假設(shè)法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用分析

劉敏

【摘 ?要】化學(xué)是我國(guó)高中教育體系的重要課程。目前，隨著教學(xué)改革的深入推進(jìn)與素質(zhì)教育的廣泛開展，高中化學(xué)科目對(duì)學(xué)生的核心素養(yǎng)以及各項(xiàng)綜合思維能力的考查更為凸顯。教師應(yīng)當(dāng)重視從方法歸納的角度，提升學(xué)生化學(xué)解題的效率與質(zhì)量。本文將對(duì)高中化學(xué)解題中假設(shè)法的應(yīng)用展開解析，希望能為相關(guān)教學(xué)工作提供幫助。

【關(guān)鍵詞】假設(shè)法;高中化學(xué)解題;應(yīng)用分析

假設(shè)法是一種思維方法，對(duì)假設(shè)法的具體應(yīng)用，一般是在學(xué)生因題目條件不足而無(wú)法順利解題時(shí)，此時(shí)應(yīng)用假設(shè)法，學(xué)生能夠較為快捷、直接地找到解題思路，進(jìn)而高效解題。高中化學(xué)解題中常用的假設(shè)法分為：極端假設(shè)、賦值假設(shè)、過(guò)程假設(shè)、中值假設(shè)、轉(zhuǎn)向假設(shè)。本文主要針對(duì)以上五種假設(shè)法展開分析。

一、極端假設(shè)法的應(yīng)用分析

在高中化學(xué)解題中，學(xué)生應(yīng)當(dāng)仔細(xì)審題，分析題目中包含的各類信息，選擇最適用、最高效的解題方法，迅速判斷出解題思路，進(jìn)而準(zhǔn)確解題。極端假設(shè)法通俗來(lái)講就是一種對(duì)化學(xué)題目的具體對(duì)象及其產(chǎn)生的化學(xué)變化展開解題的方法，學(xué)生在采用這種假設(shè)法解題時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合題目中化學(xué)變量的具體情況，就化學(xué)變量在極端的情況下做出假設(shè)，并在深入分析題目蘊(yùn)含的條件的基礎(chǔ)上定位取值區(qū)間。需要注意的是，在解題中，此種假設(shè)法的具體應(yīng)用情境，主要為解決一些所給條件不夠充分的化學(xué)題目，因此在應(yīng)用極端假設(shè)法后，學(xué)生通常也不能完全求出準(zhǔn)確的化學(xué)變量數(shù)值，只能大致判斷其取值區(qū)間。

應(yīng)用極端假設(shè)法的流程如下：首先，結(jié)合題目的要求，判斷化學(xué)反應(yīng)的具體類型;其次，在上一步的基礎(chǔ)上，提出符合題目要求的極端假設(shè);再次，結(jié)合題目所給信息，特別是題目中的化學(xué)方程式，判斷極值的取值區(qū)間;最后，結(jié)合上一步的結(jié)果，選擇最合理的答案。

例題1：現(xiàn)有50 mL硫酸溶液，濃度為18 mol/L。小明為研究硫酸溶液與銅的化學(xué)反應(yīng)，向硫酸溶液中投入一定數(shù)量的銅片，再加熱硫酸溶液，求此時(shí)溶液中被還原的硫酸為多少mol？

A.0.85 ?B.0.45以下 ?C.0.45以上 ?D.0.9

解析：在做這道題時(shí)，學(xué)生應(yīng)當(dāng)充分分析該題涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式，即硫酸與銅發(fā)生的氧化還原反應(yīng)：Cu+2H2SO4（濃） ? ? ?CuSO4+SO2 ↑+2H2O。在這一化學(xué)反應(yīng)中，與銅片發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的只有濃硫酸，稀硫酸則不能參與化學(xué)反應(yīng)。但學(xué)生無(wú)法在化學(xué)反應(yīng)持續(xù)發(fā)生后，依據(jù)題目所給的相關(guān)信息，判斷出化學(xué)反應(yīng)的停止時(shí)間。此時(shí)，學(xué)生便可應(yīng)用極端假設(shè)法解決這道題。假設(shè)題目中的濃硫酸全部參與了化學(xué)反應(yīng)，則可用化學(xué)方程式得出被還原的硫酸量，即濃度乘體積，得出0.9 mol，被還原的硫酸為0.45 mol，而由題可知此種反映情況不會(huì)真實(shí)發(fā)生，由此可見，學(xué)生選取在這一范圍內(nèi)的答案即可，本題選擇B。

