摘要:假設(shè)法即為通過假設(shè)某一條件或某個量的方法進(jìn)行推理,廣泛運(yùn)用到化學(xué)、物理和數(shù)學(xué)等試題求解中.在高中化學(xué)教學(xué)中,隨著知識難度的提升,題目難度也隨之增加,學(xué)生將會遇到不少難題,這些題目給出的條件不夠充足,假如采用常規(guī)思路難度較大,教師可指導(dǎo)他們借助假設(shè)思路解答化學(xué)難題,使其通過假設(shè)獲得清晰明了的解題思路,順利求得答案.
關(guān)鍵詞:極端假設(shè);化學(xué)難題;逆向思維;高中化學(xué)
中圖分類號:G632文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1008-0333(2021)30-0096-02
為了更科學(xué)合理高效的解答高中化學(xué)難題,本文從極端假設(shè)、等效假設(shè)、變量假設(shè)、途徑假設(shè)、反向假設(shè)等五個方向解讀,讓學(xué)生更好掌握解題技巧.
一、借助極端假設(shè)思路,學(xué)生快速求出答案
極端假設(shè)就是結(jié)合題中給出的信息,采取一種或者多種極端假設(shè),再對分類討論這些假設(shè),然后判定出答案所處的范圍區(qū)間,這通常用來求解范圍類的試題,而且不具體要求所求數(shù)值.在高中化學(xué)解題教學(xué)中,教師可以指導(dǎo)學(xué)生借助極端假設(shè)思路,處理化學(xué)反應(yīng)的生成物的量的范圍與混合物的組成等試題,或者在選擇題中使用,推動他們快速求出答案.
例1在一定條件下,CO和水蒸氣在密閉容器中能夠發(fā)生反應(yīng)生成CO與H,當(dāng)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時,測得容器內(nèi)CO2的物質(zhì)的量為0.6mol,已知在最開始情況下,CO的物質(zhì)的量為1mol,然后又往容器內(nèi)加入4mol的水蒸氣,則達(dá)到二次平衡時容器內(nèi)CO的物質(zhì)的量為().
A.0.6mol B.1mol
C.>0.6mol,<1mol D.>1mol
分析這明顯是一道范圍性題目,與眾不同的是該反應(yīng)是一個可逆反應(yīng),在平衡狀態(tài),如果增加反應(yīng)物的濃度反應(yīng)平衡就會向正方向移動,在本題中,只是增加水蒸氣,并沒有增加CO,雖然水蒸氣的濃度會變大,但是CO的濃度保持不變,隨即平衡正向移動,CO的轉(zhuǎn)化率會提高,但不會完全反應(yīng).此時可假設(shè)CO完全反應(yīng),1mol的一氧化碳能夠生產(chǎn)1mol的CO,能夠判斷出CO的實際值一定在0.6mol至1mol之間,故選C.
如此,學(xué)生發(fā)現(xiàn)題目中第一次達(dá)到平衡反應(yīng)后,又加入水蒸氣,平衡向正向移動,能夠得出二氧化碳的物質(zhì)的量變大,不過難以確定具體的量,而借助假設(shè)法能輕松求出答案.
二、借助等效假設(shè)思路,促使學(xué)生順利求解
在高中化學(xué)解題訓(xùn)練中,部分試題中會涉及到較為復(fù)雜的混合物,假如直接計算每一種物質(zhì)的量,不僅解題過程繁瑣,運(yùn)算量較大,還導(dǎo)致錯誤情況頻出.在處理這類高中化學(xué)試題時,教師可以提示學(xué)生使用等效假設(shè)思考解析題意,使其用真實且不存在,但是又簡單的分子式將題目中復(fù)雜的分子式替換掉,達(dá)到化難為易的效果,促使他們快速求出準(zhǔn)確答案.
例2在某混合物中有MgO、MgSO4與MgHPO4 3種物質(zhì),其中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是33%,求氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù).
