假设法在高中化学解题中的运用

2022-09-21 16:44:21 来源:写作指导

假设法在高中化学解题中的运用

【摘要】化学是我国高中教育体系的重要课程。目前,随着教学改革的深入推进与素质教育的广泛开展,高中化学科目对学生的核心素养以及各项综合思维能力的考查更为凸显。教师应当重视从方法归纳的角度,提升学生化学解题的效率与质量。 本文将对高中化学解题中假设法的应用展开解析,希望能为相关教学工作提供帮助。

【关键词】假设法;高中化学解题;应用分析

假设法是一种思维方法, 对假设法的具体应用,一般是在学生因题目条件不足而无法顺利解题时,此时应用假设法,学生能够较为快捷、直接地找到解题思路,进而高效解题。 高中化学解题中常用的假设法分为:极端假设、赋值假设、过程假设、中值假设、转向假设。 本文主要针对以上五种假设法展开分析。

一、极端假设法的应用分析

在高中化学解题中,学生应当仔细审题,分析题目中包含的各类信息,选择最适用、最高效的解题方法,迅速判断出解题思路,进而准确解题。 极端假设法通俗来讲就是一种对化学题目的具体对象及其产生的化学变化展开解题的方法,学生在采用这种假设法解题时,应当结合题目中化学变量的具体情况,就化学变量在极端的情况下做出假设,并在深入分析题目蕴含的条件的基础上定位取值区间。 需要注意的是,在解题中,此种假设法的具体应用情境,主要为解决一些所给条件不够充分的化学题目,因此在应用极端假设法后,学生通常也不能完全求出准确的化学变量数值,只能大致判断其取值区间。应用极端假设法的流程如下:首先,结合题目的要求,判断化学反应的具体类型;其次,在上一步的基础上,提出符合题目要求的极端假设;再次,结合题目所给信息,特别是题目中的化学方程式,判断极值的取值区间;最后,结合上一步的结果,选择最合理的答案。例题 1:现有 50 mL 硫酸溶液,浓度为 18 mol/L。小明为研究硫酸溶液与铜的化学反应,向硫酸溶液中投入一定数量的铜片,再加热硫酸溶液,求此时溶液中被还原的硫酸为多少 mol?A.0.85 B.0.45 以下 C.0.45 以上 D.0.9解析:在做这道题时,学生应当充分分析该题涉及的化学反应方程式,即硫酸与铜发生的氧化还原反应:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O。 在这一化学反应中, 与铜片发生化学反应的只有浓硫酸,稀硫酸则不能参与化学反应。但学生无法在化学反应持续发生后,依据题目所给的相关信息,判断出化学反应的停止时间。 此时,学生便可应用极端假设法解决这道题。 假设题目中的浓硫酸全部参与了化学反应,则可用化学方程式得出被还原的硫酸量,即浓度乘体积,得出 0.9 mol,被还原的硫酸为 0.45 mol,而由题可知此种反映情况不会真实发生, 由此可见,学生选取在这一范围内的答案即可,本题选择 B。

二、赋值假设法的应用分析

高中阶段化学题目所涉及的知识点数量多而广泛。 为提升学生的解题效率与解题质量,教师可为学生广泛布置多样化的题目,供学生练习,提升学生对综合性强的题目的解题能力。 而赋值假设法,对解决综合性强的化学题目而言有事半功倍的作用。此类适用赋值假设法的综合性强的题目所给的条件一般较为有限,其中最为典型的是用字母讨论并以比值的形式提问。 学生可从题目已知的条件与比值着眼考虑,找到正确的解题思路。化学反应系数的比值是解答这类题目的关键点, 学生可为这一比值赋予量化数值,让抽象的题目直观化, 进而降低学生的解题难度,提升学生的解题准确率。应用赋值假设法的流程如下:首先,学生应当仔细阅读化学题目,标注题目中的关键元素;其次,判断解题方法的可行性,找到正确的解题思路;再次,解读化学题目中的不同变量,找到有效的量化指标,保证后续的赋值假设法具有计算意义;最后,学生在综合分析现有条件的基础上列出赋值方程式并计算,得到答案。例题 2:现有一定量的硝酸银溶液,将硝酸银溶液投入一定量的碘化钾溶液中,化学反应发生并在一段时间内停止,此时溶液的质量与化学反应前的碘化钾溶液的质量相等。 求添加的碘化钾的质量分数。解析:这一题目没有给出具体的数值,因此学生就应当运用赋值假设法对题目展开合理的赋值操作,最后得出答案。 根据题目,学生可判断出题目中的化学反应是 Kl+AgNO3Agl ↓+KNO3的氧化还原反应。 学生可对这一化学反应展开赋值计算,设1 mol 的碘化钾参与化学反应形成质量为 170 克的1 mol 硝酸银,而如题目所述,在化学反应后,溶液质量与化学反应前碘化钾质量一致,析出碘化银质量与加入硝酸银溶液总质量同为 235 克,可根据以上条件算出质量分数,为 170/235×100%=72.34%。

