滲透假設(shè)思想 提升化學(xué)解題能力

陳菊

摘 要：假設(shè)是根據(jù)已有條件和事實(shí)，運(yùn)用思維、想象對(duì)所研究的事物的本質(zhì)或規(guī)律進(jìn)行初步設(shè)想或推測，提出可能的答案或嘗試性理解，從而找出解題思路，順利實(shí)現(xiàn)解題的一種思想方法。假設(shè)是學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)、解答化學(xué)題目時(shí)經(jīng)常應(yīng)用到的一種思維方式。因此，本文以在初中化學(xué)課堂教學(xué)中滲透假設(shè)思想為切入點(diǎn)，探討有計(jì)劃、有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生形成和應(yīng)用假設(shè)思想的有效教學(xué)策略，以期幫助學(xué)生提升化學(xué)解題能力，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué);假設(shè)思想;平衡狀態(tài)

中圖分類號(hào)：G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-624X（2021）34-0060-02

引 言

假設(shè)思想解題的思路對(duì)發(fā)展學(xué)生的化學(xué)思維、提升學(xué)生的解題能力均起到積極的作用。因此，從這個(gè)思路出發(fā)，本文主要圍繞極端假設(shè)、等效假設(shè)、過程假設(shè)、賦值假設(shè)、歸謬假設(shè)五個(gè)方向進(jìn)行具體探討，旨在引導(dǎo)學(xué)生通過對(duì)因果關(guān)系、平衡狀態(tài)、條件聯(lián)系、逆向推理的深入理解和把握，將假設(shè)思想融入解題過程中，從而實(shí)現(xiàn)簡潔解題、高效解題。

一、極端假設(shè)，外顯因果關(guān)系

極端假設(shè)指的是從極端的角度去預(yù)設(shè)和分析問題。這種極端要符合題目給出的條件，通過確定不確定條件的范圍，假設(shè)相應(yīng)條件下的最大值或最小值，來確定混合體系中各物質(zhì)的名稱、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)等化學(xué)量，使復(fù)雜的問題簡單化，從而順利得出結(jié)論。下面以具體題目來進(jìn)行說明。

一個(gè)密閉容器中為氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，要求放入一定量已經(jīng)點(diǎn)燃的木炭，直到耗盡容器中的氧氣為止。檢測反應(yīng)后生成的CO、CO2和容器中N2含量，如果碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)所占比例為24%，請(qǐng)問氮?dú)獾馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)可能是（ ）。

A.70%? ? ? ? ? ? B.50%? ? ? ? ? ? C.30%? ? ? ? ? ? D.10%

在解答這道題目時(shí)，如果從常規(guī)的思路進(jìn)行分析，需要討論的情況很多，非常復(fù)雜且煩瑣。這時(shí)我們不妨換一種思路，從極值假設(shè)的方向來綜合分析這道題，具體來說，可以對(duì)混合氣體進(jìn)行極端假設(shè)：已知CO和CO2都是碳燃燒后的生成物，如果碳是不完全燃燒，那么生成物只有CO，即最后容器中的混合氣體只有CO和N2，所以可以設(shè)CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，則有計(jì)算式12/28=24%/x，對(duì)x進(jìn)行求解，得出x為56%，所以N2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-56%=44%;如果碳是完全燃燒，那么生成物只有CO2，即最后容器中的混合氣體只有CO2和N2，所以可以設(shè)CO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為y，則有計(jì)算式12/44=24%/y，對(duì)y進(jìn)行求解，得出y為88%，所以N2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-88%=12%。實(shí)際反應(yīng)中同時(shí)包含三種氣體，所以N2的含量在12%～44%。給出的四個(gè)選項(xiàng)中，僅C選項(xiàng)符合題意。

從上文分析可知，極端假設(shè)法的本質(zhì)是理想狀態(tài)的極值求解，基于假設(shè)對(duì)命題進(jìn)行綜合分析，再推理判斷，就是其解題思路。我們可以“取兩端，定中間”的基本思路去進(jìn)行解題，在解題時(shí)，要在題目給定的變化范圍內(nèi)合理選取極端情況，切忌無中生有，從而得出正確答案。

二、等效假設(shè)，達(dá)成平衡狀態(tài)

化學(xué)平衡存在于可逆反應(yīng)中，是指在宏觀條件一定的可逆反應(yīng)中，化學(xué)反應(yīng)正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物和生成物的濃度不再改變的狀態(tài)。反應(yīng)物、生成物是否消失和生成量是否維持在動(dòng)態(tài)平衡，是我們判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)的關(guān)鍵。其中平衡狀態(tài)的一大特點(diǎn)就是“同”，我們可以此為切入點(diǎn)進(jìn)行等效假設(shè)，通過假設(shè)能夠達(dá)到與原平衡起始物質(zhì)的物質(zhì)的量相同的條件，從而建立等效平衡，實(shí)現(xiàn)簡便解答。下面以具體題目來進(jìn)行說明。

已知MgSO4、NaHSO3和NaHS的混合物中S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)a%，那么混合物中O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（ ）。

在解答這一題時(shí)，我們可以轉(zhuǎn)變常規(guī)物質(zhì)為整體的思路，將元素看作整體。三種物質(zhì)一共包含五種元素，對(duì)元素進(jìn)行分析可知，鈉和氫的相對(duì)原子質(zhì)量等于鎂的相對(duì)原子質(zhì)量，所以對(duì)五種元素進(jìn)行合并，上題可轉(zhuǎn)化為MgSO4、MgSO3和MgS三種元素三種化合物組成的混合物。三種物質(zhì)無論以什么比例混合，Mg和S的原子個(gè)數(shù)永遠(yuǎn)維持1∶1，這意味著二者的質(zhì)量比固定為24∶32，通過S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以計(jì)算出Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，a%×（24/32）=0.75a%，最終得出O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。這時(shí)三種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就很明顯了，Mg即（NaH）為0.75a%，S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%，所以混合物中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-a%-0.75a%=1-1.75a%。

也就是說，在利用等效平衡原理進(jìn)行等效假設(shè)解題的過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從以下三個(gè)方向進(jìn)行思考：首先是等溫等容或恒溫恒容條件下的等效，判斷在可逆反應(yīng)中反應(yīng)前后氣體分子數(shù)是否相等，改變起始時(shí)加入物質(zhì)的量，使可逆反應(yīng)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成同一邊物質(zhì)，其物質(zhì)的量對(duì)應(yīng)相等或?qū)?yīng)成比例，則可得出結(jié)論互為等效平衡;其次是等溫等壓或恒溫恒壓條件下的等效，基本思路與之類似;最后是平時(shí)常見的等效平衡的情況。在實(shí)際教學(xué)中，教師要結(jié)合不同情況下的等效假設(shè)例題幫助學(xué)生形成和鞏固利用等效平衡思想解題的基本技巧與方法，真正攻克這一大考點(diǎn)。

三、過程假設(shè)，簡化復(fù)雜條件

和上述兩種假設(shè)計(jì)算方式不同，過程假設(shè)是針對(duì)過程進(jìn)行的轉(zhuǎn)換，即將復(fù)雜問題簡單化，這樣問題也就變得清晰易解了。但在這個(gè)過程中，學(xué)生需要綜合考慮題目給出的各項(xiàng)條件，再結(jié)合所涉及的化學(xué)原理及規(guī)律進(jìn)行狀態(tài)過程的等效假設(shè)，不能出現(xiàn)假設(shè)與已知條件或事實(shí)相矛盾的情況。下面以具體題目來進(jìn)行說明。