分析假如直接計算這3種物質(zhì)的量,再計算其中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)無法求解.學(xué)生可借助等效假設(shè)思路,對題目中3種物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析,把原有混合物等效替代成MgO與SO3、HPO3兩種組合,其中MgO與SO3、HPO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同,可以等效成一種,再根據(jù)鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù),及各物質(zhì)中鎂與氧的比例,分別計算出每一種組合中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù),相加之后得到答案.
上述案例,教師提醒學(xué)生借助等效假設(shè)思路重新處理題目內(nèi)容,將三種物質(zhì)進(jìn)行等效替代,使其獲得清晰明了的解題思路,讓他們先分別計算出氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),再想加求解.
三、借助變量假設(shè)思路,方便學(xué)生準(zhǔn)確求解
化學(xué)是一門以研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)、變化、反應(yīng)和用途為主的學(xué)科,在解題訓(xùn)練中,通常會遇到一些變化量,包括物質(zhì)的量、體積和重量等,如果涉及到的量較大,就會形成難題.這時高中化學(xué)教師可指引學(xué)生借助變量假設(shè)思路,以題目中的參照量為假設(shè)對象,把某個變化的量當(dāng)作參照量,以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步分析和計算,方便他們求出準(zhǔn)確的結(jié)果.
例3現(xiàn)有一個封閉的容器,里面是NaOH與NaHCO的混合物,質(zhì)量為18.4g,加熱后達(dá)到280℃時能夠充分反應(yīng),還會產(chǎn)生氣體后排除,當(dāng)反應(yīng)結(jié)束以后容器內(nèi)剩余的固體質(zhì)量為16.6g,原混合物中的NaOH質(zhì)量是多少?
分析學(xué)生應(yīng)該先分析題目中可能產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng),存在NaOH+NaHCONaCO+HO,2NaHCONaCO+HO+CO↑,不過在正式開始計算之前需判定出第二個反應(yīng)是否會發(fā)生,根據(jù)參照量明確假設(shè)思路,可以將NaOH與NaHCO恰好反應(yīng)時生成氣體的量X作為參考量,計算后求得X=2.67g,不過具體產(chǎn)生氣體的質(zhì)量為18.4 g-16.6 g=1.8 g,這說明NaOH的量是過量的,NaHCO則可以完全反應(yīng),第二個化學(xué)反應(yīng)就不會發(fā)生.之后,學(xué)生根據(jù)第一個化學(xué)反應(yīng)方程式可以求出混合物中NaHCO3的量,隨后他們就能求出NaOH的量.
在上述案例中,學(xué)生借助化學(xué)反應(yīng)中出現(xiàn)的變量確定假設(shè)思路,判斷出具體發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),找準(zhǔn)題目中量與量間的關(guān)系,把變化復(fù)雜的問題變得更具確定性,讓他們準(zhǔn)確求解.
四、借助途徑假設(shè)思路,反應(yīng)化陌生為熟悉
在高中化學(xué)教學(xué)過程中,解題訓(xùn)練是一大重點(diǎn),解題思路的鍛煉更是重中之重,教師除講授基本是解題思想、運(yùn)算方法和思路外,還需關(guān)注解題思路的滲透.其中在假設(shè)法訓(xùn)練中,高中化學(xué)教師可以引導(dǎo)學(xué)生借助途徑假設(shè)思路分析部分較為特殊的題目,主要用來處理比較陌生的化學(xué)反應(yīng)類試題,使其運(yùn)用熟悉的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行代替,實現(xiàn)由陌生到熟悉的效果.
例4在A容器中有1g的二氧化硫與1g的氧氣,B容器中則有2g的二氧化硫與2g的氧氣,已知A、B兩個容器的溫度與體積都相同,當(dāng)兩個容器中的反應(yīng)都處于平衡狀態(tài)時,那么哪個容器中二氧化硫的轉(zhuǎn)化率更加高一些?
