反证法在化学解题中的应用.doc

反证法在化学解题中的应用反证法属于“间接证明法”一类，是从反面的角度思考问题的证明方法，即：肯定题设而否定结论，从而导出矛盾推理而得。法国数学家阿达玛（hadamard）对反证法的实质作过概括：“若肯定定理的假设而否定其结论，就会导致矛盾。”具体地讲，反证法就是从否定命题的结论入手，并把对命题结论的否定作为推理的已知条件，进行正确的逻辑推理，使之得到与已知条件、原理或者已经证明为正确的命题等相矛盾，矛盾的原因是假设不成立，所以肯定了命题的结论，从而使命题获得了证明。在化学解题中经常使用反证法，反证法的解题模式可以简要地概括为“否定推理否定”。实施的具体步骤是：第一步，反设：作出与求证结论相反的假设；第二步，归谬：将反设作为条件，并由此通过一系列的正确推理导出矛盾；第三步，结论：说明反设不成立，从而肯定原命题成立。以下是一些实例，供读者参考。一、 原命题的规律为：较强酸制较弱酸较强酸制较弱酸实质上是指满足能得到比反应物难电离的生成物这一复分解反应发生的充分条件，较强酸制弱酸只是方便理解的说法，是一条经验规律。事实上有一些反例，例如中强酸（属于弱酸）磷酸制取强酸hbr、hi等，是高沸点酸（难挥发酸）制易挥发酸，但在中学阶段，运用得当，还是可以用的。例1：先将铜与浓硫酸反应产生的气体x持续通入图1装置中，一段时间后再将铜与浓硝酸反应产生的大量气体y也持续通入该装置中，可观察到的现象包括（可选多项，下同）（）a 通入x气体后产生白色沉淀b 通入x气体后溶液中无明显现象c 通入y气体后开始沉淀d 通入y气体后沉淀溶解e 通入y气体后溶液中无明显现象由此可得到的结论是（）a hno3的酸性比h2so4强b 盐酸的酸性比h2so3强c baso3能溶于盐酸d hno3能氧化h2so3（或so2）e baso4不溶于水也不溶于hno3溶液运用反证法，即使反应so2+bacl2+h2obaso3+2hcl成立，但违背了较强酸制较弱酸规律，反应应由右往左发生，所以观察到的现象为bc，得到的结论是bcde。类似的还有除杂问题，如co2（hcl），学生最容易犯的错误是用饱和na2co3溶液，运用反证法，假设na2co3溶液与hcl反应除去了hcl，但反应na2co3+co2+h2o2nahco3也会发生，所以不能用饱和na2co3溶液，而应该用饱和nahco3溶液。同理co2（hac）、co2（so2）都可用饱和nahco3溶液除杂，推广至so2（hcl）、so2（so3），应该用的就是饱和nahso3溶液了。二、 原命题的规律为：较强碱制弱碱此规律是较强酸制较弱酸衍变而来的，苯酚钠溶液中通co2，为什么反应只能生成苯酚与nahco3，而不是苯酚与na2co3呢？运用反证法，假设得苯酚与na2co3，但反应c6h5-oh+na2co3c6h5-ona+nahco3也将发生而得nahco3，原因是酸性强弱为h2co3苯酚hco3-，因为h2co3的ka1=4.3110-7苯酚的ka1=1.2810-10h2co3的ka2=5.6110-11，则碱性强弱为co32-苯酚根hco3-。类似的有alo2-，co32-中加hcl，先反应的应是alo2-，因为同浓度时碱性alo2-co32-，运用反证法，即使co32-+h+=hco3-，但alo2-+hco3-+h2o=al（oh）3+co32-，所以先与alo2-反应，继续下去，hcl是先与al（oh）3沉淀，还是与co32-反应呢？应先与co32-反应，即使先与al（oh）3反应得al3+，al3+也会与co32-彻底双水解得al（oh）3沉淀和co2气体。三、 原命题的规律为：强弱规律一个能够自发进行的氧化还原反应，总是由强氧化性的物质与强还原性的物质反应生成弱氧化性的物质和弱还原性的物质。所以在一个氧化还原反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，这就是氧化还原中的强弱规律。1. 判断反应能否发生或反应的先后例题：（2005年江苏化学高考卷第7题）已知co2o3在酸性溶液中易被还原成co2+， co2o3、cl2、fecl3、i2的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是（）。a. 3cl2+6fei22fecl3+4fei3b. cl2+fei2fecl2+i2c. co2o3+6hcl2cocl2+cl2+3h2od. 2fe3+2i-2fe2+i2运用反证法，假如a项中的反应成立，则说明cl2先氧化fe2+，但由于co2o3、cl2、fecl3、i2的氧化性依次减弱，故cl2应该先将i-氧化后再氧化fe2+，故为a。2. 判断离子或物质存在的可能性例题:某溶液中可能含有na+、k+、i-、so32-、so42-等离子中的全部或其中的几种。现分别进行以下实验操作：用洁净的铂丝蘸取溶液在无色火焰上灼烧，焰色呈黄色；取原溶液，滴加少量溴水，振荡后溶液仍为无色；取原溶液，加入用盐酸酸化的氯化钡溶液，产生白色沉淀。则下列说法中正确的是（）。a. 原溶液中一定存在na+、so32-、so42-b. 原溶液中一定不存在so32-、so42-c. 原溶液中一定不存在k+、i-d. 原溶液中可能存在k+、i-由于焰色反应呈黄色，所以原溶液中肯定含有na+，但不能排除k+的存在；运用反证法，在溶液中加入少量溴水，由于还原性：so32-i-，如没有so32-、i-，溶液不可能仍为无色，如有i-而没有so32-，溶液变为黄色，现为无色，说明一定存在so32-，同时由于溴水少量，所以溴水可能没有和i-反应，不能肯定i-存在；加入用盐酸酸化的氯化钡溶液，产生白色沉淀，这个现象的产生说明原溶液中肯定存在so32-，故为ad。3. 判断离子或物质参加反应的先后顺序难易规律：越易失电子的物质，失后就越难得电子；越易得电子的物质，得后就越难失去电子。一种氧化剂同时和几种还原剂相遇时，还原性最强的优先发生反应；同理，一种还原剂同时与多种氧化剂相遇时，氧化性最强的优先发生反应。fecl3、cucl2混合溶液中加入fe，先与哪种物质反应？运用反证法，假设先与cucl2反应，置换成出的cu也会与fecl3反应生成fecl2和cucl2，相当于cucl2没有反应过，所以先与fecl3反应。类似的有：将足量cl2缓缓通入含0.02 mol h2so3和0.02 mol hbr的混合溶液中。在此过程中溶液的ph与cl2用量的关系示意图是（溶液体积变化忽略不计，且不考虑cl2与水反应）（）如不清楚h2so3和hbr的还原性谁强谁弱，可用反证法，假设cl2先与氧化hbr得br2，但br2会与h2so3反应， br2h2so3h2oh2so42hbr，所以c