假设法在高中化学解题中的应用

摘 要：假设法可用于题目条件不足或是问题抽象性过高的题目，常见的假设方法有赋值假设、极端假设以及等效假设等，运用假设分法可以有效简化解题过程，培养学生的解题思路.

关键词：假设法；解题方法；高中化学

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2023）22-0136-03

假设法作为科学研究的重要方式之一，广泛应用于高中阶段的化学解题之中. 作为一种有效的思维方式，它能够将化学题目化繁为简、化难为易，不仅能够帮助学生快速理清题意、优化解题思路，还能让学生在使用假设法的过程中形成科学严谨的逻辑思维，提高学生的综合能力.

1 极端假设，优化思路

极端假设在高中化学解题中的应用主要体现在根据化学中的平衡状态及其定义性质进行分析，假设所研究的化学反应在外界条件不变的情况下能进行到最大限度，并以该最大限度下的化学平衡状态为标准进行分析，推断该状态是否存在[1].极端假设解题时，题目所给出的条件往往不足以求出精确的数值，但至少能为化学反应中各

参数提供一个大致的范围，简化解题思路，提高解题效率.

例题1 常温下，将0.05 mol BaSO4粉末置于盛有1 L蒸馏水的烧杯中，然后向烧杯中加入Na2CO3固体（忽略溶液体积的变化）并充分搅拌，加入Na2CO3固體的过程中，溶液中几种离子浓度变化曲线如图1所示，则下列选项中说法中正确的是（）.

A．图中表示c（Ba）2+的曲线是MP

B．P点溶液中离子浓度大小为：c（Ba2+）>c（CO2-3）>c（SO2-4）

C．若使0.05 mol BaSO4全部转化为BaCO3，至少要加入1.25 mol Na2CO3

D．相同温度时，反应BaSO4（s）+CO2-3（aq）BaCO3（s）+SO2-4（aq）的化学平衡常数K=0.04

解答 A：0.05 mol BaSO4粉转化为0.5 mol BaCO3的过程中，c（Ba2+）逐渐降低，MN线是Ba2+的变化曲线，故A错误；B：由图可知，MP线为浓度的变化曲线，MN线是Ba2+的变化曲线，P点时，c（Ba2+）=5.0×10-6 mol/L，c（CO2-3）=5.0×

10-4 mol /L，c（SO2-4）=2.0×10-5 mol/L，则P点溶液中离子浓度大小为：c（CO2-3）>c（SO2-4）>c（Ba2+），故B错误；C：假设0.05 mol BaSO4全部转化为BaCO3，则发生的反应为BaSO4+CO2-3BaCO3（s）+SO2-4，根据图像，Ksp（BaSO4）=c（Ba2+）×c（SO2-4）=1.0×10-5×1.0×10-5=1.0×10-6，Ksp（BaCO3）=c（Ba2+）×c（CO2-3）=1.0×10-5×2.5×10-4=2.5×10-9，反应的平衡常数为K=c（SO2-4）c（CO2-3）=c（SO2-4）×c（Ba2+）c（CO2-3）×c（Ba2+）=Ksp（BaSO4）Ksp（BaCO3）=1.0×10-102.5×10-9=0.04，若使0.05 mol BaSO4全部转化为BaCO3，则反应生成0.05 mol SO2-4，反应的离子积为Q=c（SO2-4）c（CO2-3）=n（SO2-4）n（CO2-3）=K=0.04，则平衡时n（CO2-3）=1.25 mol，则至少需要Na2CO3的物质的量为1.25 mol+0.05 mol=1.3 mol ，故C错误；

D：转化反应为BaSO4（s）+CO2-3（aq）BaCO3（s）+SO2-4（aq），根据C选项分析可知K=0.04，故D正确.

故选D.

2 赋值假设，简化过程

高中化学阶段的很多问题其实都可使用赋值假设法，这种假设法是特别适用于综合性较强的问题，需要学生以字母对所要求解的参数进行假设，或者利用比值的形式进行分析.因此教师要善于引导学生多用赋值假设法，挖掘题目中的重点，结合题目中的反应过程以及反应状态对所假设的值进行求解.

例题2 如图2所示，向A中充入1 mol X和1 mol Y，向B中充入2 mol X和2 mol Y，起始VA=VB=a L，在相同温度和有催化剂的条件下，两容器中各自发生下列反应：X（g）+Y（g）2Z（g）+W（g），ΔH>0，达到平衡时，VA=1.2a L，则下列说法中错误的是（）.

