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化学
来源:《求学》2004第1期 2005-5-14 10:24:32 【字体:小 大】

(接上期)
请观察和思考一下,上期所述的反应是怎样进行的?即由几步反应组成?在此请你运用平面几何证明题的逆向分析法(即从结果推向已知)来分析。
例:证明内角平分线性质定理。
已知:在△ABC中AD是∠A的角平分线。
求证:=

〔逆向分析〕∵求证式=中AB与BD、AC和DC都同在一个三角形内,所以只要证明以AB和BD组成的三角形ABD和以AC和DC为边长的三角形ADC相似就行了。看图一目了然,△ABD不可能与△ADC相似,怎么办?
为此,将DC转移,在AD延长线上定一点E,令EC=DC , 求证△AEC∽△ABD即可。

具体证明如下:
在AD延长线上定点E,使∵CE=DC。
∵AD是∠BAC的角平分线
∴∠BAE=∠EAC
∵EC=DC
∴∠BDA=∠EDC=∠DEC
∴△ACE∽△ABD    
∴=
对于化学反应。如:
4HCl(浓)+MnO2MnCl2+C12↑+2H2O………①
能不能用逆向分析法推出此反应的过程呢?回答是肯定的。观察反应(1)的生成物“Cl2↑+H2O”是由什么物质生成的呢?也许你会响亮地回答:“当然是由2HCl+O2变化而来”。好!答得很对。不过为研究方便可以把“O2”写成原子氧[O]。即“Cl2↑+H2O”是由“2HCI+[O]”生成的,而“MnCl2+H2O”呢?又是由何种物质反应而来的呢?不难回答是由“MnO+2HCl”反应得来的。在这两个反应中“HCl”是已知物,“MnO和[O]”是未知物,题目又给出“MnO2”,所以不难推知“MnO和[O]”是由MnO2加热分解得来的,反应式表示如下:
MnO2MnO+[O]  …………………… ②分解反应
2HCl(浓)+[O]H2O+Cl2↑……………③置换反应
MnO+2HCl(浓)MnCl2+H2O…………④复分解反应
②+③+④得①,所以反应(1)实际上是由②③④的反应合成的。
下面用图解形式表示和分析反应过程:

经过这样分析研究后,反应式就根本不用去死记了,随时都可推导出来。我认为学生之所以感到化学难学,那是因为没掌握知识的来龙去脉。下面再列举课本中出现的几个反应来说明:
16HCl(浓)+2KMnO42MnCl2+2KCl+5C12↑+8H2O……………………………(1)
将生成物先分解为三组:

其中“2KCl+H2O”是由“2HCl+2KMnO4”反应来的,反应式为:
2HCl(浓)+2KMnO42KCl+
其中“2MnCl2+2H2O”是由“2MnO+4HCl”反应来的,反应式为:
2MnO+4HCl 2MnCl2+2H2O………………………(3)
其中“5Cl2↑+5H2O”是由“10HCl+5[O]”得来的,反应式为:
10HCl+5[O]5H2O+5C12↑…………………  (4)
反应(3)和(4)中的“MnO和[O]”又由“Mn2O7”分解来的,反应式为: Mn2O7 2MnO+5[O]………………  (5)
由 (2)+(3)+(4)+(5)整理得(1)式
用图解表示如下:

又如:  Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2↑
该反应到底又是怎样进行的呢?
用图来分析如下:

反应过程:
H2SO4(浓) H2SO3+[O]………………… ①分解反应
H2SO3H2O+SO2↑………………………②分解反应
Cu+[O]CuO……………………………③化合反应
CuO+H2SO4CuSO4+H2O………………④复分解反应
①+②+③+④得
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
由上述分析可见,在该反应中,有一半硫酸起氧化剂的作用(即氧化作用),有一半硫酸起酸性作用(表现在反应④中)。回头看看:
16HCl(浓)+2KMnO42MnCl2+2KCl+5C12↑+8H2O的反应过程,也显而易见,在该反应中有10个HCl起还原作用(即作为还原剂),有6个HCl起酸性作用。因为在该反应中有10个Cl-化合价升高,有6个Cl-的化合价无变化。
  又如:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O
[分析]:产物是两种盐和水,那么,反应物该是什么呢?什么样的反应生成盐和水呢?你一定会肯定地回答:酸和碱反应生成盐和水。
认真看看反应式后:反应物中只有碱,没有酸,那酸怎么来的呢?
这时,你会联想到Cl2+H2OHCl+HClO的反应,问题在此就找到突破口了。
Cl2+H2OHCl+HClO………………………………(1)
HCl+NaOHNaCl+H2O………………  (2)(中和反应)
HClO+NaOHNaClO+H2O……………(3)(中和反应)
(1)+(2)+(3)整理得
C12+2NaOHNaCl+NaClO+H2O
如果要把上述分析转化为平面几何证明题的证明形式,反应过程中各个简单的反应(如化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应)就相当于平面几何中的“定理”,复杂反应式中的反应物就相当平面几何中的“已知”,生成物就相当于平面几何中的“求证”。如:上述反应整个情况写成平面几何证明形式如下:
∵ Cl2+H2OHCl+HClO (溶液里有水)
而HCl+NaOHNaCl+H2O
HClO+NaOHNaClO+H2O
∴三式合一得:
C12+2NaOHNaCl十NaClO+H2O
前面的几个反应情况若写成平面几何证明的形式也类似,这样让人更容易理解。浓盐酸与MnO2的反应可写成如下证明形式:
因为MnO2是锰中间价态的氧化物,所以MnO2既有分解为低价氧化物的可能, 也有转化为高价氧化物的可能。在酸性环境中它应分解为低价氧化物,因为低价金属氧化物的碱性相对强一些,有利于中和反应溶液中的酸性物质,所以MnO2在酸性环境中应有如下的分解反应: 
MnO2MnO+[O]……………………………①
因为①式反应生成了碱性氧化物,所以有如下的复分解反应:
MnO(浓)+2HClMnCl2+H2O………………………②
又因为①式反应生成了强氧化剂[O],所以遇到有一定还原性的物质,可继续发生氧化还原反应,HCl具有一定的还原性,氧可把其中的氯置换出来,所以有如下的置换反应:2HCl(浓)+[O] H2O+Cl2↑………………………  ③
由于以上①②③式反应是连续进行的,所以可把它们组合起来,整理得总反应式:
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O在证明过程中,每一步都有“因为”和“所以”,即每一步都事出有因,让人明明白白,透彻理解反应的全部过程。这样不仅可明白已知的所有的反应,还可以推知未知的所有的反应,欲知详情,还得认真读一读昌嘉系列图书。 

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