假设法在高中化学解题中的应用

刘 娟

(江苏省射阳中学,江苏 盐城 224300)

假设法作为科学研究的重要方式之一,广泛应用于高中阶段的化学解题之中. 作为一种有效的思维方式,它能够将化学题目化繁为简、化难为易,不仅能够帮助学生快速理清题意、优化解题思路,还能让学生在使用假设法的过程中形成科学严谨的逻辑思维,提高学生的综合能力.

1 极端假设,优化思路

极端假设在高中化学解题中的应用主要体现在根据化学中的平衡状态及其定义性质进行分析,假设所研究的化学反应在外界条件不变的情况下能进行到最大限度,并以该最大限度下的化学平衡状态为标准进行分析,推断该状态是否存在[1].极端假设解题时,题目所给出的条件往往不足以求出精确的数值,但至少能为化学反应中各参数提供一个大致的范围,简化解题思路,提高解题效率.

例题1常温下,将0.05 mol BaSO4粉末置于盛有1 L蒸馏水的烧杯中,然后向烧杯中加入Na2CO3固体(忽略溶液体积的变化)并充分搅拌,加入Na2CO3固体的过程中,溶液中几种离子浓度变化曲线如图1所示,则下列选项中说法中正确的是( ).

图1 离子变化曲线

A．图中表示c(Ba)2+的曲线是MP

C．若使0.05 mol BaSO4全部转化为BaCO3,至少要加入1.25 mol Na2CO3

故选D.

2 赋值假设,简化过程

高中化学阶段的很多问题其实都可使用赋值假设法,这种假设法是特别适用于综合性较强的问题,需要学生以字母对所要求解的参数进行假设,或者利用比值的形式进行分析.因此教师要善于引导学生多用赋值假设法,挖掘题目中的重点,结合题目中的反应过程以及反应状态对所假设的值进行求解.

图2 化学平衡装置

A．反应开始时,B容器中化学反应速率快

B．A容器中X的转化率为40%,且比B中X的转化率小

C．打开K达新平衡后,升高B容器温度,A容器体积会增大

D．打开K一段时间,达到新平衡时,A的体积为2.6aL(两边通气管中气体体积不计)

解答A:VA=VB=aL,B中的物质的量大于A中的物质的量,即B装置中反应物的浓度大于A装置中反应物的浓度,所以反应开始时,B容器中化学反应速率大于A容器中化学反应速率,故A正确;B:等压、等温条件下,气体的体积之比等于气体的物质的量之比,达到平衡时,VA=1.2aL,所以平衡后混合气体的物质的量是2 mol ×1.2=2.4 mol,设容器A中物质X反应了mmol .

则有m=0.4 mol ,所以X的转化率α=40%,B容器是在等容条件下,反应向正反应方向移动时,混合气体的物质的量增大,导致容器内气体压强增大,增大压强平衡逆向移动,X的转化率减小,故B错误;C:该反应是一个反应前后气体体积增大的吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,混合气体的物质的量增大,导致A容器的体积增大,故C正确;D:当打开K时,整个装置是在等温、等压条件下反应,使整个装置中气体的压强与A装置中的初始压强相同时,A和B的体积之和为3aL,其中B占aL,则A占2aL;当等温等压条件下反应达到平衡状态时,混合气体的体积是原来的1.2倍,即混合气体的体积是3.6aL,其中B是aL,所以A是2.6aL,故D正确.

故选B.

3 等效假设,思维转化

所谓等效假设,主要依赖于等效转化的解题思路,假设不同的反应物在同样的外界条件下可能达成的反应状态,即在题目含义或所谓外界条件不变前提下,对题目中的变化过程进行假设,运用相同的方法对未知反应进行求解,以此简化解题过程[2].

图3 物质的量随反应时间的变化曲线

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

B．相同温度下,起始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2,达到平衡时,PCl3的转化率小于80%

C．T℃时,该反应的化学平衡常数K=0.05 mol/L

D．相同温度下,起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.2 mol PCl3和0.2 mol Cl2,反应达到平衡前v正>v逆

故选BD.