假設(shè)法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用

摘 要：假設(shè)法可用于題目條件不足或是問(wèn)題抽象性過(guò)高的題目，常見(jiàn)的假設(shè)方法有賦值假設(shè)、極端假設(shè)以及等效假設(shè)等，運(yùn)用假設(shè)分法可以有效簡(jiǎn)化解題過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的解題思路.

關(guān)鍵詞：假設(shè)法；解題方法；高中化學(xué)

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2023）22-0136-03

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(jiǎn)、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(guò)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(jiǎn)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)嚢瑁尤隢a2CO3固體的過(guò)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(shuō)法中正確的是（）.

A．圖中表示c（Ba）2+的曲線是MP

B．P點(diǎn)溶液中離子濃度大小為：c（Ba2+）>c（CO2-3）>c（SO2-4）

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

D．相同溫度時(shí)，反應(yīng)BaSO4（s）+CO2-3（aq）BaCO3（s）+SO2-4（aq）的化學(xué)平衡常數(shù)K=0.04

解答 A：0.05 mol BaSO4粉轉(zhuǎn)化為0.5 mol BaCO3的過(guò)程中，c（Ba2+）逐漸降低，MN線是Ba2+的變化曲線，故A錯(cuò)誤；B：由圖可知，MP線為濃度的變化曲線，MN線是Ba2+的變化曲線，P點(diǎn)時(shí)，c（Ba2+）=5.0×10-6 mol/L，c（CO2-3）=5.0×

10-4 mol /L，c（SO2-4）=2.0×10-5 mol/L，則P點(diǎn)溶液中離子濃度大小為：c（CO2-3）>c（SO2-4）>c（Ba2+），故B錯(cuò)誤；C：假設(shè)0.05 mol BaSO4全部轉(zhuǎn)化為BaCO3，則發(fā)生的反應(yīng)為BaSO4+CO2-3BaCO3（s）+SO2-4，根據(jù)圖像，Ksp（BaSO4）=c（Ba2+）×c（SO2-4）=1.0×10-5×1.0×10-5=1.0×10-6，Ksp（BaCO3）=c（Ba2+）×c（CO2-3）=1.0×10-5×2.5×10-4=2.5×10-9，反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=c（SO2-4）c（CO2-3）=c（SO2-4）×c（Ba2+）c（CO2-3）×c（Ba2+）=Ksp（BaSO4）Ksp（BaCO3）=1.0×10-102.5×10-9=0.04，若使0.05 mol BaSO4全部轉(zhuǎn)化為BaCO3，則反應(yīng)生成0.05 mol SO2-4，反應(yīng)的離子積為Q=c（SO2-4）c（CO2-3）=n（SO2-4）n（CO2-3）=K=0.04，則平衡時(shí)n（CO2-3）=1.25 mol，則至少需要Na2CO3的物質(zhì)的量為1.25 mol+0.05 mol=1.3 mol ，故C錯(cuò)誤；

D：轉(zhuǎn)化反應(yīng)為BaSO4（s）+CO2-3（aq）BaCO3（s）+SO2-4（aq），根據(jù)C選項(xiàng)分析可知K=0.04，故D正確.

故選D.

2 賦值假設(shè)，簡(jiǎn)化過(guò)程

高中化學(xué)階段的很多問(wèn)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(wèn)題，需要學(xué)生以字母對(duì)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(guò)程以及反應(yīng)狀態(tài)對(duì)所假設(shè)的值進(jìn)行求解.

例題2 如圖2所示，向A中充入1 mol X和1 mol Y，向B中充入2 mol X和2 mol Y，起始VA=VB=a L，在相同溫度和有催化劑的條件下，兩容器中各自發(fā)生下列反應(yīng)：X（g）+Y（g）2Z（g）+W（g），ΔH>0，達(dá)到平衡時(shí)，VA=1.2a L，則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）.

A．反應(yīng)開(kāi)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(kāi)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(kāi)K一段時(shí)間，達(dá)到新平衡時(shí)，A的體積為2.6a L（兩邊通氣管中氣體體積不計(jì)）

解答 A：VA=VB=a L，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(kāi)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=1.2a L，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m mol .

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(kāi)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3a L，其中B占a L，則A占2a L；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(lái)的1.2倍，即混合氣體的體積是3.6a L，其中B是a L，所以A是2.6a L，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(duì)題目中的變化過(guò)程進(jìn)行假設(shè)，運(yùn)用相同的方法對(duì)未知反應(yīng)進(jìn)行求解，以此簡(jiǎn)化解題過(guò)程[2].

例題3 T ℃時(shí)，向2.0 L恒容密閉容器中充入1.0 mol PCl5，反應(yīng)PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g），經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后達(dá)到平衡，反應(yīng)過(guò)程中測(cè)定的部分?jǐn)?shù)據(jù)如圖3所示.下列說(shuō)法正確的是（）.

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

解答 A．前50 s內(nèi)生成的n（PCl3）=0.16 mol，反應(yīng)在前50 s的平均反應(yīng)速率v（PCl3）=ΔnVΔt=0.001 6 mol/（L·s），故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)圖知，250 s后，隨著時(shí)間的變化，n（PCl3）不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；開(kāi)始時(shí)n（PCl5）=0.5 mol/L，平衡時(shí)c（PCl3）=0.10 mol/L.

該溫度下化學(xué)平衡常數(shù)K=c（PCl3）·c（Cl2）c（PCl5）=0.1×0.10.4=0.025；將PCl5完全等效為PCl3、Cl2時(shí)，n（PCl3）=n（Cl2）=1.0 mol ，c（PCl3）=1.0 mol 2.0 L=0.5 mol /L，達(dá)到平衡時(shí)c（PCl3）=0.1 mol/L，則PCl3的轉(zhuǎn)化率=（0.5-0.1） mol/L0.5 mol/L×100%=80%；相同溫度下，起始時(shí)向容器中充入2.0? mol? PCl3和2.0? mol? Cl2，與充入1.0? mol? PCl3和1.0? mol? Cl2相比，增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng)，PCl3的轉(zhuǎn)化率增大，大于80%，故B正確；

C．根據(jù)B知，該溫度下化學(xué)平衡常數(shù)K=0.025，故C錯(cuò)誤；

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，此時(shí)c（PCl5）=1.0? mol? 2.0 L=0.5? mol/L，c（PCl3）=c（Cl2）=0.20? mol2.0 L=0.10 mol/L，則濃度商為0.10×0.100.5=0.002v逆，故D正確.

故選BD.

參考文獻(xiàn)：

［1］ 劉敏.假設(shè)法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用分析[J].文理導(dǎo)航，2022（17）：3.

[2] 何潔平.假設(shè)法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用[J].數(shù)理化解題研究，2018（10）：2.

［責(zé)任編輯：季春陽(yáng)］

收稿日期：2023-05-05

作者簡(jiǎn)介：劉娟（1982.4-），女，江蘇省宿遷人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中化學(xué)教學(xué)研究.