喻 俊
(上海市大同中学,上海)
假设法是科学探究中的重要思想方法,大量应用于数学、物理、化学研究中,是科学研究过程中常用的一种思维方法。“假设法”是当某一可变因素的存在形式限定在有限种可能时,假设该因素处于某种情况,并以此为条件进行推理的一种方法。当我们遇到一些含有“因果”“条件—结果”关系的题目时,可以试图将有限的条件、过程和结果进行假设、列举,然后再结合我们已经掌握的知识和题目信息加以分析、推导,不仅能简化我们的思维过程,降低长期知识记忆负担,而且能降低解题难度,使问题轻松解决,收到事半功倍的效果。
对于可逆反应来说,不管是否达到化学平衡,反应状态只可能是三种情况中的一种:①v正>v逆,净反应往正反应方向移动;②v正<v逆,净反应往逆反应方向移动;③v正=v逆,净反应不往正反应方向移动,也不向逆反应方向移动,即达到了化学平衡。对于某状态下化学反应是否达到了平衡,只需要在前面三种情况的基础上,抓住净反应方向中变量(温度、颜色、物质的量)的变化情况即可判断,题目中常提到的质量、气体的压强、平均相对分子质量、密度等从本质上看也是物质的量的变化。
示例如下:在容器体积固定的条件下,2NO2(g,红棕色)→←N2O4(g,无色)+Q,
表1
在离子反应中,通常会遇到加入一种离子(A)可能会与溶液中的两种离子(B、C)反应的情况,这时候就会涉及顺序的问题,即A+B或A+C哪个优先。这意味着结果只有两种情况,同样可以利用假设法进行推理。例如,向含大量Fe3+、H+的溶液中加入OH-,那么哪个离子先反应呢?
表2
如表2所示,假设OH-先与Fe3+反应,其反应产物Fe(OH)3又与H+不能共存,这意味着假设不成立,即OH-应该先与H+反应,这就是中学阶段所谓“酸碱中和优先”规律。
高中化学题目中经常出现一类题:将A气体通入B溶液中,问是否出现沉淀。常见实例如下:
表3
是否产生沉淀只有两种可能,要么产生沉淀,要么不产生。此类题目同样可以利用假设法解决。如:CO2通入BaCl2溶液中是否产生沉淀?假如产生沉淀,根据元素的组成,沉淀应为BaCO3,相关反应的化学方程式为:CO2+BaCl2+H2O→BaCO3↓+2HCl,那么该反应是否符合化学反应原理呢?显然,碳酸盐溶于盐酸,这意味着假设不成立,即将CO2通入BaCl2溶液中不会产生沉淀。
再如,SO2通入Ba(NO3)2溶液中是否产生沉淀?假如产生沉淀,根据元素的组成,沉淀应为BaSO3,相关反应的化学方程式为:SO2+Ba(NO3)2+H2O→BaSO3↓+2HNO3,那么该反应是否符合化学反应原理呢?由于亚硫酸盐易被硝酸氧化,故亚硫酸钡会被氧化为硫酸钡,即SO2通入Ba(NO3)2溶液中会产生沉淀。