二、賦值假設(shè)法的應(yīng)用分析

高中階段化學(xué)題目所涉及的知識(shí)點(diǎn)數(shù)量多而廣泛。為提升學(xué)生的解題效率與解題質(zhì)量，教師可為學(xué)生廣泛布置多樣化的題目，供學(xué)生練習(xí)，提升學(xué)生對(duì)綜合性強(qiáng)的題目的解題能力。而賦值假設(shè)法，對(duì)解決綜合性強(qiáng)的化學(xué)題目而言有事半功倍的作用。此類適用賦值假設(shè)法的綜合性強(qiáng)的題目所給的條件一般較為有限，其中最為典型的是用字母討論并以比值的形式提問(wèn)。學(xué)生可從題目已知的條件與比值著眼考慮，找到正確的解題思路?；瘜W(xué)反應(yīng)系數(shù)的比值是解答這類題目的關(guān)鍵點(diǎn)，學(xué)生可為這一比值賦予量化數(shù)值，讓抽象的題目直觀化，進(jìn)而降低學(xué)生的解題難度，提升學(xué)生的解題準(zhǔn)確率。

應(yīng)用賦值假設(shè)法的流程如下：首先，學(xué)生應(yīng)當(dāng)仔細(xì)閱讀化學(xué)題目，標(biāo)注題目中的關(guān)鍵元素;其次，判斷解題方法的可行性，找到正確的解題思路;再次，解讀化學(xué)題目中的不同變量，找到有效的量化指標(biāo)，保證后續(xù)的賦值假設(shè)法具有計(jì)算意義;最后，學(xué)生在綜合分析現(xiàn)有條件的基礎(chǔ)上列出賦值方程式并計(jì)算，得到答案。

例題2：現(xiàn)有一定量的硝酸銀溶液，將硝酸銀溶液投入一定量的碘化鉀溶液中，化學(xué)反應(yīng)發(fā)生并在一段時(shí)間內(nèi)停止，此時(shí)溶液的質(zhì)量與化學(xué)反應(yīng)前的碘化鉀溶液的質(zhì)量相等。求添加的碘化鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

解析：這一題目沒有給出具體的數(shù)值，因此學(xué)生就應(yīng)當(dāng)運(yùn)用賦值假設(shè)法對(duì)題目展開合理的賦值操作，最后得出答案。根據(jù)題目，學(xué)生可判斷出題目中的化學(xué)反應(yīng)是Kl+AgNO3 ? ? ? Agl ↓+KNO3的氧化還原反應(yīng)。學(xué)生可對(duì)這一化學(xué)反應(yīng)展開賦值計(jì)算，設(shè)

1 mol的碘化鉀參與化學(xué)反應(yīng)形成質(zhì)量為170克的

1 mol硝酸銀，而如題目所述，在化學(xué)反應(yīng)后，溶液質(zhì)量與化學(xué)反應(yīng)前碘化鉀質(zhì)量一致，析出碘化銀質(zhì)量與加入硝酸銀溶液總質(zhì)量同為235克，可根據(jù)以上條件算出質(zhì)量分?jǐn)?shù)，為170/235×100%=72.34%。

