假設(shè)法在高中化學(xué)計(jì)算題中的應(yīng)用

周艷

假設(shè)法是將未知的問(wèn)題根據(jù)已知條件進(jìn)行理想化的假設(shè)，最終求得問(wèn)題答案的一種解題方法。巧妙的應(yīng)用假設(shè)法解題，可以將抽象的問(wèn)題具體化、復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化。一個(gè)問(wèn)題可以使用假設(shè)法的解題的關(guān)鍵是，題目中給出一定前提條件，但是又沒(méi)有給出具體的數(shù)據(jù)，所以假設(shè)法又是一種特殊的解題方法。常見(jiàn)的假設(shè)法包括極端假設(shè)法、賦值假設(shè)法、過(guò)程假設(shè)法等。

一、應(yīng)用賦值假設(shè)法，求解平衡轉(zhuǎn)化率

賦值假設(shè)法是指，當(dāng)化學(xué)題的題干沒(méi)有給定明確數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)用常規(guī)辦法解題會(huì)比較難，如果給某一化學(xué)量賦予一個(gè)定值，比如對(duì)某化學(xué)物質(zhì)的量或者物質(zhì)的分子數(shù)賦值，會(huì)將比較抽象的問(wèn)題變得比較具體，從而更加高效的解決這類(lèi)題目的一種假設(shè)解題方法。

例1 現(xiàn)有三種氣體分別為X、Y、Z，將X、Y兩種氣體，按物質(zhì)的量比1∶1混合，置于一個(gè)封閉的容器內(nèi)，二者發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：X+2Y2Z，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，容器內(nèi)反應(yīng)物的總物質(zhì)的量和生成物的總物質(zhì)的量之比為3∶2，那么Y的轉(zhuǎn)化率約為（ ）。

A.66% B.50% C.40% D.33%

分析 本題中，出題者并沒(méi)有給出確定的數(shù)據(jù)，若采用一般的解題方法會(huì)讓學(xué)生感覺(jué)到一頭霧水，不知道如何下手。經(jīng)細(xì)細(xì)分析題目發(fā)現(xiàn)，題目中給出不少的比例關(guān)系，而且化學(xué)方程式中物質(zhì)Y、Z的系數(shù)均為2，所以，采用賦值假設(shè)法會(huì)使得本題較容易解決。

解 假設(shè)當(dāng)反應(yīng)平衡時(shí)，生成的物質(zhì)Z的

物質(zhì)的量為2 mol，那么，物質(zhì)Y轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量也是2 mol，X轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為1 mol，所以，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化的總的

物質(zhì)的量為3 mol。又由于當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，容器內(nèi)反應(yīng)物的總物質(zhì)的量和生成物的總摩爾質(zhì)量之比為3∶2，生成物的物質(zhì)的量為2 mol，所以剩余的反應(yīng)物的物質(zhì)的量為3 mol。所以，反應(yīng)初始時(shí)，容器內(nèi)反應(yīng)物的總物質(zhì)的量為6 mol，而初始的X、Y的物質(zhì)的量比為1∶1，可知Y的

物質(zhì)的量為3 mol，所以Y的轉(zhuǎn)化率為：2 mol3 mol×100%=67%。答案為A。

評(píng)注 在運(yùn)用賦值假設(shè)法時(shí)需注意，賦值的大小需要根據(jù)題目的具體情況來(lái)定。在一般情況下，最終的計(jì)算結(jié)果和賦值的大小沒(méi)有關(guān)系。

二、應(yīng)用極端假設(shè)法，求解物質(zhì)取值范圍

極端假設(shè)法和數(shù)學(xué)上的極值思想如出一轍，也是將某一化學(xué)量假設(shè)為一種比較極端的狀態(tài)，從這個(gè)極端狀態(tài)的兩頭去分析，求得一個(gè)確定的區(qū)間，然后根據(jù)這個(gè)區(qū)間去分析判斷，最終求得正確結(jié)果。極端假設(shè)法可以將問(wèn)題化難為易，最終使得解題效果事半功倍。

例2 在一定條件下，以下反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)：Ag+4Bg2Cg+Dg。此時(shí)A、B、C的物質(zhì)的量都是a mol，而D的物質(zhì)的量是d mol，現(xiàn)在改變a的取值和反應(yīng)條件，使得該反應(yīng)重新達(dá)到平衡，并使得平衡時(shí)D的物質(zhì)量在d/2～2d之間，那么a的范圍是（用含有a、d的式子表示）。

分析 本題是一道可逆化學(xué)反應(yīng)題目，由于可逆反應(yīng)中的正、逆反應(yīng)均不可能進(jìn)行徹底，所以，在分析這類(lèi)題目中某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量時(shí)，需要將反應(yīng)假設(shè)成可以進(jìn)行徹底的反應(yīng)，只有這樣才可以快速求得答案。

解 假設(shè)反應(yīng)可以正向進(jìn)行徹底，那么D在新的化學(xué)平衡下的摩爾質(zhì)量為2d mol，關(guān)系如下：

此時(shí)，要求a-d>0，即a>d，綜合考慮，a的取值范圍是a>4d。

評(píng)注 經(jīng)過(guò)分析本題可以發(fā)現(xiàn)，本題存在兩個(gè)極端情況，其一就是反應(yīng)可以朝正向進(jìn)行到底，此時(shí)可以求得一個(gè)a的范圍，其二，反應(yīng)朝著逆反應(yīng)進(jìn)行徹底，又可以求得一個(gè)a的范圍，綜合二者范圍便可求得答案。

