高三化学证明题

高三化学：化学证明题

化学证明题是化学学习中不多见的一类习题。由于陌生度高，因而有难度。

●难点磁场

请试做下列题目，然后自我界定学习本篇是否需要。

试设计简单实验证明：在醋酸溶液中存在着下列平衡：

CH₃COOHCH₃COO^－＋H^＋

答：_____________________________________________________________________。

●案例探究

[例题]已知CsCl结构如图47—1所示：

图47—1

试证明AB型离子晶体中，r(阳离子)∶r(阴离子)≥0.732时，其晶体结构与CsCl晶体结构相同。

命题意图：考查学生对CsCl晶体结构的认识及应用数学方法解决化学问题的能力。

知识依托：CsCl的晶体结构及相关几何知识。

错解分析：不能抽象出图形与r^＋(阳离子半径)、r^－(阴离子半径)的关系而无解。

解题思路：CsCl晶体结构如图47—2所示，按图取一个截面，可予以证明。

图47—2

设立方体棱长为a，阴、阳离子核间距离为d，立方体一个面的对角线长为b，立方体对角线长为c。则：d=r^＋＋r^－；则a≥2r^－

因为：c²=a²＋b²，b²=a²＋a²

所以：c²=3a²，c=a

又因为：c=2d，且a≥2r^－

所以：2d≥·2r^－，即

d=r^＋＋r^－≥r^－，r^＋≥(－1＋)r^－，

≥－1=1.732－1=0.732

证明完毕。

●锦囊妙计

常见化学证明题有两种：

1.实验证明题：根据实验现象判断某些物质存在与否、验证某些结论正确与否。要注意化学试剂的选择。

2.几何证明题：利用数学工具推证某些结论正确与否。要注意图形的转换，以及化学习题与数学方法的联系。

●歼灭难点训练

1.(★★★)用实验证明某酸HA是弱电解质。两同学的方案分别是：

甲：①称取一定量的HA配制0.1 mol·L^－1的溶液100 mL。

②用pH试纸测出该溶液的pH，即可证明HA是弱电解质。

乙：①用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸，分别配制pH=1的两种酸溶液各100 mL；

②分别取这两种溶液各10 mL，加水稀释为100 mL；

③各取相同体积的两种稀释液装入两个试管，同时加入纯度相同的锌粒，观察现象，即可证明HA是弱电解质。

(1)在两个方案的第①步中，都要用到的定量仪器是________。

(2)甲方案中，说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH　　　　1(选填“＞”“＜”“=”)

乙方案中，说明HA是弱电解质的现象是________(多选扣分)。

a.装HCl(aq)的试管中放出H₂的速率快；

b.装HA(aq)的试管中放出H₂的速率快；

c.两个试管中产生气体速率一样快。

(3)请你评价：乙方案中难以实现之处和不妥之处　　　　　　　 、　　　　　　　 。

(4)请你再提出一个合理而比较容易进行的方案(药品可任取)，作简明扼要的表述________。

2.(★★★★)Cu^＋在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化——还原反应生成Cu^2＋和Cu。现有浓H₂SO₄、浓HNO₃、稀H₂SO₄、稀HNO₃、FeCl₃(aq)、pH试纸，而没有其他试剂。请用最简便的实验方法来证明CuO经H₂还原所得到的红色产物中是否含有碱性氧化物Cu₂O。

3.(★★★★)证明AB型离子晶体中，≥0.414时，其晶体结构与NaCl晶体结构相同。

4.(★★★★★)一般认为红热木炭与浓H₂SO₄发生反应的化学方程式为：　　　　　　 ，试设计实验证明产物中是否含有CO。

(1)实验装置为(可用简笔画表示，但要注明仪器及药品名称，夹持装置可忽略)　　　　　　　　　　　　 ；

(2)产物中含有CO的现象是　　　　　　　　　　　　　　 。

附：参考答案

难点磁场

1.提示：须证明两个问题：①溶液中存在着H^＋(或Ac^－)；②c(H^＋)发生变化，即平衡发生移动。

答案：往醋酸溶液中滴加石蕊试剂，溶液变红，证明醋酸在水溶液中能电离出H^＋

在上述的溶液中再加入少量CH₃COONH₄晶体，振荡后红色逐渐变浅，说明c(H^＋)减小，即证明存在着电离平衡：CH₃COOH CH₃COO^－＋H^＋。

歼灭难点训练

1.提示：只知弱酸的物质的量浓度，不知其电离度，难以配制pH=1的该酸溶液。

答案：(1)100 mL容量瓶

(2)＞　　　b

(3)配制pH=1的HA(aq)难以实现，不妥之处在于加入的锌粒难以做到表面积相同

(4)配制NaA(aq)，测其pH＞7即证明HA是弱电解质(注：本题解答若操作简单、现象明显、不是化学教材中讲过的常见方法应属创新，经认可后亦可)

2.提示：选用FeCl₃(aq)、稀HNO₃、浓HNO₃、浓H₂SO₄都是错误的。认为能观察到无色固体生成或红色固体溶解也都是错误的。

答案：取少量红色产物放入稀H₂SO₄中，振荡，若溶液变为蓝色，说明溶液中含有Cu₂O，若溶液不变色，说明产物中无Cu₂O。

3.NaCl晶体结构如图所示，取其一个截面(或侧面)进行推理，可予以证明。

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

因为：△ABC为Rt△

所以：AB²＋BC²=AC²

即：(2＋2r^＋)²＋(2＋2r^＋)²≥4²，r^＋≥－1=0.414

故：≥0.414

证明完毕。

4. C＋2H₂SO₄CO₂↑＋2SO₂↑＋2H₂O

(1)

(2)黑色CuO粉末变红证明有CO生成(注：答“导管末端有火焰证明有CO生成”不可以)