A．反应开始时，B容器中化学反应速率快

B．A容器中X的转化率为40%，且比B中X的转化率小

C．打开K达新平衡后，升高B容器温度，A容器体积会增大

D．打开K一段时间，达到新平衡时，A的体积为2.6a L（两边通气管中气体体积不计）

解答 A：VA=VB=a L，B中的物质的量大于A中的物质的量，即B装置中反应物的浓度大于A装置中反应物的浓度，所以反应开始时，B容器中化学反应速率大于A容器中化学反应速率，故A正确；B：等压、等温条件下，气体的体积之比等于气体的物质的量之比，达到平衡时，VA=1.2a L，所以平衡后混合气体的物质的量是2 mol ×1.2=2.4 mol，设容器A中物质X反应了m mol .

则有m=0.4 mol ，所以X的转化率α=40%，B容器是在等容条件下，反应向正反应方向移动时，混合气体的物质的量增大，导致容器内气体压强增大，增大压强平衡逆向移动，X的转化率减小，故B错误；

C：该反应是一个反应前后气体体积增大的吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，混合气体的物质的量增大，导致A容器的体积增大，故C正确；

D：当打开K时，整个装置是在等温、等压条件下反应，使整个装置中气体的压强与A装置中的初始压强相同时，A和B的体积之和为3a L，其中B占a L，则A占2a L；当等温等压条件下反应达到平衡状态时，混合气体的体积是原来的1.2倍，即混合气体的体积是3.6a L，其中B是a L，所以A是2.6a L，故D正确.

故选B.

3 等效假设，思维转化

所谓等效假设，主要依赖于等效转化的解题思路，假设不同的反应物在同样的外界条件下可能达成的反应状态，即在题目含义或所谓外界条件不变前提下，对题目中的变化过程进行假设，运用相同的方法对未知反应进行求解，以此简化解题过程[2].

例题3 T ℃时，向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5，反应PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g），经过一段时间后达到平衡，反应过程中测定的部分数据如图3所示.下列说法正确的是（）.

A．反應在前50 s的平均反应速率v（PCl3）=0.003 2 mol/（L·s）

B．相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%

C．T ℃时，该反应的化学平衡常数K=0.05 mol/L

D．相同温度下，起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.2 mol PCl3和0.2 mol Cl2，反应达到平衡前v正>v逆

解答 A．前50 s内生成的n（PCl3）=0.16 mol，反应在前50 s的平均反应速率v（PCl3）=ΔnVΔt=0.001 6 mol/（L·s），故A错误；B．根据图知，250 s后，随着时间的变化，n（PCl3）不变，反应达到平衡状态；开始时n（PCl5）=0.5 mol/L，平衡时c（PCl3）=0.10 mol/L.

该温度下化学平衡常数K=c（PCl3）·c（Cl2）c（PCl5）=0.1×0.10.4=0.025；将PCl5完全等效为PCl3、Cl2时，n（PCl3）=n（Cl2）=1.0 mol ，c（PCl3）=1.0 mol 2.0 L=0.5 mol /L，达到平衡时c（PCl3）=0.1 mol/L，则PCl3的转化率=（0.5-0.1） mol/L0.5 mol/L×100%=80%；相同温度下，起始时向容器中充入2.0  mol  PCl3和2.0  mol  Cl2，与充入1.0  mol  PCl3和1.0  mol  Cl2相比，增大压强平衡逆向移动，PCl3的转化率增大，大于80%，故B正确；

C．根据B知，该温度下化学平衡常数K=0.025，故C错误；

D．相同温度下，起始时向容器中充入1.0  mol  PCl5、0.2  mol  PCl3和0.2  mol  Cl2，此时c（PCl5）=1.0  mol  2.0 L=0.5  mol/L，c（PCl3）=c（Cl2）=0.20  mol2.0 L=0.10 mol/L，则浓度商为0.10×0.100.5=0.002v逆，故D正确.

故选BD.

参考文献：

［1］ 刘敏.假设法在高中化学解题中的应用分析[J].文理导航，2022（17）：3.

[2] 何洁平.假设法在高中化学解题中的应用[J].数理化解题研究，2018（10）：2.

［责任编辑：季春阳］

收稿日期：2023-05-05

作者简介：刘娟（1982.4-），女，江苏省宿迁人，本科，中学一级教师，从事高中化学教学研究.