科學假設法在化學解題中的應用

摘要：文章比較系統地總結了科學假設的類型，在化學中的應用和技法。由于該法實用性強，方法巧妙，學生容易掌握，故有助于提高學生的學習興趣和學習能力，也有助于學生養成科學假設的良好習慣，對克服當前中學教學中廣泛采用的“題海戰術”也具有現實的指導意義。

關鍵詞：假設;類型;應用

科學假設法是一種創造性的思維活動，是科學研究的常用方法。科學史上許多重大的發明創造都是建立在科學假設的基礎之上，經過科學家們的科學實驗、推理、演算得到證明，對人類社會的發展起到了巨大的推動作用。科學假設法在化學解題中同樣有效，如能熟練掌握各種假設方法，將會起到化繁為簡，化難為易，化抽象為具體的奇妙的作用，給人一種另辟蹊徑的感覺，它不但可以提高學生的解題速度和學習興趣，同時也對學生將來從事科學研究打下良好的基礎。以下結合實例談談科學假設法在化學解題中的應用。

一、極限假設

極限假設：就是把思路引向極限狀態，來解決中間狀態的問題，從而使問題得到簡化，順利得出正確結論。

例1.在500毫升含有FeCl3、CuCl2的溶液中放入10克鐵粉，反應完全后過濾，所得固體干燥后質量為11克。濾液中加入0.3摩NaOH恰好使金屬離子完全沉淀，試求原溶液中FeCl3、CuCl2的物質的量的濃度。

技法點撥:解決本題的難點是判斷加入的10克鐵粉是否過量。運用極限假設。

從以上分析可知，極限假設可以把物質的混合狀態轉化為單一純凈物的特殊狀態，從而化繁為簡，起到事半功倍的效果。

二、等效假設

等效假設:就是把復雜的混合物問題轉化成并不存在簡單明了的分子形式，但結果等效，從而使問題輕松得到解決。

在下列混合物的質量分數計算中，讀者可以體會到，如果不用等效假設，要得出正確答案幾乎是不可能完成的任務，由此可見等效假設在化學計算中的重要性。

例2.由MgO、MgSO4和MgHPO4組成的混合物中，鎂的質量分數為33%，求混合物中氧元素的質量分數。

技巧點撥：將混合物進行等效假設，分成MgO和SO3、(HPO3)兩組(其中HPO3等效于SO3)，按Mg的質量分數和組分中Mg與O的質量比算出O和MgO的質量分數，進而求得另一組分的質量分數，再按其組內元素(組分)的質量比，求得該組分中O的質量分數。然后將兩個O的質量分數相加即可得出答案。過程如下：

第一步:分組。將混合物按其相對分子(原子)質量總和等效，分成兩大組分四小組分。

混合物中氧元素的質量分數為：22%+27%=49%

本題的技巧性強，分好混合物的組分，問題便可迎刃而解。

三、途徑假設

途徑假設：就是把復雜、不熟悉的化學變化過程假設成簡單、熟悉的途徑，從而使問題得到解決。

例3.有相同溫度(T=500K)相同體積的甲、乙兩容器，甲容器充入1克SO2和1克O2，乙容器充入2克SO2和2克O2，則分別達到平衡后，SO2轉化率哪個大？

技法點撥：由于乙中反應物濃度大，SO2的轉化率低；但乙中壓強大，SO2轉化率大。如果把該途徑假設為下列途徑，問題就不難解決了(其中Ⅱ態就等同于直接在V升的容器中，加入2克SO2和2克O2達到的平衡狀態)。

甲： 設容器為V升

由于乙中I平衡態和甲的平衡態初始條件(溫度、壓強、濃度)均相同，故SO2%轉化率乙'與SO2%轉化率甲相等。而Ⅰ態變成Ⅱ態時，由于壓縮平衡向體積縮小的正反應方向移動，故SO2的轉化率增大，即SO2%轉化率乙> SO2%轉化率甲。

四、結果假設

結果假設：就是先假設結論成立，然后進行嚴格的分析推理，找到有悖于或有助于結論成立的條件，從而做出肯定或否定的判斷。

例4.將1體積選項中的氣體與10體積O2混合后，依次通過盛有足量濃NaOH的洗氣瓶和盛有足量灼熱銅屑的管子(假設反應都進行完全)，最后得到的尾氣是：

(A)Cl2 (B)CO (C)CO2(D)N2

技法點撥：假設原氣體是Cl2或CO2，通過足量NaOH溶液后，均可被吸收，經過灼熱的銅屑，O2被吸收，故無尾氣產生，原氣體就不是Cl2或CO2。假設原氣體是CO，則通過足量的濃NaOH溶液時，氣體都未吸收，再通過足量灼熱的銅屑，必發生2Cu+O2 ＝2CuO，CuO+CO＝Cu+CO2，故原氣體可能是CO，尾氣是CO2。假設原氣體是N2，N2和O2均不被堿吸收，而O2能跟灼熱銅屑反應，N2不反應，故原氣體可能是N2，尾氣也是N2。從上得答案為C、D。

五、參照量假設

參照量假設：就是選定變化范圍中某點的量為參照量，經比較、分析、推理，從而使問題簡化而解決。

例5.18.4克NaOH與NaHCO3的混合物，在密閉容器中加熱到280℃，經充分反應后排出氣體，冷卻后稱得剩余固體質量為16.6克，試計算原混合物中NaOH的質量分數。

技法點撥：發生的反應有：

① NaOH+NaHCO3=Na2CO3 +H2O↑

②2NaHCO3＝Na2CO3+H2O↑+CO2↑

確定有無反應②的發生是解題的關鍵。運用參照量假設，此處假設NaOH和NaHCO3恰好反應時固體的減少量為參照量，若實際減少量等于參照量，則符合假設關系；若實際減少量大于參照量，則NaHCO3過量；若實際減少量小于參照量，則NaOH過量。

加熱時發生①反應，由差量法先求NaHCO3質量，再求NaOH的質量分數即可。

參照量假設在作選擇題時，也可以起到很好的作用。

以上是科學假設法在化學中比較經典、獨特的應用，其實科學假設遠不止以上幾種，并且每種假設都有多種不同的使用方法。由于篇幅所限，不再一一例舉。教師不僅是知識的傳授者，更應該是學習方法的傳授者。“授之以魚，不如授之以漁。”讓學生做再多的題目，不如教會他們如何學習的方法。撰寫本篇論文，目的是幫助學生總結學習經驗、手法和技巧，把他們培養成具有獨立思考能力，具備融會貫通和創新意識的新型學生，養成科學假設的好習慣，使他們從題海中解脫出來，成為學習的主人，享受學習的樂趣。

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注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”