解析學(xué)生解決該類題目時,應(yīng)當(dāng)先假容器A中的體積為V,再結(jié)合題目中的信息將B容器的體積假設(shè)成為2V,目的為保持兩個容器中反應(yīng)物的濃度一致,當(dāng)均處于平衡狀態(tài)時,二氧化硫的轉(zhuǎn)化率就一致.但是學(xué)生根據(jù)題意得知事實上并非如此,他們發(fā)現(xiàn)A、B兩個容器的體積一樣,這就表明在初始條件一樣的兩個反應(yīng)當(dāng)中,容器B中的體積將會變小,據(jù)此判定出平衡向正方向移動,這表明容器B中的二氧化硫轉(zhuǎn)化率更高一些.
對于上述案例,教師引導(dǎo)學(xué)生借助反應(yīng)途徑找到假設(shè)思路,通過熟悉的化學(xué)反應(yīng)過程代替題目中給出的反應(yīng)過程,順利實現(xiàn)由陌生向熟悉的過渡,幫助他們更快的求出準(zhǔn)確結(jié)果.
五、借助反向假設(shè)思路,鍛煉學(xué)生逆向思維
反向假設(shè)法又稱逆向推理法,即為把題目中的結(jié)論與條件位置互換,從結(jié)論出發(fā)往回推導(dǎo),結(jié)合條件得出答案的一種假設(shè)方法.在高中化學(xué)解題教學(xué)中,當(dāng)遇到一些難度較大的題目時,學(xué)生一時之間很難下手,不知道如何辦,教師可引領(lǐng)他們運(yùn)用題目中給出的問題進(jìn)行反向假設(shè),從問題向已知條件推導(dǎo),使其通過觀察問題和假設(shè)得到鍛煉,鍛煉逆向思想.
例5把體積一樣、質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是10%、50%的硫酸溶液混合在一起,那么最終得到的硫酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為()
A.=30%B.>30%C.<30%D.無法確定
解析學(xué)生從正面視角發(fā)現(xiàn)難以求解,無法準(zhǔn)確判出斷結(jié)果,這時教師可提示他們從反向角度切入,借助反向假設(shè)尋找解題思路.具體來說,學(xué)生先假設(shè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是10%的硫酸溶液密度為a,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的硫酸溶液密度是a,質(zhì)量都是m,則混合以后的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就為(10%m+50%m)/2m,由于兩種硫酸溶液的質(zhì)量一樣、密度不一樣,所以體積也不一樣,質(zhì)量分?jǐn)?shù)是50%的硫酸溶液體積要比10%的體積小,假設(shè)是等體積進(jìn)行混合,那么需要加入的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是50%的硫酸溶液要比10%的多,故加入后的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要比30%大.
針對上述案例,教師引導(dǎo)學(xué)生從反向角度展開思考,借助反向假設(shè)思路分析題目內(nèi)容,使其反向推導(dǎo),利用給出的結(jié)論來分析條件,讓他們結(jié)合條件是否成立來判斷結(jié)論的正誤.
在高中化學(xué)解題教學(xué)實踐中,處理難題時,教師需適當(dāng)減少題目的數(shù)量,而把側(cè)重點(diǎn)放在習(xí)題質(zhì)量和解題技能的訓(xùn)練方法,教導(dǎo)學(xué)生學(xué)會靈活借助假設(shè)思路解析題目內(nèi)容,使其根據(jù)具體題型確定相應(yīng)的假設(shè)思路,讓他們高效的解答難題.
參考文獻(xiàn):
[1]喻俊.“假設(shè)法”在化學(xué)解題中的應(yīng)用[J].新課程(下),2018(09):71.
[責(zé)任編輯:季春陽]
作者簡介:程躍(1970.12-),女,河北省唐山人,本科,中學(xué)一級教師,從事高中化學(xué)教學(xué)研究.