喻 俊
(上海市大同中學(xué),上海)
假設(shè)法是科學(xué)探究中的重要思想方法,大量應(yīng)用于數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)研究中,是科學(xué)研究過程中常用的一種思維方法。“假設(shè)法”是當(dāng)某一可變因素的存在形式限定在有限種可能時,假設(shè)該因素處于某種情況,并以此為條件進(jìn)行推理的一種方法。當(dāng)我們遇到一些含有“因果”“條件—結(jié)果”關(guān)系的題目時,可以試圖將有限的條件、過程和結(jié)果進(jìn)行假設(shè)、列舉,然后再結(jié)合我們已經(jīng)掌握的知識和題目信息加以分析、推導(dǎo),不僅能簡化我們的思維過程,降低長期知識記憶負(fù)擔(dān),而且能降低解題難度,使問題輕松解決,收到事半功倍的效果。
對于可逆反應(yīng)來說,不管是否達(dá)到化學(xué)平衡,反應(yīng)狀態(tài)只可能是三種情況中的一種:①v正>v逆,凈反應(yīng)往正反應(yīng)方向移動;②v正<v逆,凈反應(yīng)往逆反應(yīng)方向移動;③v正=v逆,凈反應(yīng)不往正反應(yīng)方向移動,也不向逆反應(yīng)方向移動,即達(dá)到了化學(xué)平衡。對于某狀態(tài)下化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到了平衡,只需要在前面三種情況的基礎(chǔ)上,抓住凈反應(yīng)方向中變量(溫度、顏色、物質(zhì)的量)的變化情況即可判斷,題目中常提到的質(zhì)量、氣體的壓強(qiáng)、平均相對分子質(zhì)量、密度等從本質(zhì)上看也是物質(zhì)的量的變化。
示例如下:在容器體積固定的條件下,2NO2(g,紅棕色)→←N2O4(g,無色)+Q,
表1
在離子反應(yīng)中,通常會遇到加入一種離子(A)可能會與溶液中的兩種離子(B、C)反應(yīng)的情況,這時候就會涉及順序的問題,即A+B或A+C哪個優(yōu)先。這意味著結(jié)果只有兩種情況,同樣可以利用假設(shè)法進(jìn)行推理。例如,向含大量Fe3+、H+的溶液中加入OH-,那么哪個離子先反應(yīng)呢?
表2
如表2所示,假設(shè)OH-先與Fe3+反應(yīng),其反應(yīng)產(chǎn)物Fe(OH)3又與H+不能共存,這意味著假設(shè)不成立,即OH-應(yīng)該先與H+反應(yīng),這就是中學(xué)階段所謂“酸堿中和優(yōu)先”規(guī)律。
高中化學(xué)題目中經(jīng)常出現(xiàn)一類題:將A氣體通入B溶液中,問是否出現(xiàn)沉淀。常見實(shí)例如下:
表3
是否產(chǎn)生沉淀只有兩種可能,要么產(chǎn)生沉淀,要么不產(chǎn)生。此類題目同樣可以利用假設(shè)法解決。如:CO2通入BaCl2溶液中是否產(chǎn)生沉淀?假如產(chǎn)生沉淀,根據(jù)元素的組成,沉淀應(yīng)為BaCO3,相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為:CO2+BaCl2+H2O→BaCO3↓+2HCl,那么該反應(yīng)是否符合化學(xué)反應(yīng)原理呢?顯然,碳酸鹽溶于鹽酸,這意味著假設(shè)不成立,即將CO2通入BaCl2溶液中不會產(chǎn)生沉淀。
再如,SO2通入Ba(NO3)2溶液中是否產(chǎn)生沉淀?假如產(chǎn)生沉淀,根據(jù)元素的組成,沉淀應(yīng)為BaSO3,相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為:SO2+Ba(NO3)2+H2O→BaSO3↓+2HNO3,那么該反應(yīng)是否符合化學(xué)反應(yīng)原理呢?由于亞硫酸鹽易被硝酸氧化,故亞硫酸鋇會被氧化為硫酸鋇,即SO2通入Ba(NO3)2溶液中會產(chǎn)生沉淀。