假設法在高中化學解題中的應用研究

胡羽倫??

摘要：在高中學習中，化學是非常重要的一門學科，它雖然沒有語數(shù)英在高考中所占的分值比重高，但是學習化學能夠讓我們用科學來解釋生活中的化學問題，對自然界有著更加深入的了解與認識。在高中化學解題中，我們要運用很多策略、方法，從而才能提高化學解題效率，培養(yǎng)起學習化學的興趣，而假設法則是其中必不可少的一種方法。當題目中的已知條件不足時，按照常規(guī)方法難以得出答案，這時就需要我們進行假設，分類討論。本文主要結合筆者平時在化學學科中的學習經(jīng)驗，分析了假設法在高中化學解題中的運用，希望能夠給其他同學提供一些學習借鑒。

關鍵詞：假設法；高中化學；解題；思維

一、 緒論

在高中化學學習中，經(jīng)常會遇到這樣的一類試題：第一眼看上去感覺題目條件不足而無從下手。但是如果我們能夠借助于假設思維，對問題進行假設，那么就會活躍思維，有效解決問題。對化學問題進行解決時，我們一般的步驟是：理解問題；制定出得到答案的計劃；計劃實施；結果檢驗。按照這樣的解題步驟能夠讓我們思路變得更加清晰，有效得出問題答案。假設法作為高中化學解題中常用的一種方法，能夠發(fā)揮出意想不到的解題作用，倘若我們對這一方法善于運用，在平時解題中定會起到事半功倍的效果。但是由于我們學生在平常學習中總結能力不足，雖然做過的題很多，但是卻不懂得巧妙運用各種解題策略，因此對于假設法類型以及應用策略加以總結，并將結合具體的案例進行分析說明，這對于我們提高化學成績大有裨益，同時也有著非常重要的現(xiàn)實意義。下面將對高中化學解題中經(jīng)常用到的一些假設法進行論述，同時進行詳細的解析，希望能夠為其他同學所借鑒。

二、 極端假設法在高中化學解題中的運用

極端假設法是高中化學學習中非常常見的一種假設方法，主要從問題的極端出發(fā)進行討論，進而得出答案。

例1向體積為16 mL，濃度為20 mol/L-1的濃硫酸溶液中加入過量的銅，通過對溶液加熱讓反應進行完全。試求被還原的銅的物質的量。

解析：該題涉及化學反應方程式，被濃硫酸所還原的銅的物質的量需要通過列出方程式進行求解。但是在該題中還涉及的一個隱形條件就是隨著反應的進行，硫酸濃度會下降，而當硫酸濃度達不到濃硫酸時，反應就會停止。所以該問題需要求出濃硫酸與銅能夠起反應的濃度區(qū)間，而非準確的數(shù)字。該題運用極端假設法，由于所加入的銅是過量的，因此假設濃硫酸能夠完全反應，這樣就能夠很容易求出該問題中的最大值。詳細的解題過程如下：

該題的反應方程式為：Cu + 2H2SO4（濃） = CuSO4 + SO2↑ + 2H2O

通過方程式可以得出銅與濃硫酸的物質的量比為1∶2，也即是1 mol的Cu與2 mol的濃硫酸發(fā)生反應。從而可以得出濃硫酸的物質的量為0.016 L×20 mol/L=0.32 mol，由于濃硫酸全部參與反應，所以可以得出所反應的銅的最大物質的量為0.16 mol，因此被還原的銅的物質的量必定要小于0.16 mol。這樣類型的試題一般會設置為選擇題，而選項中數(shù)值小于0.16的就是正確答案。

例2水垢是由多種物質所構成的混合物，通過檢測發(fā)現(xiàn)其中含有Ca2+、Mg2+、HCO3-。為了分析水垢具體的化學式組成，現(xiàn)取經(jīng)過干燥充分的水垢6.32 g，加熱讓其中的結晶水完全失去，剩余固體A的質量為5.78 g。A經(jīng)過高溫灼燒后重量保持不變，其成分為CaO與MgO。灼燒中放出的氣體通過過量的Ba（OH）2溶液，氣體被吸收完全，所得到的沉淀質量為11.82g。試求：（1）確定固體A中是否有碳酸鎂；（2）5.78 g的固體A在灼燒后重量不變時所放出的氣體被堿石灰完全吸收，且堿石灰重量增加2.82 g。確定A中不同成分的物質的量。

