科学假设法在化学解题中的应用_假设法解题

　　科学假设法是一种创造性的思维活动，是科学研究的常用方法。科学史上许多重大的发明创造都是建立在科学假设的基础之上，经过科学家们的科学实验、推理、演算得到证明，对人类社会的发展起到了巨大的推动作用。科学假设法在化学解题中同样有效，如能熟练掌握各种假设方法，将会起到化繁为简，化难为易，化抽象为具体的奇妙的作用，给人一种另辟蹊径的感觉，它不但可以提高学生的解题速度和学习兴趣，同时也对学生将来从事科学研究打下良好的如何进行科学假设的基础。以下结合实例谈谈科学假设法在化学解题中的应用。
　　
　　一、极限假设
　　
　　极限假设：就是把思路引向极限状态，来解决中间状态的问题，从而使问题得到简化，顺利得出正确结论。
　　例1、在500毫升含有FeCl3、CuCl2的溶液中放入10克铁粉，反应完全后过滤，所得固体干燥后质量为11克。滤液中加入0.3摩NaOH恰好使金属离子完全沉淀，试求原溶液中FeCl3、CuCl2的物质的量的浓度。
　　技法点拨：解决本题的难点是判断加入的10克铁粉是否过量。运用极限假设。
　　①假设原溶液只含FeCl3，根据电荷守恒定律，FeCl3的物质的量为：摩，最多可溶解铁为：克；
　　②假设原溶液只含有CuCl2，根据电荷守恒定律得CuCl2的物质的量： 摩能溶解铁：0.15×56=8.4 克，因此能被溶解铁粉的质量在范围为大于2.8克小于8.4克。故Fe粉过量，然后根据反应式用摩尔关系式法即可求解。
　　从以上分析可知，极限假设可以把物质的混合状态转化为单一纯净物的特殊状态，从而化繁为简，起到事半功倍的效果。
　　
　　二、等效假设
　　
　　等效假设：就是把复杂的混合物问题转化成并不存在简单明了的分子形式，但结果等效，从而使问题轻松得到解决。
　　在下列混合物的质量分数计算中，读者可以体会到，如果不用等效假设，要得出正确答案几乎是不可能完成的任务，由此可见等效假设在化学计算中的重要性。
　　例2、由MgO、MgSO4和MgHPO4组成的混合物中镁的质量分数为33%，求混合物中氧元素的质量分数。
　　技巧点拨：将混合物进行等效假设，分成MgO和SO3、（HPO3）两组（其中HPO3等效于SO3），按Mg的质量分数和组分中Mg与O的质量比算出O和MgO的质量分数，进而求得另一组分的质量分数，再按其组内元素（组分）的质量比，求得该组分中O的质量分数。然后将两个O的质量分数相加即可得出答案。过程如下：
　　第一步：分组。将混合物按其相对分子（原子）质量总和等效，分成两大组分四小组分。
　　
　　三、途径假设
　　
　　途径假设：就是把复杂、不熟悉的化学变化过程假设成简单、熟悉的途径，从而使问题得到解决。
　　例3、有相同温度（T=500K）相同体积的甲、乙两容器，甲容器充入1克SO2和1克O2，乙容器充入2克SO2和2克O2，则分别达到平衡后，SO2转化率哪个大？
　　技法点拨：由于乙中反应物浓度大，SO2的转化率低；但乙中压强大，SO2转化率大。如果把该途径假设为下列途径，问题就不难解决了（其中Ⅱ态就等同于直接在V升的容器中，加入2克SO2和2克O2达到的平衡状态）。
　　
　　由于乙中I平衡态和甲的平衡态初始条件（温度、压强、浓度）均相同，故SO2%转化率乙"与SO2%转化率甲相等。而Ⅰ态变成Ⅱ态时，由于压缩平衡向体积缩小的正反应方向移动，故SO2的转化率增大，即SO2%转化率乙> SO2%转化率甲。
　　
　　四、转换假设
　　
　　转换假设：就是改变所研究问题的条件、结论和方向，从侧面或反向着手分析问题，从而得出结论。
　　例4、二氯苯有三种同分异构体，则四氯苯有几种同分异构体？
　　技法点拨：按常规用四个氯原子进行排列推导同分异构体，问题就比较复杂。用转换假设法，将四氯苯中的氯原子和氢原子，分别看成二氯苯中的氢原子和氯原子，显然是三种同分异构体。
　　
　　五、参照量假设
　　
　　参照量假设：就是选定变化范围中某点的量为参照量，经比较、分析、推理，从而使问题简化而解决。
　　例5、18.4克NaOH与NaHCO3的混合物，在密闭容器中加热到280℃，经充分反应后排出气体，冷却后称得剩余固体质量为16.6克，试计算原混合物中NaOH的质量分数。
　　技法点拨：发生的反应有：
　　
　　确定有无反应②的发生是解题的关键。运用参照量假设，此处假设NaOH和NaHCO3恰好反应时固体的减少量为参照量，若实际减少量等于参照量，则符合假设关系；若实际减少量大于参照量，则NaHCO3过量；若实际减少量小于参照量，则NaOH过量。NaHCO3+ NaOH @ Na2CO3+H2O△m
　　
　　加热时发生①反应，由差量法先求NaHCO3质量，再求NaOH的质量分数即可。
　　参照量假设在作选择题时，也可以起到很好的作用。
　　③解题过程如下：
　　
　　以上是科学假设法在化学中比较经典、独特的应用，其实科学假设远不止以上五种，并且每种假设都有多种不同的使用方法。由于篇幅所限，不再一一例举。教师不仅是知识的传授者，更应该是学习方法的传授者。“授之以鱼，不如授之以渔。”让学生做再多的题目，不如教会他们如何学习的方法，撰写本篇论文，目的是帮助学生总结学习经验、手法和技巧，把他们培养成具有独立思考能力，具备融会贯通和创新意识的新型学生，养成科学假设的好习惯。使他们从题海中解脱出来，成为学习的主人，享受学习的乐趣。
　　
　　“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文