科學假設，有效提升高中化學解題效率

江蘇省如皋中學 石紅熾

在高中化學習題中，有些題目給出的條件并不充足，如果使用常規的解題思路，很難解出答案，學生在遇到這些題目時常常會感到棘手。對此，教師可以引導學生應用科學假設進行解題，通過轉化問題，獲得更明確的思路，提高解題效率。

一、應用極端假設解題

極端假設是根據問題的條件，作出一種或多種極端的假設，然后對這些假設進行分類討論，確定答案存在的區間。極端假設適用的問題一般只要求解出一個范圍性的答案，對具體的數值沒有要求。在應用極端假設進行解題時，需要遵循以下四個步驟。第一，分析題干條件，確定化學反應過程；第二，根據題中給的條件和所要求的答案，作出極端假設；第三，寫出化學方程式，結合題中數據計算極值；第四，結合多個極值，確定答案范圍。極端假設法是一種非常實用的解題方法，能夠在多種題目的解題中應用，比較常見的有，求化學反應的生成物的量的范圍和求混合物的組成。除了在這些特定類型的題目中應用找出解題思路，極端假設法還能在常規類型的選擇題中應用，確定答案大致范圍，加快解題速度，快速選出答案。

例如，一定條件下，CO和水蒸氣在密閉容器內進行反應，CO+H2O→CO2+H2，當反應達到平衡時，測得其中的CO2的物質的量為0.6mol，已知初始狀態下，CO的物質的量為1mol，現在容器中再通入4mol水蒸氣，再次達到平衡時，容器中CO2的物質的量（ ）

A.等于0.6mol

B.等于1mol

C.大于 0.6mol，小于 1mol

D.大于1mol

這是一道典型的求范圍的題目，特殊的地方在于此反應為可逆反應。可逆反應在達到平衡時，如果增加反應物的濃度，會導致反應的平衡正向移動，題目中通入水蒸氣，而沒有增加CO，因此水蒸氣的濃度會變大，CO濃度保持不變，隨即平衡正向移動，CO的轉化率會得到提高，但不會完全反應。題目中，第一次達到反應平衡時，其中CO2的物質的量為0.6mol，通入水蒸氣后，反應正向進行，CO2的物質的量必然增加，但無法確定具體增加多少。此時可以應用極端假設法，假設CO完全反應，1mol的CO可以生成 1mol的CO2，可以得出CO2的實際值必然在0.6mol到1mol之間，因此答案選C。

二、應用等效假設解題

有些化學題目中涉及非常復雜的混合物，如果直接對每一種物質的量進行計算，求解過程會十分復雜，很容易出現錯誤。對于這類題目的求解可以應用等效假設法，用實際并不存在但形式簡單的分子式代替題目中復雜的分子式，將復雜題目轉化為另一種思路清晰的等效題目，然后再進行求解，就能夠更加順利和準確地解出答案。例如，已知某混合物中包括M gO、M gSO4和M gH PO4三種物質，其中鎂的質量分數為33%，求其中氧元素的質量分數。對于這道題的求解，如果直接計算M gO、M gSO4和M gH PO4的量，再計算其中氧元素的質量分數，是無法得出答案的。應用等效假設法，通過分析三種物質的質量分數，可以把原本的混合物等效為M gO和SO3、（H PO3）兩種組分，其中 H PO3和 SO3的質量分數相等，可以等效為一種，然后再根據鎂的質量分數以及在各物質中鎂和氧的比例分別計算出每一種組分中中氧的質量分數，最后相加，得出結果。具體的解題過程如下：首先，分組。根據相對分子質量對混合物組分進行等效代替，M gSO4可以用 M gO+SO3等效，M gH PO4可以用M gO+H PO3等效。第二，計算。M gO中氧的質量分數為×33%=22%，混合物中等效M gO的質量分數為33%+22%=55%，等效SO3的質量分數為1-55%=45%，SO3中氧的質量分數為×45%=27%。最后，將計算得出兩組分中的氧的質量分數小家，可以得出，原混合物中國氧元素的質量分數為22%+27%=49%。

三、應用參照量假設解題

在某些化學問題的解題中，應用參照量假設，可以將題目中某個變化的量作為參照量，以此為基礎進行進一步的分析計算，將變化復雜的問題變得更具確定性，方便求解。例如，密閉容器中有N aO H和N aH CO3的混合物，加熱至280℃充分反應產生氣體并排除，反應結束后容器內固體質量為16.6克，已知原混合物的質量為18.4克，試計算原混合物中N aO H的質量分數。對于這道題的求解，首先分析可能發生的反應，有N aO H+N aH CO3→N a2CO3+H2O↑和2N aH CO3=N a2CO3+H2O↑+CO2↑。計算之前需要確定第二個反應是否發生。利用參照量假設，可以將N aO H和N aH CO3恰好完全反應時生成氣體的量X作為參照量，通過計算，（84+40）∶18=18.4∶X，可以得出X=2.67克，而實際產生氣體的量為18.4-16.6=1.8克。因此N aO H過量，N aH CO3完全反應，不會發生第二個反應。根據第一個反應方程式，可以計算出混合物中N aH CO3的量，然后即可得出N aO H的量。

四、應用途徑假設解題

除了以上三種科學假設外，在高中化學解題中比較實用的科學假設法還有途徑假設法。在求解陌生的化學反應相關的問題時，可以應用途徑假設，用熟悉的化學反應過程代替題目中的反應過程。例如，A容器中有1克SO2和1克O2，B容器中有2克SO2和 2克O2，已知A、B兩容器溫度相同、體積相同，問兩個容器中的反應都達到平衡時，哪個容器中的SO2轉化率高一些？對于這道題的求解，可以先假設A容器體積為V，然后分析題干條件，將B容器的體積設為2V，這樣兩個容器中的反應物濃度完全一致，當兩容器內的反應都達到平衡時，SO2的轉化率也一致。由于實際的A、B容器體積相同，所以相當于在初始條件相同的兩個反應中，減少B容器的體積，從而讓平衡正向移動，因此B容器中的SO2轉化率更高。

在高中化學習題教學中，教師要減少使用題海戰術，而要重視解題技能的教學。教師應當教授學生靈活應用科學假設法，根據題型的不同，選擇合適的科學假設法，充分發揮科學假設法的作用，提高學生的解題效率。