解析：結合題目中給定條件可知n（CO2）=n（BaCO3）=11.82197=0.06 mol.水垢通過加熱失去結晶水，而Mg2+轉換成MgCO3，也有可能會轉換成Mg（Oh）2，CO2可能是全部由CaCO3分解產(chǎn)生的，也可能是部分來自CaCO3分解，部分來自MgCO3分解。假如CO2全部是由CaCO3分解產(chǎn)生的，那么m（CaCO3）= 0.06 mol×100 g/mol = 6.00 g>5.78 g，與題意不符，因此固體A中必定含有MgCO3。假如CO2全部是由MgCO3分解產(chǎn)生的，那么m（MgCO3）= 0.06 mol×84 g/mol = 5.04g < 5.78g，表明A中必定含有MgCO3。

m（CO2）=0.06mol×44g/mol=2.64gm（H2O）=2.82 g-2.64 g=0.18 g

nMg（OH）2=n（MgCO3）=0.18 g18 g/mol=0.01 mol

mMg（OH）2=0.01 mol×58 g/mol=0.58 g

由n（CaCO3）+n（MgCO3）=0.06 mol，結合100n（CaCO3）+84n（MgCO3）+0.58 g=5.78 g

得出n（MgCO3）=0.05 moln（CaCO3）=0.01 mol。

三、 賦值假設法在高中化學解題中的運用

賦值假設法主要是對一些已知條件中沒有具體數(shù)值或者數(shù)值以代數(shù)式形式出現(xiàn)的試題進行計算。當做化學題遇到這些情況時，可以人為假設一個具體數(shù)值，從而就能夠將抽象問題具體化，問題也就能夠迎刃而解了。

例3將等物質的量的N2、O2、CO2混合氣體通過加有N2O2的干燥器后，混合氣體體積變?yōu)樵瓉淼?9，假設反應前后溫度、壓力均保持不變。這時混合氣體中N2、O2、CO2三種氣體的物質的量比為（）。

A. 3∶4∶1B. 3∶3∶2

C. 6∶7∶2D. 6∶9∶0

解析：假設在原混合氣體中，N2、O2、CO2三種氣體的體積均為3V，通過N2O2時只有CO2會起反應，結合方程式：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，可知經(jīng)反應后氣體總體積會減少1V。由于在同溫同壓下，氣體體積減少為原來的89，表明在反應中有2V的CO2參與反應，生成1V的O2，因此這時混合氣體中N2、O2、CO2的物質的量比為3∶4∶1，因此答案為A。

例4將硝酸銀加入到碘化鉀溶液中，直至反應進行完全，反應后的溶液質量剛好和反應前的碘化鉀溶液質量相等，那么所加入的硝酸銀溶液質量分數(shù)是多少。

解析：該試題并未給出具體的數(shù)字或者表達式，當進行解答以及量化時，需要先進行賦值，設出具體的數(shù)值，從而進行求解。首先寫出反應方程式：KI + AgNO3 = AgI↓ + KNO3，假設所生成的AgI的物質的量為1 mol，那么反應所消耗的 AgNO3 為1 mol，也就是170 g，結合題意，所加入的AgNO3的總質量應該與析出的AgI質量相等，而1 mol AgI的質量為235 g，因此所加入的硝酸銀溶液質量分數(shù)為ω=170÷235×100%=72.34%.

四、 轉向假設法在高中化學解題中的運用

轉向假設法主要是將題干中已知的條件與問題進行轉變，通過轉向起到轉換思路、簡化解題過程的目的。這一思維實質上是逆向思維，在高中化學試題中，經(jīng)常會見到這樣的一類題：第一眼看上去，我們感覺無從下手，從已知條件中不知道該怎么得出結果。這時如果能從問題的反面出發(fā)，進行轉向分析，會起到意想不到的效果。轉向假設法一般的步驟為：第一，對所要求解的化學試題加以分析；第二，在經(jīng)過分析之后，判斷是否能直接解答；第三，如果無法直接求解，那么就要進行轉向，從問題的反面出發(fā)嘗試求解；第四，再次觀察問題，進行假設，得出答案。

例5將質量分數(shù)分別為50%、10%的硫酸溶液按照等體積混合在一起，所得到的溶液質量分數(shù)是（）。

A. 大于30%B. 小于30%

C. 等于30%D. 無法確定

解析：假設50%、10%的兩種硫酸溶液密度分別是d1、d2，如果將它們按照相同的質量進行混合（質量均為m），那么混合后的硫酸溶液質量分數(shù)可以表示成：（50%m+10%m）/2m。假如50%、10%兩種硫酸溶液質量相等，那么它們的密度和體積定然不一樣。密度d1>d2，而體積V1

