假设法在高中化学计算题中的应用

周艳

假设法是将未知的问题根据已知条件进行理想化的假设，最终求得问题答案的一种解题方法。巧妙的应用假设法解题，可以将抽象的问题具体化、复杂的问题简单化。一个问题可以使用假设法的解题的关键是，题目中给出一定前提条件，但是又没有给出具体的数据，所以假设法又是一种特殊的解题方法。常见的假设法包括极端假设法、赋值假设法、过程假设法等。

一、应用赋值假设法，求解平衡转化率

赋值假设法是指，当化学题的题干没有给定明确数据时，应用常规办法解题会比较难，如果给某一化学量赋予一个定值，比如对某化学物质的量或者物质的分子数赋值，会将比较抽象的问题变得比较具体，从而更加高效的解决这类题目的一种假设解题方法。

例1 现有三种气体分别为X、Y、Z，将X、Y两种气体，按物质的量比1∶1混合，置于一个封闭的容器内，二者发生的化学反应为：X+2Y2Z，当反应达到平衡时，容器内反应物的总物质的量和生成物的总物质的量之比为3∶2，那么Y的转化率约为（ ）。

A.66% B.50% C.40% D.33%

分析 本题中，出题者并没有给出确定的数据，若采用一般的解题方法会让学生感觉到一头雾水，不知道如何下手。经细细分析题目发现，题目中给出不少的比例关系，而且化学方程式中物质Y、Z的系数均为2，所以，采用赋值假设法会使得本题较容易解决。

解 假设当反应平衡时，生成的物质Z的

物质的量为2 mol，那么，物质Y转化的物质的量也是2 mol，X转化的物质的量为1 mol，所以，反应物转化的总的

物质的量为3 mol。又由于当反应达到平衡时，容器内反应物的总物质的量和生成物的总摩尔质量之比为3∶2，生成物的物质的量为2 mol，所以剩余的反应物的物质的量为3 mol。所以，反应初始时，容器内反应物的总物质的量为6 mol，而初始的X、Y的物质的量比为1∶1，可知Y的

物质的量为3 mol，所以Y的转化率为：2 mol3 mol×100%=67%。答案为A。

评注 在运用赋值假设法时需注意，赋值的大小需要根据题目的具体情况来定。在一般情况下，最终的计算结果和赋值的大小没有关系。

二、应用极端假设法，求解物质取值范围

极端假设法和数学上的极值思想如出一辙，也是将某一化学量假设为一种比较极端的状态，从这个极端状态的两头去分析，求得一个确定的区间，然后根据这个区间去分析判断，最终求得正确结果。极端假设法可以将问题化难为易，最终使得解题效果事半功倍。

例2 在一定条件下，以下反应达到化学平衡状态：Ag+4Bg2Cg+Dg。此时A、B、C的物质的量都是a mol，而D的物质的量是d mol，现在改变a的取值和反应条件，使得该反应重新达到平衡，并使得平衡时D的物质量在d/2～2d之间，那么a的范围是（用含有a、d的式子表示）。

分析 本题是一道可逆化学反应题目，由于可逆反应中的正、逆反应均不可能进行彻底，所以，在分析这类题目中某物质的摩尔质量时，需要将反应假设成可以进行彻底的反应，只有这样才可以快速求得答案。

解 假设反应可以正向进行彻底，那么D在新的化学平衡下的摩尔质量为2d mol，关系如下：

此时，要求a-d>0，即a>d，综合考虑，a的取值范围是a>4d。

评注 经过分析本题可以发现，本题存在两个极端情况，其一就是反应可以朝正向进行到底，此时可以求得一个a的范围，其二，反应朝着逆反应进行彻底，又可以求得一个a的范围，综合二者范围便可求得答案。

三、应用变异极端假设，求解质量分数题

极端假设在化学计算中的应用较多，步骤也较固定，在实际解题时，有些题目很明显需要应用极端假设法解题，但是有的题目从表面不能看出假设法的使用，但其本质上是假设法的一种变异使用形式。所以学生在解题过程需要融会贯通，活学活用。

例3 某混合樣品中含有KCl、NaCl、Na2CO3，经过分析后可知Na元素的含量为31.5%，Cl元素的含量为27.08%（质量分数）。那么混合样品中Na2CO3的含量为（ ）。

A.25% B.50% C.80% D.无法确定

分析 首先，由于混合物中含有Na元素的化学物质有两种，含有Cl元素的化学物质也有两种，而题目给定的Na、Cl的质量分数是混合物中总的质量分数，所以这使得题目变的比较复杂。采用常规解题方法，学生会无处下手，这时使用变异极端假设法便可以很快的解答本题。

解 采用变异极端假设法需将题目分为三种情况来解：第一种，假设混合物只有KCl和Na2CO3组成，用wNa求得Na2CO3的质量分数为72.6%；第二种，假设混合物只有NaCl和Na2CO3组成，用wCl求得Na2CO3的质量分数为55.4%；第三种，假设混合物只有KCl和Na2CO3，用wCl求得Na2CO3的质量分数为43.2%。很明显最终的Na2CO3的质量分数应小于第一种假设的取值，对于第二、三种情况，由于KCl的相对分子质量比NaCl的大，所以Na2CO3的质量分数应小于第二种情况，大于第三种。所以最终取值范围在55.4%～43.2%之间。答案为B。

评注 本题的解答方法比较灵活，用常规方法也可以进行解答，但是学生理解起来相对比较困难，应用变异假设法解答，学生再理解起来时相对简单。

四、应用过程假设法，判断转化率是否改变

在解决化学平衡习题时，当改变原始条件使得平衡被打乱时，学生很难平衡移动的方向，这时使用过程假设法，将其变成等效的状态，就可以使复杂的变化过程变得简单明了，学生再处理起来会比较方便。

例4 一定温度下，2Ag+Bg

2Cg反应在一密闭容器中达到平衡（此容器的体积可变），此时

A、B、C的物质的量分别为4 mol、2 mol、4 mol。保证温度、压强均不变，若对平衡时三者的物质的量进行如下调整，那么A的转化率下降的是（ ）。

A.均加倍 B.均减半

C.均增加1 molD.均减少1 mol

分析 当反应达到平衡时，改变三者的物质的量势必会打乱化学平衡状态，当三者的物质的量同时加倍或者同时减半时，三者的浓度并不会发生变化，因此平衡不会移动，那么A的转化率也不会变化，但是对于C、D选项就需要用过程假设法分析了。

解 当三者均增加1 mol时，A、B、C的

物质的量分别为5 mol、3 mol、5 mol，此时对于平衡的移动较难判断，若假设三者的初始物质的量分别为5 mol、2.5 mol、5 mol，此时状态和原平衡状态等效，这时再加入0.5 mol B，平衡向右移动，所以A的转化率增加；同理，当三者均减少1 mol时，A、B、C的物质的量分别为3 mol、1 mol、3 mol，这时可以假设三者的初始物质的量分别为3 mol、1.5 mol、3 mol，当化学反应平衡时，使B的物质的量减少0.5 mol，这时，平衡向左移动，A的转化率下降。答案为D。

评注 过程假设在解决高中化学平衡中的等效平衡题目时非常有效，它将复杂的变化过程等效为几个便于分析的简单过程，然后根据等效原理进行分析，进而求得答案。

综上所述，假设法是解决高中化学计算问题的简便方法之一，教师需要结合有关例题，有意识地渗透在日常教学中，这样可以达到化繁为简的目的，更重要的是学生独立解题能力得到了不断地提高，使得学生受益终身。

（收稿日期：2017-04-20）endprint