三、應(yīng)用變異極端假設(shè)，求解質(zhì)量分?jǐn)?shù)題

極端假設(shè)在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用較多，步驟也較固定，在實(shí)際解題時(shí)，有些題目很明顯需要應(yīng)用極端假設(shè)法解題，但是有的題目從表面不能看出假設(shè)法的使用，但其本質(zhì)上是假設(shè)法的一種變異使用形式。所以學(xué)生在解題過(guò)程需要融會(huì)貫通，活學(xué)活用。

例3 某混合樣品中含有KCl、NaCl、Na2CO3，經(jīng)過(guò)分析后可知Na元素的含量為31.5%，Cl元素的含量為27.08%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。那么混合樣品中Na2CO3的含量為（ ）。

A.25% B.50% C.80% D.無(wú)法確定

分析 首先，由于混合物中含有Na元素的化學(xué)物質(zhì)有兩種，含有Cl元素的化學(xué)物質(zhì)也有兩種，而題目給定的Na、Cl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是混合物中總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所以這使得題目變的比較復(fù)雜。采用常規(guī)解題方法，學(xué)生會(huì)無(wú)處下手，這時(shí)使用變異極端假設(shè)法便可以很快的解答本題。

解 采用變異極端假設(shè)法需將題目分為三種情況來(lái)解：第一種，假設(shè)混合物只有KCl和Na2CO3組成，用wNa求得Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72.6%；第二種，假設(shè)混合物只有NaCl和Na2CO3組成，用wCl求得Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55.4%；第三種，假設(shè)混合物只有KCl和Na2CO3，用wCl求得Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43.2%。很明顯最終的Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于第一種假設(shè)的取值，對(duì)于第二、三種情況，由于KCl的相對(duì)分子質(zhì)量比NaCl的大，所以Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于第二種情況，大于第三種。所以最終取值范圍在55.4%～43.2%之間。答案為B。

評(píng)注 本題的解答方法比較靈活，用常規(guī)方法也可以進(jìn)行解答，但是學(xué)生理解起來(lái)相對(duì)比較困難，應(yīng)用變異假設(shè)法解答，學(xué)生再理解起來(lái)時(shí)相對(duì)簡(jiǎn)單。

四、應(yīng)用過(guò)程假設(shè)法，判斷轉(zhuǎn)化率是否改變

在解決化學(xué)平衡習(xí)題時(shí)，當(dāng)改變?cè)紬l件使得平衡被打亂時(shí)，學(xué)生很難平衡移動(dòng)的方向，這時(shí)使用過(guò)程假設(shè)法，將其變成等效的狀態(tài)，就可以使復(fù)雜的變化過(guò)程變得簡(jiǎn)單明了，學(xué)生再處理起來(lái)會(huì)比較方便。

例4 一定溫度下，2Ag+Bg

2Cg反應(yīng)在一密閉容器中達(dá)到平衡（此容器的體積可變），此時(shí)

A、B、C的物質(zhì)的量分別為4 mol、2 mol、4 mol。保證溫度、壓強(qiáng)均不變，若對(duì)平衡時(shí)三者的物質(zhì)的量進(jìn)行如下調(diào)整，那么A的轉(zhuǎn)化率下降的是（ ）。

A.均加倍 B.均減半

C.均增加1 molD.均減少1 mol

分析 當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，改變?nèi)叩奈镔|(zhì)的量勢(shì)必會(huì)打亂化學(xué)平衡狀態(tài)，當(dāng)三者的物質(zhì)的量同時(shí)加倍或者同時(shí)減半時(shí)，三者的濃度并不會(huì)發(fā)生變化，因此平衡不會(huì)移動(dòng)，那么A的轉(zhuǎn)化率也不會(huì)變化，但是對(duì)于C、D選項(xiàng)就需要用過(guò)程假設(shè)法分析了。

解 當(dāng)三者均增加1 mol時(shí)，A、B、C的

物質(zhì)的量分別為5 mol、3 mol、5 mol，此時(shí)對(duì)于平衡的移動(dòng)較難判斷，若假設(shè)三者的初始物質(zhì)的量分別為5 mol、2.5 mol、5 mol，此時(shí)狀態(tài)和原平衡狀態(tài)等效，這時(shí)再加入0.5 mol B，平衡向右移動(dòng)，所以A的轉(zhuǎn)化率增加；同理，當(dāng)三者均減少1 mol時(shí)，A、B、C的物質(zhì)的量分別為3 mol、1 mol、3 mol，這時(shí)可以假設(shè)三者的初始物質(zhì)的量分別為3 mol、1.5 mol、3 mol，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)平衡時(shí)，使B的物質(zhì)的量減少0.5 mol，這時(shí)，平衡向左移動(dòng)，A的轉(zhuǎn)化率下降。答案為D。

評(píng)注 過(guò)程假設(shè)在解決高中化學(xué)平衡中的等效平衡題目時(shí)非常有效，它將復(fù)雜的變化過(guò)程等效為幾個(gè)便于分析的簡(jiǎn)單過(guò)程，然后根據(jù)等效原理進(jìn)行分析，進(jìn)而求得答案。

綜上所述，假設(shè)法是解決高中化學(xué)計(jì)算問(wèn)題的簡(jiǎn)便方法之一，教師需要結(jié)合有關(guān)例題，有意識(shí)地滲透在日常教學(xué)中，這樣可以達(dá)到化繁為簡(jiǎn)的目的，更重要的是學(xué)生獨(dú)立解題能力得到了不斷地提高，使得學(xué)生受益終身。

（收稿日期：2017-04-20）endprint