三、过程假设法的应用分析

在高中化学解题过程中,应用过程假设法,能够显著地降低学生解题的难度。 此外,这种假设法应用的范围也十分广泛,能够帮助学生轻松应对多种复杂的化学问题。 其最基本的解题原则,就是让复杂的问题简单化,简化学生的解题思路,变题目中复杂繁多的数值关系为几个简单的更易解题的关系。此种解题方法在化学平衡类的问题中应用较为常见,学生能够对问题展开更快捷、直观的分析,整合题目所给的相关信息与参数,正确解决问题。应用过程假设法的流程如下:首先,学生对化学题目的条件展开分析, 判断题目中化学反应的方程式,找到题目的主要因素;其次,学生结合过程假设的具体要求, 对复杂的化学方程式实施一定的简化处理,将其转化为结构更为简单的几个独立方程,实现对整个题目化学反应过程的梳理;最后,学生对各个单独的化学方程式展开解题,得出最终的结果。例题 3:在恒温环境之中,向一个容器中加入1 mol 的 NO2(g),发生了以下的化学反应:2NO2(g)N2O4(g),在达到平衡后,向容器中再加入 1 mol 的 NO2(g),又达到了化学平衡,相比第一次平衡的过程,比较NO2体积分数的变化情况。解析:在解答这道题时,学生可应用过程假设法,对化学反应的过程展开分析,进而找到题目的正确答案。 首先,假设后面加入的 1 molNO2,在另一个体积相同、 固定的容器中反应完全且达到了化学平衡,那么,容器中所剩余的未反应的 NO2,与第一次反应后剩余的 NO2量应相同, 题目中后来加入的 1 mol 的NO2,等价于将这两个容器合起来,体积压缩为 V,与原题目相符。 体积的压缩,会促使化学反应向着正方向进行,也就是说,NO2的量会更加降低,此时即能够得出问题的答案。

四、中值假设法的应用分析

中值假设法是在计算化学题目时,取出极限范围内的中间数值,作为假设数值思考题目,进而计算得出结果的解题方法。例题 4:根据测定结果,在 C3H8O 与 CXH12有机物所构成的混合物中,碳元素质量分数为 78%,氧元素质量分数为 8%,求 CXH12是以下哪种物质?A.C4H12B.C5H12C.C6H12D.C7H12解析:此题为选择题,学生可选择中值假设法解答。 假设 C3H8O 化合物中碳元素的含量为 60%,依据中值定理,假设 CXH12为 C6H12,其含碳量为 85.7%,而混合物中含碳量为 78%,因此运用十字交叉法可得出 C3H8O 化合物中氧含量为 26.7%, 而 C6H12的氧含量为 0%,假设混合后的体系中,氧含量为 8%,运用十字交叉法可得知条件符合同一性定理,假设成立。 因此,该题目选择 C。

五、转向假设法的应用分析

转向假设法是对题目中蕴含的已知条件与问题进行转化,转换思维方向,简化解题过程,进而快速找到答案的方法。 这一思维过程,实际上是借助了学生的逆向思维能力。 在高中化学解题中,学生常遇到这样的问题:一眼看上去无从下手,分析已知条件,也不知道该如何得出结果,此时学生可以从问题的反面出发,转向分析,运用逆向思维快速找到解题的思路。应用转向假设法的流程如下:首先,学生仔细分析题目;其次,学生在分析题目后,判断是否可以直接解答;再次,若无法直接解答,则应用转向假设法,从问题的反面入手,尝试解答;最后,通过转向假设法假设问题,得出答案。例题 5:将一定质量分数的两份硫酸溶液按照等体积混合在一起,得到新的溶液。 已知两份硫酸溶液质量分数分别为 50%与 10%, 求混合后溶液的质量分数。A.大于 30% B.小于 30%C.等于 30% D.无法确定解析: 假设题目中的两种溶液的密度分别为 D1与 D2,若按照相同的质量混合,设质量为 M,那么混合后得到的溶液的质量分数,可表示为(50%M+10%M)/2M,若两种溶液的质量相等,则密度、体积必然不同,即 D1>D2,体积 V1<V2,如需让两种硫酸溶液等体积混合,则应当多加一些 50%的硫酸溶液。因此,混合后的硫酸溶液的质量分数,必然会大于 30%,则本题答案选择 A。例题 6: 现有两个体积完全相同的容器 A 与 B,将两个容器中同时加入 SO2、O2两种化学物质, 且两种物质的加入量相同。 在温度条件一致的情况下,两种容器均出现了如下的化学反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),化学反应完全达到平衡状态。 若在反应过程中,保持容器 A 的压强在不变状态,保持容器 B 的体积在不变状态, 可得出容器 A 中 SO2转化率为 p,求容器 B 中 SO2的转化率。A.无法确定 B. <p C.>p D.=p解析:此题也可用转向假设法来解决。 假设容器B 中的物质也是在压强不变的条件下反应完全,那么就可建立等效平衡, 又因此题中涉及的化学反应,是物质体积缩小的反应,容器体积有缩小的趋势,因此,在保持题目给定条件不变的情况下, 要将体积增大,就只能通过降低压强来实现, 在降低压强的前提下,物质的平衡状态会向着左边的方向移动,因此 SO2转化率会有所降低,此题选 B。综上所述,在化学解题教学中,教师应当立足于提升学生的解题效率与解题质量,加强为学生传授假设法这一高效解题方法,结合题目的具体条件,有针对性地选用具体的假设方法,让学生能够通过应用假设法事半功倍地完成化学解题,实现学生化学学习水平的进一步发展。

作者:刘敏 单位:新沂市东华高级中学