高三化學(xué)攻關(guān)三十六法之――化學(xué)證明題

化學(xué)證明題是化學(xué)學(xué)習(xí)中不多見(jiàn)的一類習(xí)題。由于陌生度高，因而有難度。

●難點(diǎn)磁場(chǎng)

請(qǐng)?jiān)囎鱿铝蓄}目，然后自我界定學(xué)習(xí)本篇是否需要。

試設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)證明：在醋酸溶液中存在著下列平衡：

CH₃COOHCH₃COO^－＋H^＋

答：_____________________________________________________________________。

●案例探究

[例題]已知CsCl結(jié)構(gòu)如圖47―1所示：

圖47―1

試證明AB型離子晶體中，r(陽(yáng)離子)∶r(陰離子)≥0.732時(shí)，其晶體結(jié)構(gòu)與CsCl晶體結(jié)構(gòu)相同。

命題意圖：考查學(xué)生對(duì)CsCl晶體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)及應(yīng)用數(shù)學(xué)方法解決化學(xué)問(wèn)題的能力。

知識(shí)依托：CsCl的晶體結(jié)構(gòu)及相關(guān)幾何知識(shí)。

錯(cuò)解分析：不能抽象出圖形與r^＋(陽(yáng)離子半徑)、r^－(陰離子半徑)的關(guān)系而無(wú)解。

解題思路：CsCl晶體結(jié)構(gòu)如圖47―2所示，按圖取一個(gè)截面，可予以證明。

圖47―2

設(shè)立方體棱長(zhǎng)為a，陰、陽(yáng)離子核間距離為d，立方體一個(gè)面的對(duì)角線長(zhǎng)為b，立方體對(duì)角線長(zhǎng)為c。則：d=r^＋＋r^－；則a≥2r^－

因?yàn)椋?i>c²=a²＋b²，b²=a²＋a²

所以：c²=3a²，c=a

又因?yàn)椋?i>c=2d，且a≥2r^－

所以：2d≥?2r^－，即

d=r^＋＋r^－≥r^－，r^＋≥(－1＋)r^－，

≥－1=1.732－1=0.732

證明完畢。

●錦囊妙計(jì)

常見(jiàn)化學(xué)證明題有兩種：

1.實(shí)驗(yàn)證明題：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷某些物質(zhì)存在與否、驗(yàn)證某些結(jié)論正確與否。要注意化學(xué)試劑的選擇。

2.幾何證明題：利用數(shù)學(xué)工具推證某些結(jié)論正確與否。要注意圖形的轉(zhuǎn)換，以及化學(xué)習(xí)題與數(shù)學(xué)方法的聯(lián)系。

●殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練

1.(★★★)用實(shí)驗(yàn)證明某酸HA是弱電解質(zhì)。兩同學(xué)的方案分別是：

甲：①稱取一定量的HA配制0.1 mol?L^－1的溶液100 mL。

②用pH試紙測(cè)出該溶液的pH，即可證明HA是弱電解質(zhì)。

乙：①用已知物質(zhì)的量濃度的HA溶液、鹽酸，分別配制pH=1的兩種酸溶液各100 mL；

②分別取這兩種溶液各10 mL，加水稀釋為100 mL；

③各取相同體積的兩種稀釋液裝入兩個(gè)試管，同時(shí)加入純度相同的鋅粒，觀察現(xiàn)象，即可證明HA是弱電解質(zhì)。

(1)在兩個(gè)方案的第①步中，都要用到的定量?jī)x器是________。

(2)甲方案中，說(shuō)明HA是弱電解質(zhì)的理由是測(cè)得溶液的pH        1(選填“＞”“＜”“=”)

乙方案中，說(shuō)明HA是弱電解質(zhì)的現(xiàn)象是________(多選扣分)。

a.裝HCl(aq)的試管中放出H₂的速率快；

b.裝HA(aq)的試管中放出H₂的速率快；

c.兩個(gè)試管中產(chǎn)生氣體速率一樣快。

(3)請(qǐng)你評(píng)價(jià)：乙方案中難以實(shí)現(xiàn)之處和不妥之處               、               。

