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类比推理法
类比推理法
类比思想是依据两个对象或两类事物间的已知相似性,把一个对象或一类事物的特定知识转移到另一个对象或另一类事物上去,从而推理获得后一个对象或后一类事物的新知识。
类比在解决化学问题过程中充当“中介”,即通过借用熟悉问题的解决办法去解决新问题的一种解决问题的策略。
类比推理关键是看共性。
类比推理的一般步骤:
①认真观察对比,经过分析找出两类事物之间的相似性或一致性;
②联系所学,用一类事物的性质去推测另一类事物的性质,得出一个的
命题(猜想);
③检验猜想。
一、类比性质,类比推理是由特殊到特殊的推理,是两类类似的对象之间的推理,其中一个对象具
有某个性质,则另一个对象也具有类似的性质。
要认真分析两者之间的联系与区别,深入思考两者的转化过程是求解的关键,在进行类比时,要充分考虑已知对象性质的推理过程,然后类比推导类比
对象的性质。
类比推理时要尽量从本质上去类比,不要被表面现象迷惑,否则会犯机械类比的错误。
1:
学会用类比的方法判断未学物质的性质。
氢氧化铝是两性氢氧化物,氧化铝是两性氧化物,铝为两性元素,它们既可与强酸反应,又可与强碱溶液反应。
注意分析物质的组成与分类,然后进行类比。
例1:
(2016年全国I卷,27题)元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)4−(绿色)、Cr2O72-(橙红色)、CrO42-(黄色)等形式存在,Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体,回答下列问题:
(1)Cr3+与Al3+的化学性质相似,在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是_。
练习1:
ZnO、BeO等属于两性氧化物,Zn(OH)2、Be(OH)2等属于两性氢氧化物。
请你书写,它们与盐酸、氢氧化钠溶液的反应方程式。
Zn(OH)2+2HCl==ZnCl2+2H2OZn(OH)2+2NaOH==Na2ZnO2+2H2O
Be(OH)2+2HCl==BeCl2+2H2OBe(OH)2+2NaOH==Na2BeO2+2H2O
ZnO+2HCl==ZnCl2+H2OZnO+2NaOH==Na2ZnO2+H2O
BeO+2HCl==BeCl2+H2OBeO+2NaOH==Na2BeO2+H2O
2:
学会用类比的方法来学习有机化合物的性质。
学习有机物要抓住基本分类,如烷烃、烯烃、苯及其同系物、醇、醛、羧酸、酯等,学懂弄通各类典型代表物的结构或官能团及性质,在掌握各代表物结构和性质的基础上,再类比推理得到同系物的结构和性质,并注意个性。
例2:
(2016年江苏,11题)化合物X是一种医药中间体,其结构简式如图所示。
下列有关化合物X的说法正确的是
A.分子中两个苯环一定处于同一平面
B.不能与饱和Na2CO3溶液反应
C.在酸性条件下水解,水解产物只有一种
D.1mol化合物X最多能与2molNaOH反应
练习2.(2012·江苏高考11)普伐他汀是一种调节血脂的药物,其结构如下图所示(未表示出其空间构型)。
下列关系普伐他汀的性质描述正确的是()
A.能与FeCl3溶液发生显色反应
B.能使酸性KMnO4溶液褪色
C.能发生加成、取代、消去反应
D.1mol该物质最多可与1molNaOH反应
解析:
由普伐他汀的结构简式知:
分子中无苯环,有碳碳双键,有醇羟基、羧基、酯基等官能团,类比苯酚,由于羟基不在苯环上,普伐他汀不能与FeCl3溶液发生显色反应显示酚的性质,选项A错;类比乙烯的化学性质可知,能使酸性KMnO4溶液褪色,能发生加成反应等,选项B对;类比乙醇,能发生取代、消去反应;类比乙酸乙酯,酯基水解也属于取代反应,选项C对;酯基水解后形成两个羧基,类比乙酸,故1mol该物质最多可与2molNaOH反应,选项D错。
