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高三化學攻關三十六法之――化學證明題

化學證明題是化學學習中不多見的一類習題。由于陌生度高，因而有難度。

●難點磁場

請試做下列題目，然后自我界定學習本篇是否需要。

試設計簡單實驗證明：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結構如圖47―1所示：

圖47―1

試證明AB型離子晶體中，r(陽離子)∶r(陰離子)≥0.732時，其晶體結構與CsCl晶體結構相同。

命題意圖：考查學生對CsCl晶體結構的認識及應用數學方法解決化學問題的能力。

知識依托：CsCl的晶體結構及相關幾何知識。

錯解分析：不能抽象出圖形與r^＋(陽離子半徑)、r^－(陰離子半徑)的關系而無解。

解題思路：CsCl晶體結構如圖47―2所示，按圖取一個截面，可予以證明。

圖47―2

設立方體棱長為a，陰、陽離子核間距離為d，立方體一個面的對角線長為b，立方體對角線長為c。則：d=r^＋＋r^－；則a≥2r^－

因為：c²=a²＋b²，b²=a²＋a²

所以：c²=3a²，c=a

又因為：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

常見化學證明題有兩種：

1.實驗證明題：根據實驗現象判斷某些物質存在與否、驗證某些結論正確與否。要注意化學試劑的選擇。

2.幾何證明題：利用數學工具推證某些結論正確與否。要注意圖形的轉換，以及化學習題與數學方法的聯系。

●殲滅難點訓練

1.(★★★)用實驗證明某酸HA是弱電解質。兩同學的方案分別是：

甲：①稱取一定量的HA配制0.1 mol?L^－1的溶液100 mL。

②用pH試紙測出該溶液的pH，即可證明HA是弱電解質。

乙：①用已知物質的量濃度的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試管，同時加入純度相同的鋅粒，觀察現象，即可證明HA是弱電解質。

(1)在兩個方案的第①步中，都要用到的定量儀器是________。

(2)甲方案中，說明HA是弱電解質的理由是測得溶液的pH        1(選填“＞”“＜”“=”)

乙方案中，說明HA是弱電解質的現象是________(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.兩個試管中產生氣體速率一樣快。

(3)請你評價：乙方案中難以實現之處和不妥之處               、               。

(4)請你再提出一個合理而比較容易進行的方案(藥品可任取)，作簡明扼要的表述________。

2.(★★★★)Cu^＋在酸性溶液中不穩定，可發生自身氧化――還原反應生成Cu^2＋和Cu。現有濃H₂SO₄、濃HNO₃、稀H₂SO₄、稀HNO₃、FeCl₃(aq)、pH試紙，而沒有其他試劑。請用最簡便的實驗方法來證明CuO經H₂還原所得到的紅色產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，其晶體結構與NaCl晶體結構相同。

4.(★★★★★)一般認為紅熱木炭與濃H₂SO₄發生反應的化學方程式為：             ，試設計實驗證明產物中是否含有CO。

(1)實驗裝置為(可用簡筆畫表示，但要注明儀器及藥品名稱，夾持裝置可忽略)                         ；

(2)產物中含有CO的現象是                             。

難點磁場

1.提示：須證明兩個問題：①溶液中存在著H^＋(或Ac^－)；②c(H^＋)發生變化，即平衡發生移動。

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，說明c(H^＋)減小，即證明存在著電離平衡：CH₃COOH CH₃COO^－＋H^＋。

殲滅難點訓練

1.提示：只知弱酸的物質的量濃度，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)難以實現，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)，測其pH＞7即證明HA是弱電解質(注：本題解答若操作簡單、現象明顯、不是化學教材中講過的常見方法應屬創新，經認可后亦可)

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

答案：取少量紅色產物放入稀H₂SO₄中，振蕩，若溶液變為藍色，說明溶液中含有Cu₂O，若溶液不變色，說明產物中無Cu₂O。

3.NaCl晶體結構如圖所示，取其一個截面(或側面)進行推理，可予以證明。

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

因為：△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“導管末端有火焰證明有CO生成”不可以)