假設(shè)法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用

劉 娟

(江蘇省射陽中學(xué),江蘇 鹽城 224300)

假設(shè)法作為科學(xué)研究的重要方式之一,廣泛應(yīng)用于高中階段的化學(xué)解題之中. 作為一種有效的思維方式,它能夠?qū)⒒瘜W(xué)題目化繁為簡、化難為易,不僅能夠幫助學(xué)生快速理清題意、優(yōu)化解題思路,還能讓學(xué)生在使用假設(shè)法的過程中形成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S,提高學(xué)生的綜合能力.

1 極端假設(shè),優(yōu)化思路

極端假設(shè)在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在根據(jù)化學(xué)中的平衡狀態(tài)及其定義性質(zhì)進(jìn)行分析,假設(shè)所研究的化學(xué)反應(yīng)在外界條件不變的情況下能進(jìn)行到最大限度,并以該最大限度下的化學(xué)平衡狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析,推斷該狀態(tài)是否存在[1].極端假設(shè)解題時(shí),題目所給出的條件往往不足以求出精確的數(shù)值,但至少能為化學(xué)反應(yīng)中各參數(shù)提供一個(gè)大致的范圍,簡化解題思路,提高解題效率.

例題1常溫下,將0.05 mol BaSO4粉末置于盛有1 L蒸餾水的燒杯中,然后向燒杯中加入Na2CO3固體(忽略溶液體積的變化)并充分?jǐn)嚢?加入Na2CO3固體的過程中,溶液中幾種離子濃度變化曲線如圖1所示,則下列選項(xiàng)中說法中正確的是( ).

圖1 離子變化曲線

A．圖中表示c(Ba)2+的曲線是MP

C．若使0.05 mol BaSO4全部轉(zhuǎn)化為BaCO3,至少要加入1.25 mol Na2CO3

故選D.

2 賦值假設(shè),簡化過程

高中化學(xué)階段的很多問題其實(shí)都可使用賦值假設(shè)法,這種假設(shè)法是特別適用于綜合性較強(qiáng)的問題,需要學(xué)生以字母對所要求解的參數(shù)進(jìn)行假設(shè),或者利用比值的形式進(jìn)行分析.因此教師要善于引導(dǎo)學(xué)生多用賦值假設(shè)法,挖掘題目中的重點(diǎn),結(jié)合題目中的反應(yīng)過程以及反應(yīng)狀態(tài)對所假設(shè)的值進(jìn)行求解.

圖2 化學(xué)平衡裝置

A．反應(yīng)開始時(shí),B容器中化學(xué)反應(yīng)速率快

B．A容器中X的轉(zhuǎn)化率為40%,且比B中X的轉(zhuǎn)化率小

C．打開K達(dá)新平衡后,升高B容器溫度,A容器體積會(huì)增大

D．打開K一段時(shí)間,達(dá)到新平衡時(shí),A的體積為2.6aL(兩邊通氣管中氣體體積不計(jì))

解答A:VA=VB=aL,B中的物質(zhì)的量大于A中的物質(zhì)的量,即B裝置中反應(yīng)物的濃度大于A裝置中反應(yīng)物的濃度,所以反應(yīng)開始時(shí),B容器中化學(xué)反應(yīng)速率大于A容器中化學(xué)反應(yīng)速率,故A正確;B:等壓、等溫條件下,氣體的體積之比等于氣體的物質(zhì)的量之比,達(dá)到平衡時(shí),VA=1.2aL,所以平衡后混合氣體的物質(zhì)的量是2 mol ×1.2=2.4 mol,設(shè)容器A中物質(zhì)X反應(yīng)了mmol .

則有m=0.4 mol ,所以X的轉(zhuǎn)化率α=40%,B容器是在等容條件下,反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)時(shí),混合氣體的物質(zhì)的量增大,導(dǎo)致容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大,增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng),X的轉(zhuǎn)化率減小,故B錯(cuò)誤;C:該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積增大的吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),混合氣體的物質(zhì)的量增大,導(dǎo)致A容器的體積增大,故C正確;D:當(dāng)打開K時(shí),整個(gè)裝置是在等溫、等壓條件下反應(yīng),使整個(gè)裝置中氣體的壓強(qiáng)與A裝置中的初始?jí)簭?qiáng)相同時(shí),A和B的體積之和為3aL,其中B占aL,則A占2aL;當(dāng)?shù)葴氐葔簵l件下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),混合氣體的體積是原來的1.2倍,即混合氣體的體積是3.6aL,其中B是aL,所以A是2.6aL,故D正確.

故選B.

3 等效假設(shè),思維轉(zhuǎn)化

所謂等效假設(shè),主要依賴于等效轉(zhuǎn)化的解題思路,假設(shè)不同的反應(yīng)物在同樣的外界條件下可能達(dá)成的反應(yīng)狀態(tài),即在題目含義或所謂外界條件不變前提下,對題目中的變化過程進(jìn)行假設(shè),運(yùn)用相同的方法對未知反應(yīng)進(jìn)行求解,以此簡化解題過程[2].

圖3 物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間的變化曲線

A．反應(yīng)在前50 s的平均反應(yīng)速率v(PCl3)=0.003 2 mol/(L·s)

B．相同溫度下,起始時(shí)向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2,達(dá)到平衡時(shí),PCl3的轉(zhuǎn)化率小于80%

C．T℃時(shí),該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=0.05 mol/L

D．相同溫度下,起始時(shí)向容器中充入1.0 mol PCl5、0.2 mol PCl3和0.2 mol Cl2,反應(yīng)達(dá)到平衡前v正>v逆

故選BD.