正确答案为BC。
3:
利用元素周期表与元素周期律进行类比
元素周期表就是一个类比学习的典范,利用同一主族元素性质的相似性可以类比周期表中不熟悉的元素及其化合物的性质。
但类比过程中,必须十分注意同一主族元素性质的递变性造成性质上的差异。
例3.(2016年全国II,26题)联氨(又称肼,N2H4,无色液体)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料,回答下列问题:
(1)联氨分子的电子式为_____________,其中氮的化合价为____________。
(4)联氨为二元弱碱,在水中的电离方程式与氨相似,联氨第一步电离反应的平衡常数值为___________________(已知:
N2H4+H+
N2H5+的K=8.7×107;KW=1.0×10-14)。
联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为。
练习3.认真寻找类比的对象,按要求完成空白:
(1)书写下物质的电子式:
羰基硫(COS):
,K2S3:
,NaBH4:
。
CH3+:
,CFClBrI:
,O3F2:
。
(3)卤素、卤素互化物(如IBr、BrF等)、拟卤素(氰气、硫氰等)都能与水反应:
例Cl2+H2O==HCl+HClO,ICl+H2O==HIO+HCl,(CN)2+H2O==HCN+HCNO,ICl3+3H2O==H3IO3+3HCl;请书写下列反应:
IBr、IF5、(SCN)2与水反应的化学方程式:
解答:
IBr+H2O==HIO+HBr,IF5+3H2O==HIO5+5HF,(SCN)2+H2O==HSCN+HSCNO
二、类比定义:
在求解由某种熟悉的定义产生的类比推理型试题时,可以借助原定义来求解。
中学化学中关于基本的定义很多,一定要认真理解定义,找出如何下定义。
化学物质种类繁多,尤其是元素化合物与有机物的知识,涉及千变万化的物质,给许多学生学习化学及解决化学问题带来困难,化学教学过程中要始终借助类比思想让陌生物质变得熟悉,以点带面,触类旁通。
因此,看样给物质进行分类就很重要,从教材中归纳物质的分类方法,从中找到规律,例如根据组成物质的元素种类将物质进行分类,即从化学的视角将组成或性质具有相似特征的物质进行合理分类,让分类后的物质具有相似性,解决化学问题就会有章可循。
例1:
物质的量浓度的定义为:
。
请你给物质的质量浓度下定义:
。
则1mol/L的NaOH溶液换算成物质的质量浓度应表示为。
请完成教材P17面第5题。
例2.(2016年全国III卷38题)端炔烃在催化剂存在下可发生偶联反应,成为Glaser反应。
2R—C≡C—H
R—C≡C—C≡C—R+H2
该反应在研究新型发光材料、超分子化学等方面具有重要价值。
下面是利用Glaser反应制备化合物E的一种合成路线:
回答下列问题:
(3)E的结构简式为______。
解答:
(4)化合物(
)也可发生Glaser偶联反应生成聚合物,该聚合反应的化学方程式为_____________________________________。
解答:
+(n-1)H2;
练习题:
1.已知NH3溶于水显碱性的原因表示为:
NH3+H2O=NH4++OH—
(1)已知硼酸0.01mol可被20mL0.5mol·L-1NaOH溶液恰好完全中和,据此推测:
硼酸在水中显酸性的原因是(写电离方程式)__________________________。
写出硼酸与NaOH溶液反应的离子方程式______________________________。
解答:
H3BO3+H2O
[B(OH)4]-+H+H3BO3+OH-==[B(OH)4]-
(2)据报到,某石油化工厂用三乙醇胺N(CH2CH2OH)3水溶液代替氢氧化钠水溶液洗涤石油裂解气除去其中CO2和H2S,年增产值100万元。
为什么三乙醇胺能代替氢氧化钠以及为什么这种改革可以增加年产值?
