假設法在高中化學解題中的應用

劉 娟

(江蘇省射陽中學,江蘇 鹽城 224300)

假設法作為科學研究的重要方式之一,廣泛應用于高中階段的化學解題之中. 作為一種有效的思維方式,它能夠將化學題目化繁為簡、化難為易,不僅能夠幫助學生快速理清題意、優化解題思路,還能讓學生在使用假設法的過程中形成科學嚴謹的邏輯思維,提高學生的綜合能力.

1 極端假設,優化思路

極端假設在高中化學解題中的應用主要體現在根據化學中的平衡狀態及其定義性質進行分析,假設所研究的化學反應在外界條件不變的情況下能進行到最大限度,并以該最大限度下的化學平衡狀態為標準進行分析,推斷該狀態是否存在[1].極端假設解題時,題目所給出的條件往往不足以求出精確的數值,但至少能為化學反應中各參數提供一個大致的范圍,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)并充分攪拌,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全部轉化為BaCO3,至少要加入1.25 mol Na2CO3

故選D.

2 賦值假設,簡化過程

高中化學階段的很多問題其實都可使用賦值假設法,這種假設法是特別適用于綜合性較強的問題,需要學生以字母對所要求解的參數進行假設,或者利用比值的形式進行分析.因此教師要善于引導學生多用賦值假設法,挖掘題目中的重點,結合題目中的反應過程以及反應狀態對所假設的值進行求解.

圖2 化學平衡裝置

A．反應開始時,B容器中化學反應速率快

B．A容器中X的轉化率為40%,且比B中X的轉化率小

C．打開K達新平衡后,升高B容器溫度,A容器體積會增大

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

解答A:VA=VB=aL,B中的物質的量大于A中的物質的量,即B裝置中反應物的濃度大于A裝置中反應物的濃度,所以反應開始時,B容器中化學反應速率大于A容器中化學反應速率,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的量之比,達到平衡時,VA=1.2aL,所以平衡后混合氣體的物質的量是2 mol ×1.2=2.4 mol,設容器A中物質X反應了mmol .

則有m=0.4 mol ,所以X的轉化率α=40%,B容器是在等容條件下,反應向正反應方向移動時,混合氣體的物質的量增大,導致容器內氣體壓強增大,增大壓強平衡逆向移動,X的轉化率減小,故B錯誤;C:該反應是一個反應前后氣體體積增大的吸熱反應,升高溫度,平衡向正反應方向移動,混合氣體的物質的量增大,導致A容器的體積增大,故C正確;D:當打開K時,整個裝置是在等溫、等壓條件下反應,使整個裝置中氣體的壓強與A裝置中的初始壓強相同時,A和B的體積之和為3aL,其中B占aL,則A占2aL;當等溫等壓條件下反應達到平衡狀態時,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,思維轉化

所謂等效假設,主要依賴于等效轉化的解題思路,假設不同的反應物在同樣的外界條件下可能達成的反應狀態,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行假設,運用相同的方法對未知反應進行求解,以此簡化解題過程[2].

圖3 物質的量隨反應時間的變化曲線

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

B．相同溫度下,起始時向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2,達到平衡時,PCl3的轉化率小于80%

C．T℃時,該反應的化學平衡常數K=0.05 mol/L

D．相同溫度下,起始時向容器中充入1.0 mol PCl5、0.2 mol PCl3和0.2 mol Cl2,反應達到平衡前v正>v逆

故選BD.