

CaCl

Cl 阿瑞尼斯

知識快遞阿瑞尼斯（ Svante August Arrhenius ，西元 1859～ 1927 年）於西元 1903 年時，以「電離說」獲諾貝爾化學獎。

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原子與離子

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電解質在水溶液中會解離出帶正電荷的正離子與帶負電荷的負離子。

離子是帶電的粒子

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解離反應式：　 　 NaCl　　　 　 →　　　 Na ＋　 　＋ Cl －

原子會帶電是因為得失電子。失去電子者形成正離子；得到電子者形成負離子。

正離子Na Cl

解離 Cl

負離子Na

＋

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正離子的形成

鈉原子 鈉離子

Na Na+

失去電子

原子如果失去一個電子，會形成帶一個正電荷的正離子。

反應式： Na → Na ＋ ＋　 e －

質子數： 11 11 0電子數： 11 10 1

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負離子的形成

氯原子 氯離子

Cl Cl¯

得到電子

反應式： Cl ＋　 e － → Cl － 質子數： 17 0 17電子數： 17 1 18

原子如果得到一個電子，會形成帶一個負電荷的負離子。

動腦時間1.鈉原子失去一個電子後，為什麼會帶一個正電荷？請以原子結構中的質子數目和電子數目的觀點來思考並回答。

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動腦時間解：

鈉原子分別有 11 個質子、電子及中子。當失去一個電子時，變成 11 個質子、10 個電子、 11 個中子的狀態，因此質子數較電子數多一個，變成帶正電的鈉離子

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Na質子 ×11電子 ×11中子×11

Na+ 質子 ×11電子 ×10中子 ×11

解答　

動腦時間2.鈣離子的符號為 Ca2 ＋，試問鈣原子（ Ca ）要失去或得到幾個電子才能形成鈣離子？

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動腦時間解：當鈣原子失去兩個電子時，就會形成帶2 個正電的鈣離子。

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鈣原子 鈣離子Ca Ca

解答　

2 ＋

例題3-3

已知某原子 X的質子數和中子數分別為13與 14，則此原子所形成的離子 X3

＋，所含的電子數為多少？(A)10 (B)13 (C)16 (D)24 。

13

例題3-3　詳解解： (A) ，

X3 ＋表 X 原子失去 3 個電子，即電子數比質子數少 3 ，故：

　　電子數＝質子數－ 3　　　＝ 13－ 3　　　＝ 10 。

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同一種元素的原子和離子，雖然只相差一個或數個電子，但化學性質卻完全不同。

原子與離子

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氯化鈉NaCl

金屬鈉Na

解離劇烈反應

Na Cl

ClNa＋

電離說的內容

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電解質在水溶液中的情形，可以用電離說來解釋，並歸納成以下幾點：

1. 電解質溶於水時，會解離成帶正電的正離子和帶負電的負離子。

電離說的內容 ( 一 ) 1/4

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例如氯化鈉溶於水後，解離成鈉離子和氯離子，鈉離子帶一個正電荷，氯離子帶一個負電荷，可以下列式子表示：

　　 NaCl 　　　　　 Na ＋　＋　 Cl －

　（氯化鈉　　 　鈉離子 ＋ 氯離子 ）

電離說的內容 ( 一 ) 2/4

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電離說的內容 ( 一 ) 3/4

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Na

正離子Cl

解離 Na Cl

負離子

＋

有些電解質會在水中解離出帶電的原子團，稱為「根」。解離方程式： NaOH 　　　 Na ＋＋ OH －

電離說的內容 ( 一 ) 4/4

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根

根

表 3-1　常見的離子

正離子　K ＋、 Na ＋、Mg2 ＋、 Ca2 ＋、 Al3 ＋

、 NH4 ＋

負離子

Cl －、 OH －、 NO3 －（硝酸根）、SO42 －、 HCO3 －（碳酸氫根）、CH3COO －（醋酸根）、 CO32 －

（碳酸根）

常見的離子

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動腦時間想一想電解質與非電解質溶於水中的情形有何不同？

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氯化氫 蔗糖分子

動腦時間 解答解：

氯化氫會解離，而蔗糖分子不會解離

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( 電解質 ) ( 非電解質 )

氯化氫 蔗糖分子

電解質溶於水中，幾乎全部解離者，稱為強電解質；少部分會解離者，稱為弱電解質。

電離說的內容 ( 二 )