(4)請(qǐng)你再提出一個(gè)合理而比較容易進(jìn)行的方案(藥品可任取)，作簡(jiǎn)明扼要的表述________。

2.(★★★★)Cu^＋在酸性溶液中不穩(wěn)定，可發(fā)生自身氧化――還原反應(yīng)生成Cu^2＋和Cu�，F(xiàn)有濃H₂SO₄、濃HNO₃、稀H₂SO₄、稀HNO₃、FeCl₃(aq)、pH試紙，而沒(méi)有其他試劑。請(qǐng)用最簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)證明CuO經(jīng)H₂還原所得到的紅色產(chǎn)物中是否含有堿性氧化物Cu₂O。

3.(★★★★)證明AB型離子晶體中，≥0.414時(shí)，其晶體結(jié)構(gòu)與NaCl晶體結(jié)構(gòu)相同。

4.(★★★★★)一般認(rèn)為紅熱木炭與濃H₂SO₄發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：             ，試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明產(chǎn)物中是否含有CO。

(1)實(shí)驗(yàn)裝置為(可用簡(jiǎn)筆畫(huà)表示，但要注明儀器及藥品名稱，夾持裝置可忽略)                         ；

(2)產(chǎn)物中含有CO的現(xiàn)象是                             。

難點(diǎn)磁場(chǎng)

1.提示：須證明兩個(gè)問(wèn)題：①溶液中存在著H^＋(或Ac^－)；②c(H^＋)發(fā)生變化，即平衡發(fā)生移動(dòng)。

答案：往醋酸溶液中滴加石蕊試劑，溶液變紅，證明醋酸在水溶液中能電離出H^＋

在上述的溶液中再加入少量CH₃COONH₄晶體，振蕩后紅色逐漸變淺，說(shuō)明c(H^＋)減小，即證明存在著電離平衡：CH₃COOH CH₃COO^－＋H^＋。

殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練

1.提示：只知弱酸的物質(zhì)的量濃度，不知其電離度，難以配制pH=1的該酸溶液。

答案：(1)100 mL容量瓶

(2)＞      b

(3)配制pH=1的HA(aq)難以實(shí)現(xiàn)，不妥之處在于加入的鋅粒難以做到表面積相同

(4)配制NaA(aq)，測(cè)其pH＞7即證明HA是弱電解質(zhì)(注：本題解答若操作簡(jiǎn)單、現(xiàn)象明顯、不是化學(xué)教材中講過(guò)的常見(jiàn)方法應(yīng)屬創(chuàng)新，經(jīng)認(rèn)可后亦可)

2.提示：選用FeCl₃(aq)、稀HNO₃、濃HNO₃、濃H₂SO₄都是錯(cuò)誤的。認(rèn)為能觀察到無(wú)色固體生成或紅色固體溶解也都是錯(cuò)誤的。

答案：取少量紅色產(chǎn)物放入稀H₂SO₄中，振蕩，若溶液變?yōu)樗{(lán)色，說(shuō)明溶液中含有Cu₂O，若溶液不變色，說(shuō)明產(chǎn)物中無(wú)Cu₂O。

3.NaCl晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，取其一個(gè)截面(或側(cè)面)進(jìn)行推理，可予以證明。

令r^－=1，則AC≥4r^－=4，AB=BC=2r^－＋2r^＋=2＋2r^＋

因?yàn)椋骸?i>ABC為Rt△

所以：AB²＋BC²=AC²

即：(2＋2r^＋)²＋(2＋2r^＋)²≥4²，r^＋≥－1=0.414

故：≥0.414

證明完畢。

4. C＋2H₂SO₄CO₂↑＋2SO₂↑＋2H₂O

(1)

(2)黑色CuO粉末變紅證明有CO生成(注：答“導(dǎo)管末端有火焰證明有CO生成”不可以)