三、過(guò)程假設(shè)法的應(yīng)用分析

在高中化學(xué)解題過(guò)程中，應(yīng)用過(guò)程假設(shè)法，能夠顯著地降低學(xué)生解題的難度。此外，這種假設(shè)法應(yīng)用的范圍也十分廣泛，能夠幫助學(xué)生輕松應(yīng)對(duì)多種復(fù)雜的化學(xué)問(wèn)題。其最基本的解題原則，就是讓復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，簡(jiǎn)化學(xué)生的解題思路，變題目中復(fù)雜繁多的數(shù)值關(guān)系為幾個(gè)簡(jiǎn)單的更易解題的關(guān)系。此種解題方法在化學(xué)平衡類的問(wèn)題中應(yīng)用較為常見，學(xué)生能夠?qū)?wèn)題展開更快捷、直觀的分析，整合題目所給的相關(guān)信息與參數(shù)，正確解決問(wèn)題。

應(yīng)用過(guò)程假設(shè)法的流程如下：首先，學(xué)生對(duì)化學(xué)題目的條件展開分析，判斷題目中化學(xué)反應(yīng)的方程式，找到題目的主要因素;其次，學(xué)生結(jié)合過(guò)程假設(shè)的具體要求，對(duì)復(fù)雜的化學(xué)方程式實(shí)施一定的簡(jiǎn)化處理，將其轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單的幾個(gè)獨(dú)立方程，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)題目化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的梳理;最后，學(xué)生對(duì)各個(gè)單獨(dú)的化學(xué)方程式展開解題，得出最終的結(jié)果。

例題3：在恒溫環(huán)境之中，向一個(gè)容器中加入

1 mol的NO2（g），發(fā)生了以下的化學(xué)反應(yīng)：2NO2（g）

N2O4（g），在達(dá)到平衡后，向容器中再加入1 mol的NO2（g），又達(dá)到了化學(xué)平衡，相比第一次平衡的過(guò)程，比較NO2體積分?jǐn)?shù)的變化情況。

解析：在解答這道題時(shí)，學(xué)生可應(yīng)用過(guò)程假設(shè)法，對(duì)化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程展開分析，進(jìn)而找到題目的正確答案。首先，假設(shè)后面加入的1 molNO2，在另一個(gè)體積相同、固定的容器中反應(yīng)完全且達(dá)到了化學(xué)平衡，那么，容器中所剩余的未反應(yīng)的NO2，與第一次反應(yīng)后剩余的NO2量應(yīng)相同，題目中后來(lái)加入的1 mol的NO2，等價(jià)于將這兩個(gè)容器合起來(lái)，體積壓縮為V，與原題目相符。體積的壓縮，會(huì)促使化學(xué)反應(yīng)向著正方向進(jìn)行，也就是說(shuō)，NO2的量會(huì)更加降低，此時(shí)即能夠得出問(wèn)題的答案。

四、中值假設(shè)法的應(yīng)用分析

中值假設(shè)法是在計(jì)算化學(xué)題目時(shí)，取出極限范圍內(nèi)的中間數(shù)值，作為假設(shè)數(shù)值思考題目，進(jìn)而計(jì)算得出結(jié)果的解題方法。

例題4：根據(jù)測(cè)定結(jié)果，在C3H8O與CXH12有機(jī)物所構(gòu)成的混合物中，碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為78%，氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%，求CXH12是以下哪種物質(zhì)？

A.C4H12 ? ?B.C5H12 ? ?C.C6H12 ? ?D.C7H12

解析：此題為選擇題，學(xué)生可選擇中值假設(shè)法解答。假設(shè)C3H8O化合物中碳元素的含量為60%，依據(jù)中值定理，假設(shè)CXH12為C6H12 ，其含碳量為85.7%，而混合物中含碳量為78%，因此運(yùn)用十字交叉法可得出C3H8O化合物中氧含量為26.7%，而C6H12的氧含量為0%，假設(shè)混合后的體系中，氧含量為8%，運(yùn)用十字交叉法可得知條件符合同一性定理，假設(shè)成立。因此，該題目選擇C。

