反证法在解化学题中的应用，本文主要内容关键词为：反证法论文,化学题论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
在数学中，为证明某一命题，可先肯定或否定它，看它与事实或已知条件是否矛盾，进而反过来说明所需证明的命题之真伪。这就是数学上的反证法。把这种方法移植到化学中，同样可以解决许多化学问题。
一、结构反证
例 科学家发现铂的两种化合物a和b：
实验测知a具有抗癌作用，而b没有。下列关于a和b的叙述中正确的是（）
（A）a和b属同种物质
（B）a和b互为同分异构体
（C）a和b的空间构型是平面四边形
（D）a和b的空间构型是四面体
解析 因a和b具有不同的特性，故a和b一定不是同种物质。性质不同，结构必不同，而a和b的分子式却相同，故而a和b互为同分异构体。a和b的空间构型若为四面体型，则两个氯原子就不存在相邻和相间之分，甲烷的结构是正四面体构型，且二氯甲烷不存在同分异构体，就是一个重要的佐证，反过来可证明a和b的空间构型必为平面四边形结构。应选（B）（C）。
二、途径反证
请认真审读下列3个反应：
试利用这些反应按以下步骤从某烃A合成一种染料中间体DSD酸：
请写出A、B、C、D的结构简式。
解析 合成DSD酸的可能途径有两条：
比较甲、乙两条合成途径知，若为乙途径，则因—NH[，2]具有还原性，—NH[，2]将被强氧化剂氧化，反过来可证明应为甲途径，即
三、性质反证
碳纳米管（CNTs—Carbon Nanotubes）的发现是材料科学领域的一个新突破，它又称巴基管（Buckytube），属富勒（Fullerene）碳系，是伴随C[，60]的研究不断深入而出现的。碳纳米管处于纳米级范围内，具有完整分子结构的新型材料。典型的碳纳米管的直径小于100nm，长度为几μm。CNTs的基本结构主要由六边形碳环组成，此外还有一些五边形碳环和七边形碳环。试解释：（1）这些五、七边形碳环在碳纳米管的什么位置比较多？（2）你认为碳纳米管可能具有超导特性吗？为什么？
解析 碳纳米管是课本上根本未出现过的物质。解答此题时除了要充分阅读题干信息并联想课本中的有关知识外，应利用课本知识中碳的性质进行反证。首先，要重视题目给出的以下信息：碳纳米管属富勒碳系，与C[，60]同属一个家族，也就是说，是碳元素的一种单质，与金刚石、石墨是同素异形体的关系。接下来，要依据C[，60]、石墨等做大胆的想象：如果它和石墨一样呈片层结构，那么每一层都是六边形，这与题述呈五边形和七边形相矛盾。根据题给数据知，碳纳米管应呈细长的管状，而呈球形的C[，60]是既有六边形，又有五边形的环。由此可知，只能猜测碳纳米管的五边形和七边形可能在弯曲部或端部出现。
（1）碳纳米管管身弯曲开叉部位，以及两端封闭部分。
（2）联想石墨知，碳纳米管可能具有超导特性，因为它可看成按石墨结构卷曲而成，在它的径向存在自由电子。
四、数值反证
例 25℃时，体积为V[，a]，pH=a的某一元强酸与体积为V[，b]，pH=b的某一元强碱混合后可恰好完全中和，且知V[，a]＜V[，b]和a=0.5b。请填写下列空白：（1）a值可否等于3（填“可”或“否”）____，其理由是____。（2）a值可否等于5（填“可”或“否”）____，其理由是____。（3）a的取值范围是____。
解析 该题渗透了数学上的对数与指数间的换算。
五、结论反证
例 石油和石油的分馏产物在供氧不足的情况下燃烧时，常常产生CO。使某气态烃在5倍体积的纯氧中燃烧，使产物通过足量的过氧化钠，并在电火花连续作用下充分反应，生成的气体的体积缩小到了燃烧后产物体积的3/8（气体体积都在100℃以上，101kPa时测定）。
（1）试写出通式C[，x]H[，y]的某烃在供氧不足时燃烧的化学方程式。（CO[，2]的化学计量数设定为m，假定不生成单质碳）
（2）求m=2时该烃的分子式。
（3）1mol某气态烃在供氧不足时燃烧，产物在足量的过氧化钠和电火花连续作用下产生3molO[，2]，且固体过氧化钠增重范围在90g≤△m≤118g，求烃可能的分子式和燃烧产物CO、CO[，2]的物质的量之比，请将结果填入下表。
烃分子式 n（CO）∶n（CO[，2]）
解析 欲顺利地解答本题，需掌握以下重要解题方法：关系式法、差量法、讨论法、反证法等。还需掌握以下技巧：CO通过Na[，2]O[，2]时可视为完全吸收，生成Na[，2]CO[，3]；H[，2]O通过Na[，2]O[，2]相当于H[，2]被吸收，即将水看成H[，2]·O两部分，其中O原子变成氧气放出；CO[，2]通过Na[，2]O[，2]相当于CO被吸收，即将CO[，2]看成CO·O两部分。同时需利用反证法排除多余的结论。
（1）解法比较简单，能为后续解题过程作铺垫。由信息可写出方程式：
因Na[，2]O[，2]固体的增重范围是90g≤△m≤118g，故用差量法列式可得
90≤28（x-m）+28m+y≤118，
即90≤28x+y≤118③
所求结果必须同时满足①②③式。通过分析讨论③式能得出烃的分子式可以是C[，3]H[，6]、C[，3]H[，8]、C[，4]H[，6]。得出这个结论后还需进一步反证这些结论的正确性。当烃为C[，3]H[，6]时，1体积的烃与5倍体积的氧气可完全燃烧，C[，3]H[，6]不合题意，只有以下两组：
烃分子式
n（CO）∶n（CO[，2]）
C[，3]H[，8] 1∶2
C[，4]H[，6] 1∶3
解该题时需要细心地挖掘题中条件，在关键之处适当作出假设来反证其结论的正确性，这是解决化学计算时一个不可缺少的步骤。