滲透假設思想 提升化學解題能力

陳菊

摘 要：假設是根據(jù)已有條件和事實，運用思維、想象對所研究的事物的本質(zhì)或規(guī)律進行初步設想或推測，提出可能的答案或嘗試性理解，從而找出解題思路，順利實現(xiàn)解題的一種思想方法。假設是學習化學知識、解答化學題目時經(jīng)常應用到的一種思維方式。因此，本文以在初中化學課堂教學中滲透假設思想為切入點，探討有計劃、有意識地引導學生形成和應用假設思想的有效教學策略，以期幫助學生提升化學解題能力，培養(yǎng)學生化學核心素養(yǎng)。

關鍵詞：初中化學;假設思想;平衡狀態(tài)

中圖分類號：G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-624X（2021）34-0060-02

引 言

假設思想解題的思路對發(fā)展學生的化學思維、提升學生的解題能力均起到積極的作用。因此，從這個思路出發(fā)，本文主要圍繞極端假設、等效假設、過程假設、賦值假設、歸謬假設五個方向進行具體探討，旨在引導學生通過對因果關系、平衡狀態(tài)、條件聯(lián)系、逆向推理的深入理解和把握，將假設思想融入解題過程中，從而實現(xiàn)簡潔解題、高效解題。

一、極端假設，外顯因果關系

極端假設指的是從極端的角度去預設和分析問題。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，假設相應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)量分數(shù)、體積分數(shù)等化學量，使復雜的問題簡單化，從而順利得出結論。下面以具體題目來進行說明。

一個密閉容器中為氧氣和氮氣的混合氣體，要求放入一定量已經(jīng)點燃的木炭，直到耗盡容器中的氧氣為止。檢測反應后生成的CO、CO2和容器中N2含量，如果碳元素質(zhì)量分數(shù)所占比例為24%，請問氮氣的質(zhì)量分數(shù)可能是（ ）。

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

在解答這道題目時，如果從常規(guī)的思路進行分析，需要討論的情況很多，非常復雜且煩瑣。這時我們不妨換一種思路，從極值假設的方向來綜合分析這道題，具體來說，可以對混合氣體進行極端假設：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CO的質(zhì)量分數(shù)為x，則有計算式12/28=24%/x，對x進行求解，得出x為56%，所以N2質(zhì)量分數(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CO2的質(zhì)量分數(shù)為y，則有計算式12/44=24%/y，對y進行求解，得出y為88%，所以N2質(zhì)量分數(shù)為1-88%=12%。實際反應中同時包含三種氣體，所以N2的含量在12%～44%。給出的四個選項中，僅C選項符合題意。

從上文分析可知，極端假設法的本質(zhì)是理想狀態(tài)的極值求解，基于假設對命題進行綜合分析，再推理判斷，就是其解題思路。我們可以“取兩端，定中間”的基本思路去進行解題，在解題時，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，達成平衡狀態(tài)

化學平衡存在于可逆反應中，是指在宏觀條件一定的可逆反應中，化學反應正逆反應速率相等，反應物和生成物的濃度不再改變的狀態(tài)。反應物、生成物是否消失和生成量是否維持在動態(tài)平衡，是我們判斷化學反應是否達到平衡狀態(tài)的關鍵。其中平衡狀態(tài)的一大特點就是“同”，我們可以此為切入點進行等效假設，通過假設能夠達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，實現(xiàn)簡便解答。下面以具體題目來進行說明。

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

在解答這一題時，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，對元素進行分析可知，鈉和氫的相對原子質(zhì)量等于鎂的相對原子質(zhì)量，所以對五種元素進行合并，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的原子個數(shù)永遠維持1∶1，這意味著二者的質(zhì)量比固定為24∶32，通過S的質(zhì)量分數(shù)可以計算出Mg的質(zhì)量分數(shù)，a%×（24/32）=0.75a%，最終得出O的質(zhì)量分數(shù)。這時三種元素的質(zhì)量分數(shù)就很明顯了，Mg即（NaH）為0.75a%，S的質(zhì)量分數(shù)為a%，所以混合物中氧元素的質(zhì)量分數(shù)為1-a%-0.75a%=1-1.75a%。

也就是說，在利用等效平衡原理進行等效假設解題的過程中，教師可以引導學生從以下三個方向進行思考：首先是等溫等容或恒溫恒容條件下的等效，判斷在可逆反應中反應前后氣體分子數(shù)是否相等，改變起始時加入物質(zhì)的量，使可逆反應化學計量數(shù)之比換算成同一邊物質(zhì)，其物質(zhì)的量對應相等或?qū)杀壤?，則可得出結論互為等效平衡;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;最后是平時常見的等效平衡的情況。在實際教學中，教師要結合不同情況下的等效假設例題幫助學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。

三、過程假設，簡化復雜條件

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