五、轉(zhuǎn)向假設(shè)法的應(yīng)用分析

轉(zhuǎn)向假設(shè)法是對(duì)題目中蘊(yùn)含的已知條件與問(wèn)題進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)換思維方向，簡(jiǎn)化解題過(guò)程，進(jìn)而快速找到答案的方法。這一思維過(guò)程，實(shí)際上是借助了學(xué)生的逆向思維能力。在高中化學(xué)解題中，學(xué)生常遇到這樣的問(wèn)題：一眼看上去無(wú)從下手，分析已知條件，也不知道該如何得出結(jié)果，此時(shí)學(xué)生可以從問(wèn)題的反面出發(fā)，轉(zhuǎn)向分析，運(yùn)用逆向思維快速找到解題的思路。

應(yīng)用轉(zhuǎn)向假設(shè)法的流程如下：首先，學(xué)生仔細(xì)分析題目;其次，學(xué)生在分析題目后，判斷是否可以直接解答;再次，若無(wú)法直接解答，則應(yīng)用轉(zhuǎn)向假設(shè)法，從問(wèn)題的反面入手，嘗試解答;最后，通過(guò)轉(zhuǎn)向假設(shè)法假設(shè)問(wèn)題，得出答案。

例題5：將一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的兩份硫酸溶液按照等體積混合在一起，得到新的溶液。已知兩份硫酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為50%與10%，求混合后溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

A.大于30% ?B.小于30%

C.等于30% ?D.無(wú)法確定

解析：假設(shè)題目中的兩種溶液的密度分別為D1與D2，若按照相同的質(zhì)量混合，設(shè)質(zhì)量為M，那么混合后得到的溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可表示為（50%M+10%M）/2M，若兩種溶液的質(zhì)量相等，則密度、體積必然不同，即D1>D2，體積V1<V2，如需讓兩種硫酸溶液等體積混合，則應(yīng)當(dāng)多加一些50%的硫酸溶液。因此，混合后的硫酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，必然會(huì)大于30%，則本題答案選擇A。

例題6：現(xiàn)有兩個(gè)體積完全相同的容器A與B，將兩個(gè)容器中同時(shí)加入SO2、O2兩種化學(xué)物質(zhì)，且兩種物質(zhì)的加入量相同。在溫度條件一致的情況下，兩種容器均出現(xiàn)了如下的化學(xué)反應(yīng)：2SO2（g）+O2（g） ? ? 2SO3（g），化學(xué)反應(yīng)完全達(dá)到平衡狀態(tài)。若在反應(yīng)過(guò)程中，保持容器A的壓強(qiáng)在不變狀態(tài)，保持容器B的體積在不變狀態(tài)，可得出容器A中SO2轉(zhuǎn)化率為p，求容器B中SO2的轉(zhuǎn)化率。

A.無(wú)法確定 ?B. <p ?C.>p ?D.=p

解析：此題也可用轉(zhuǎn)向假設(shè)法來(lái)解決。假設(shè)容器B中的物質(zhì)也是在壓強(qiáng)不變的條件下反應(yīng)完全，那么就可建立等效平衡，又因此題中涉及的化學(xué)反應(yīng)，是物質(zhì)體積縮小的反應(yīng)，容器體積有縮小的趨勢(shì)，因此，在保持題目給定條件不變的情況下，要將體積增大，就只能通過(guò)降低壓強(qiáng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在降低壓強(qiáng)的前提下，物質(zhì)的平衡狀態(tài)會(huì)向著左邊的方向移動(dòng)，因此SO2轉(zhuǎn)化率會(huì)有所降低，此題選B。

綜上所述，在化學(xué)解題教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)立足于提升學(xué)生的解題效率與解題質(zhì)量，加強(qiáng)為學(xué)生傳授假設(shè)法這一高效解題方法，結(jié)合題目的具體條件，有針對(duì)性地選用具體的假設(shè)方法，讓學(xué)生能夠通過(guò)應(yīng)用假設(shè)法事半功倍地完成化學(xué)解題，實(shí)現(xiàn)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)水平的進(jìn)一步發(fā)展。

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