化學解題中假設的方法與技巧

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中化學 來源: 高中學習網

  假設是科學研究中常用的一種思維方法,也是化學解題中常用的技巧和策略,在創(chuàng)造性思維活動中占有重要地位。本文舉例談談化學解題中常用的假設方法與技巧。

  一、極端假設

  極端法是化學計算中的技巧性解法,它適用于混合物的計算。這種方法的解題思路是假設只有混合物中的某一成分,通過計算得出兩個極端值,然后根據題目要求得出正確答案。

  例1.Mg,Fe,Al三種金屬的混合物與足量的稀H2SO4反應,生成標準狀況下的2.8L的H2,則金屬混合物中三種金屬的物質的量之和不可能的是()

  A.0.12mol B.0.15mol

  C.0.08mol D.0.10mol

  【分析】物質的量相等的金屬與足量的酸反應時產生H2的量只與金屬元素的化合價有關,而已知的三種金屬Mg,Al,Fe,其中Mg,Fe在反應中均呈現+2價,可把它們都看成一種成分,Al在反應中呈現+3價,把它看成另一種成分。則把該混合物轉化成+2價的金屬和+3價的金屬組成的混合物,然后用極端法來計算和判斷。

  解:假設全部是Mg,Fe,設它們的物質的量之和為xmol,與產生的H2有如下關系:

  Mg(Fe)……H2

  1mol 22.4L

  x2.8L 解得x=0.125mol

  假設全是Al,設它的物質的量為ymol,與產生的H2關系為:

  2Al……3H2

  2mol 3×22.4L

  y 2.8L解得y=0.08mol

  由于是以上兩種情況的混合物,故產生2.8L的H2時的混合物的物質的量之和應介于兩者之間,即小于0.125mol而大于0.08mol,

  故符合題意的答案為(B)和(C)。

  極端法假設解題可以給化學計算帶來極大的方便。利用這種方法解題時,應注意有的答案包括了兩極端值,而有的答案則不包括兩極端值,這要根據題意靈活判斷。

  二、中值假設

  和極端假設相反,中值假設是選定變化過程中某點(如恰好反應點等)的量值為參照,或假設結果為某一中間值,代入原題中,通過分析、推理,然后對結果做出正確判斷。尤其是對于某些結果為比值或含量的計算型選擇題比較方便。

  例2.已知自然界中銥有兩種質量數分別為191和193的同位素,而銥的平均原子量為192.22,這兩種同位素的原子個數比應為()。

  A.39:61 B.61:39

  C.1:1 D.39:11

  【分析】本題一般用十字交叉法求解,解題中會遇到十分難以處理的數據運算。用選值假設,假設比為1:1,則銥元素的平均原子量為=192<192.22,說明兩種原子中193的原子個數要多于191的原子個數,比值要小于1:1,對照選項可知只能選A。

  三、過程假設

  過程假設即把實際較為復雜的變化過程假設為若干個簡單、理想的過程,并以其為參照,使問題變得簡捷明了,并得以解決。

  例3.在一密閉容器中充入1mol NO2,建立如下平衡:2NO2?葑N2O4,

  測得NO2的轉化率為a%,在其他條件不變下,再充入1mol NO2,待新平衡建立時,又測得NO2的轉化率為b%,則a與b的關系為()

  A.a>b B.a<b

  C.a=b D.無法確定

  【分析】直接判斷a與b的關系比較難,但可以假設一個中間過程Ⅱ。

  易知Ⅰ與Ⅱ兩過程等效,NO2的轉化率均為a%,若將容器Ⅱ加壓,使容積減小到原來的一半,即與Ⅰ容積相等,因2NO2?葑N2O4,加壓時平衡向正反應方向移動,故達新平衡后NO2的轉化率b%必大于a%。答案應選B。

  四、轉向假設

  某些問題直接求解非常繁瑣,甚至無法求解,解題中我們可通過對題所給條件進行假設,使問題研究的方向、結論等發(fā)生改變,從側面或反向著手分析問題。

  例4.將50%的硫酸溶液和10%的硫酸溶液等體積混合,所得溶液的質量分數

  A.大于30% B.小于30%

  C.等于30% D.無法判斷

  【分析】假設50%和10%兩硫酸溶液密度分別為d1和d2,并將它們等質量(均為m)混合,所得溶液質量分數為:

  因為d1>d2,所以,兩溶液等體積混合時,50%硫酸溶液的質量必大于10%硫酸溶液的質量,混合后溶液質量分數必大于30%,故(A)為答案。

  五、賦值假設

  所謂賦值假設,就是在無數據計算、字母討論及以比值形式作已知條件或求比值的問題中,抓住特點(如,反應系數、比值等),賦予其一些具體的量值,化抽象為具體,使問題順利解決。

  例5.向碘化鉀溶液中加入硝酸銀溶液,直到完全反應為止,結果反應后,溶液的質量恰好等于反應前碘化鉀溶液的質量,則加入硝酸銀溶液的質量百分濃度為 。

  【分析】由反應式KI+AgNO3=AgI+KNO3可知,析出碘化銀沉淀的質量等于所加入硝酸銀溶液的總質量,賦值假設有1mol碘化銀沉淀生成,則所加入的硝酸銀溶液中含AgNO3為1mol,每摩AgNO3質量為170g,每摩AgI的質量為235g,則所求硝酸銀溶液的質量百分濃度為170÷235×100%=72.34%。本題原無明顯可用數據,通過賦值假設,可以正確求解。

  以上列舉了化學解題中常用的幾種假設方法與技巧,它不僅是快速解題的需要,同時對培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力也大有幫助。在解題時,應根據實際問題的具體條件進行靈活掌握,使假設的方法合理而又恰到好處,不必囿于一定模式,這樣才能使思維水平得以發(fā)展,逐步形成解題技能和技巧。

  作者:歸立廠 河北省懷來縣沙城中學

  來源:范文先生網


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