例6有兩個體積相同的容器A、B，現(xiàn)在同時向A、B容器中加入等物質的量的SO2和O2，在相同溫度下A、B容器中均發(fā)生如下反應：2SO2（g）+O2（g）=2SO3（g），反應進行完全并達到平衡狀態(tài)。在反應過程中保持容器A壓強不變，容器B體積不變。假如容器A中的SO2轉化率是p，那么容器B中的SO2轉化率為（）。

A. 無法確定B.

C. >pD. =p

解析：假設容器B也是在保持壓強不變的條件下反應完全，那么就可以建立起等效平衡。因為該反應屬于體積減小的反應，所以容器體積有縮小的趨勢，而要想讓題目中給定的條件保持不變，就要把體積增大，而體積增大可以通過降低壓強來實現(xiàn)，降壓的同時平衡狀態(tài)會向左移動，因此SO2的轉化率會降低，該題答案是B.

五、 中值假設法在高中化學解題中的運用

中值假設法主要是在計算時，取極限范圍內的中間數(shù)值作為假設數(shù)值進行參考，從而得出計算結果、解出試題答案的一種解題方法。

例7根據(jù)測定結果顯示，在C3H8O與CxH12有機物所構成的混合物體系中，碳元素的質量分數(shù)是78%，氧元素的質量分數(shù)是8%，試確定CxH12是（）。

A. C4H12B. C5H12

C. C6H12D. C7H12

解析：由于本題是選擇題，可以運用中值假設法。假設C3H8O化合物的含碳量為60%，根據(jù)中值定理設CxH12是C6H12，其含碳量為85.7%，而混合物中的含碳量是78%，因此運用十字交叉法可以得出C3H8O化合物中的氧含量是26.7%，C6H12的氧含量是0%，假設混合后的體系中氧含量為8%，那么運用十字交叉法可知條件符合同一性定理，因此假設成立，即CxH12確實是C6H12，本題答案為C。

五、 分步假設法在高中化學解題中的運用

分步假設法主要是在解題時分多步進行假設，通過多步驗證，最終得出試題答案的一種解題方法。在學習高中化學時，我們經(jīng)常會遇到這樣的情況：當對于已經(jīng)處于平衡狀態(tài)的可逆反應中某些條件加以改變時，依然無法得出平衡反應的移動趨勢，這時就要進行分步假設，得到原試題的等效狀態(tài)，從而可以有效將復雜問題進行簡單化處理，也容易進行比較分析。

例8在恒溫下，將1 mol NO2通入到體積固定不變的容器中，體積為V。將會發(fā)生下述的反應：2NO2（g）轉換成N2O4（g），也就是2 mol的NO2參與反應會生成 1 mol 的N2O4，并且最終達到化學反應平衡狀態(tài)。接著向容器中再加入1 mol NO2，并且達到新的平衡狀態(tài)。試確定第二次平衡狀態(tài)和第一次平衡狀態(tài)比起來，NO2含量增加或者是減少？

解析：要想解決這一問題，就需要運用分步假設法。假設后面加入的1 mol NO2在另外一個體積相同且固定的容器中反應完全，并且達到化學平衡，那么容器中所剩余的未反應NO2和第一次反應剩余的NO2量應當相同。而原試題中后來加入的1 mol NO2也就等價于將這兩個容器合起來，體積壓縮為V，這樣就和原問題一樣了。體積壓縮會促使反應朝著正方向進行，也就是NO2的量會更加降低，這樣就能得出問題的答案了。

七、 結論

總而言之，將各種類型的假設法運用到高中化學解題中是非常有必要的，可以極大地簡化解題過程，幫助我們拓展思路，便于我們更好地理解并掌握解題過程。對于假設法進行分析研究，得出各種假設方法具體的運用環(huán)境，從而能夠為我們高中生在學習化學時提供出很好的參考借鑒。高中化學是高中學習中非常關鍵的學科，而提高我們的解題能力可以有效幫助我們在考試中贏得先機，獲得比別人更多的優(yōu)勢，正確掌握化學解題方法也是實現(xiàn)素質教育的重要手段。本文主要介紹了極端假設法、賦值假設法、轉向假設法、中值假設法以及分步假設法，并且通過具體的案例進行說明，分析各種假設法的運用環(huán)境，讓我們能夠很好地掌握假設法在化學解題中的運用，起到舉一反三的作用。

參考文獻：

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[2]王思楠.極端假設法在化學解題中的應用[J].祖國，2016，19：243.