解答:
1.(提示:
类比NH3的碱性与铵盐的不稳定性)
三乙醇胺吸收CO2和H2S的原因为:
N(CH2CH2OH)3+H2S==[NH(CH2CH2OH)3]HS
2N(CH2CH2OH)3+H2S==[NH(CH2CH2OH)3]2S
N(CH2CH2OH)3+H2O+CO2==[NH(CH2CH2OH)3]HCO3
2N(CH2CH2OH)3+H2O+CO2==[NH(CH2CH2OH)3]2CO3
上述盐热分解放出CO2和H2S,三乙醇胺被回收循环使用,所以可增加年产值。
2.双氧水(H2O2)和水都是极弱电解质,但H2O2比H2O更显酸性。
(1)若把H2O2看成是二元弱酸,请写出它在水中的电离方程式:
_______。
(2)鉴于H2O2显弱酸性,它可以同强碱作用形成正盐,在一定条件下也可形成酸式盐。
请分别写出H2O2与Ba(OH)2反应生成正盐、酸式盐的化学方程式:
_____。
(3)水电离生成H3O+和OH-叫做水的自偶电离。
同水一样,H2O2也有极微弱的自偶电离,其自偶电离的方程式为:
______________________。
解答:
(1)H2O2
HO2-+H+HO2-
H++O22-
(2)H2O2+Ba(OH)2==BaO2+2H2O2H2O2+Ba(OH)2==Ba(HO2)2+2H2O
(3)2H2O2
HO2-+H3O2+
三、类比方法:
有一些处理问题的方法具有类比性,可将这种方法类比应用到其他问题的求解中,注意知识的迁移.化学信息题的特点是阅读量大,与社会、生产、生活、科技信息联系多,起点高落点低,能力要求并不高,只要通过阅读看清题意,类比中学化学基础知识和基本方法即可解决问题。
解题关键是不要因为陌生而紧张,不要因为新颖而感觉难,类比思想可以帮你找到已学知识的原型,破解新情景问题,提高化学素养。
化学工艺流程题试题内容丰富新颖,源于生产和化学实验,以解决化学实际问题作为命题思路进行设问,使问题情境真实,能考查学生化学双基知识的掌握情况和应用双基知识解决化工生产和化学实验中有关问题的类比推理能力,能考查学生阅读能力和收集处理图表信息的能力,能培养学生理论联系实际、学以致用的学习观。
此类题既要类比已学基础知识解决问题,又要类比新信息迁移应用解决新问题。
例(2016年全国高考I卷,38题)
秸秆(含多糖物质)的综合应用具有重要的意义。
下面是以秸秆为原料合成聚酯类高分子化合物的路线:
回答下列问题:
(6)参照上述合成路线,以(反,反)-2,4-己二烯和C2H4为原料(无机试剂任选),设计制备对二苯二甲酸的合成路线_______________________。
解答:
(6)
。
练习题:
1.【2015新课标Ⅰ卷理综化学】[化学——选修5:
有机化学基础](15分)
A(C2H2)是基本有机化工原料。
由A制备聚乙烯醇缩丁醛和顺式异戊二烯的合成路线(部分反应条件略去)如下所示:
回答下列问题:
(4)异戊二烯分子中最多有个原子共平面,顺式聚异戊二烯的结构简式为。
解答:
(4)11;
(6)参照异戊二烯的上述合成路线,设计一条由A和乙醛为起始原料制备1,3-丁二烯的合成路线。
解答:
2.(2011·广东高考32节选)由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气,这些杂质可采用吹气精炼法除去,产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。
工艺流程如下:
(注:
NaCl熔点为801℃;AlCl3在181℃升华)
(1)精炼前,需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂,防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质,相关的化学方程式为①和②。
(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体,杂质随气泡上浮除去。
气泡的主要成分除Cl2外还含有;固态杂质粘附于气泡上,在熔体表面形成浮渣,浮渣中肯定存在。
(3)在用废碱液处理A的过程中,所发生反应的离子方程式为。
(4)镀铝电解池中,金属铝为极,熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4-和Al2Cl7-形式存在,铝电镀的主要电极反应
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