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強電解質 弱電解質

強電解質：電解質溶於水中，幾乎全部解離者，如鹽酸 (HCl) 。

強電解質

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HCl 　　　→　　 H ＋　＋　 Cl －

由於產生大量可在水溶液中移動的離子(H ＋及 Cl － ) ，故可使燈泡發亮。

弱電解質：電解質溶於水中，少部分會解離者。

弱電解質

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CH3COOH → CH3COO －＋ H+

由於產生少量可在水溶液中移動的離子，故只能使燈泡微亮。

部分解離

在電解質水溶液中，所有正離子所帶的總電量等於所有負離子所帶的總電量，因此溶液呈電中性。

電離說的內容 ( 三 )

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氯化鈣 鈣離子 ＋ 氯離子 　CaCl2　 　 　 　　 　 　 　 Ca2 ＋ 　 ＋　 2Cl －

CaCl

Cl

Ca

Cl

Cl

1×(2＋ ) ＝　 2×(1－ )

保持電中性

例題3-4 1/2

參考下表，並利用電解質解離時需符合電中性的原理，判斷下列物質的化學式何者正確？

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正離子 K+ 、 Na+ 、Mg2+、 Ca2+、 Al3+、NH4

+

負離子Cl、 OH、 NO3

( 硝酸根 )、HCO3

( 碳酸氫根 )、 SO42、

CH3COO ( 醋酸根 )、 CO32 ( 碳酸

根 )

例題3-4 2/2

(A) 氯化鉀為 KCl2

(B) 硫酸鎂為 MgSO4

(C) 碳酸銨為 NH4CO3

(D) 硝酸鋁為 Al3NO3 。29

正離子 K+ 、 Na+ 、Mg2+、 Ca2+、 Al3+、NH4

+

負離子Cl、 OH、 NO3

( 硝酸根 )、HCO3

( 碳酸氫根 )、 SO42、

CH3COO ( 醋酸根 )、 CO32 ( 碳酸

根 )

例題3-4　詳解

解： (B)，Mg2 ＋＋ SO42 －→MgSO4

(A)K ＋＋ Cl －→ KCl ，故氯化鉀化學式

應為 KCl ；(C)2NH4

＋＋ CO32 －→ (NH4)2CO3 ，

故碳酸銨化學式應為 (NH4)2CO3 ； (D)Al3

＋＋ 3NO3－ → Al(NO3)3 ，故硝

酸 鋁化學式應為 Al(NO3)3 。

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離子在溶液中可以自由移動。電離說的內容 ( 四 ) 1/3

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以氯化氫（ HCl ）為例

電離說的內容 ( 四 ) 2/3

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通電後，氫離子 (H ＋ ) 往負極移動，氯離子 (Cl － ) 往正極移動。也就是說，電解質是藉由離子移動而導電的。

正極(＋

)

負極(－ )

電解質可分為酸類、鹼類及鹽類，將會在後面小節中分別介紹。

電離說的內容 ( 四 ) 3/3

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酸

鹼

鹽

例題3-5

有甲、乙兩杯 1 公升的水溶液，甲杯中有0.1 莫耳的氫氧化鈉（ NaOH ），乙杯中有 0.2 莫耳的硫酸鈉（ Na2SO4 ），若將兩杯溶液混合，則混合溶液中所含的鈉離子、氫氧根離子及硫酸根離子的莫耳數各為何？

(A)0.1， 0.1， 0.1 (B)0.2， 0.1， 0.2

(C)0.5， 0.1， 0.1 (D)0.5， 0.1， 0.2 。

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例題3-5　詳解　解： (D)。　 　　　　　　NaOH　　　　　　　　　　　　　　Na ＋ ＋ OH －

　　　　　　 1　　　　　　　　： 1　　　　　 ： 　 1　　　 0.1莫耳 　 0.1莫耳 0.1莫耳　　　 Na2SO4　　　　　　　　　　　　　　2Na ＋ ＋ SO42－

　 1　　　　　： 2　 ： 1　 　　　　　　0.2莫耳　 0.4莫耳 0.2莫耳　故總計鈉離子有 0.5莫耳，氫氧根離子有0.1莫耳，硫酸根離子有 0.2莫耳。

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