假設法在高中化學解題中的應用

摘 要：假設法可用于題目條件不足或是問題抽象性過高的題目，常見的假設方法有賦值假設、極端假設以及等效假設等，運用假設分法可以有效簡化解題過程，培養(yǎng)學生的解題思路.

關鍵詞：假設法；解題方法；高中化學

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）22-0136-03

假設法作為科學研究的重要方式之一，廣泛應用于高中階段的化學解題之中. 作為一種有效的思維方式，它能夠將化學題目化繁為簡、化難為易，不僅能夠幫助學生快速理清題意、優(yōu)化解題思路，還能讓學生在使用假設法的過程中形成科學嚴謹?shù)倪壿嬎季S，提高學生的綜合能力.

1 極端假設，優(yōu)化思路

極端假設在高中化學解題中的應用主要體現(xiàn)在根據(jù)化學中的平衡狀態(tài)及其定義性質進行分析，假設所研究的化學反應在外界條件不變的情況下能進行到最大限度，并以該最大限度下的化學平衡狀態(tài)為標準進行分析，推斷該狀態(tài)是否存在[1].極端假設解題時，題目所給出的條件往往不足以求出精確的數(shù)值，但至少能為化學反應中各

參數(shù)提供一個大致的范圍，簡化解題思路，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）并充分攪拌，加入Na2CO3固體的過程中，溶液中幾種離子濃度變化曲線如圖1所示，則下列選項中說法中正確的是（）.

A．圖中表示c（Ba）2+的曲線是MP

B．P點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全部轉化為BaCO3，至少要加入1.25 mol Na2CO3

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

解答 A：0.05 mol BaSO4粉轉化為0.5 mol BaCO3的過程中，c（Ba2+）逐漸降低，MN線是Ba2+的變化曲線，故A錯誤；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點時，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點溶液中離子濃度大小為：c（CO2-3）>c（SO2-4）>c（Ba2+），故B錯誤；C：假設0.05 mol BaSO4全部轉化為BaCO3，則發(fā)生的反應為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全部轉化為BaCO3，則反應生成0.05 mol SO2-4，反應的離子積為Q=c（SO2-4）c（CO2-3）=n（SO2-4）n（CO2-3）=K=0.04，則平衡時n（CO2-3）=1.25 mol，則至少需要Na2CO3的物質的量為1.25 mol+0.05 mol=1.3 mol ，故C錯誤；

D：轉化反應為BaSO4（s）+CO2-3（aq）BaCO3（s）+SO2-4（aq），根據(jù)C選項分析可知K=0.04，故D正確.

故選D.

2 賦值假設，簡化過程

高中化學階段的很多問題其實都可使用賦值假設法，這種假設法是特別適用于綜合性較強的問題，需要學生以字母對所要求解的參數(shù)進行假設，或者利用比值的形式進行分析.因此教師要善于引導學生多用賦值假設法，挖掘題目中的重點，結合題目中的反應過程以及反應狀態(tài)對所假設的值進行求解.

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：X（g）+Y（g）2Z（g）+W（g），ΔH>0，達到平衡時，VA=1.2a L，則下列說法中錯誤的是（）.

A．反應開始時，B容器中化學反應速率快

B．A容器中X的轉化率為40%，且比B中X的轉化率小

C．打開K達新平衡后，升高B容器溫度，A容器體積會增大

D．打開K一段時間，達到新平衡時，A的體積為2.6a L（兩邊通氣管中氣體體積不計）

解答 A：VA=VB=a L，B中的物質的量大于A中的物質的量，即B裝置中反應物的濃度大于A裝置中反應物的濃度，所以反應開始時，B容器中化學反應速率大于A容器中化學反應速率，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的量之比，達到平衡時，VA=1.2a L，所以平衡后混合氣體的物質的量是2 mol ×1.2=2.4 mol，設容器A中物質X反應了m mol .

則有m=0.4 mol ，所以X的轉化率α=40%，B容器是在等容條件下，反應向正反應方向移動時，混合氣體的物質的量增大，導致容器內氣體壓強增大，增大壓強平衡逆向移動，X的轉化率減小，故B錯誤；

C：該反應是一個反應前后氣體體積增大的吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應方向移動，混合氣體的物質的量增大，導致A容器的體積增大，故C正確；

D：當打開K時，整個裝置是在等溫、等壓條件下反應，使整個裝置中氣體的壓強與A裝置中的初始壓強相同時，A和B的體積之和為3a L，其中B占a L，則A占2a L；當?shù)葴氐葔簵l件下反應達到平衡狀態(tài)時，混合氣體的體積是原來的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，思維轉化

所謂等效假設，主要依賴于等效轉化的解題思路，假設不同的反應物在同樣的外界條件下可能達成的反應狀態(tài)，即在題目含義或所謂外界條件不變前提下，對題目中的變化過程進行假設，運用相同的方法對未知反應進行求解，以此簡化解題過程[2].

例題3 T ℃時，向2.0 L恒容密閉容器中充入1.0 mol PCl5，反應PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g），經(jīng)過一段時間后達到平衡，反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)如圖3所示.下列說法正確的是（）.

A．反應在前50 s的平均反應速率v（PCl3）=0.003 2 mol/（L·s）

B．相同溫度下，起始時向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2，達到平衡時，PCl3的轉化率小于80%

C．T ℃時，該反應的化學平衡常數(shù)K=0.05 mol/L

D．相同溫度下，起始時向容器中充入1.0 mol PCl5、0.2 mol PCl3和0.2 mol Cl2，反應達到平衡前v正>v逆

解答 A．前50 s內生成的n（PCl3）=0.16 mol，反應在前50 s的平均反應速率v（PCl3）=ΔnVΔt=0.001 6 mol/（L·s），故A錯誤；B．根據(jù)圖知，250 s后，隨著時間的變化，n（PCl3）不變，反應達到平衡狀態(tài)；開始時n（PCl5）=0.5 mol/L，平衡時c（PCl3）=0.10 mol/L.

該溫度下化學平衡常數(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，n（PCl3）=n（Cl2）=1.0 mol ，c（PCl3）=1.0 mol 2.0 L=0.5 mol /L，達到平衡時c（PCl3）=0.1 mol/L，則PCl3的轉化率=（0.5-0.1） mol/L0.5 mol/L×100%=80%；相同溫度下，起始時向容器中充入2.0? mol? PCl3和2.0? mol? Cl2，與充入1.0? mol? PCl3和1.0? mol? Cl2相比，增大壓強平衡逆向移動，PCl3的轉化率增大，大于80%，故B正確；

C．根據(jù)B知，該溫度下化學平衡常數(shù)K=0.025，故C錯誤；

D．相同溫度下，起始時向容器中充入1.0? mol? PCl5、0.2? mol? PCl3和0.2? mol? Cl2，此時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：

［1］ 劉敏.假設法在高中化學解題中的應用分析[J].文理導航，2022（17）：3.

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

［責任編輯：季春陽］

收稿日期：2023-05-05

作者簡介：劉娟（1982.4-），女，江蘇省宿遷人，本科，中學一級教師，從事高中化學教學研究.