极端假设法在化学解题中的应用
化学平衡取值范围问题
化学平衡取值范围问题常用的两种解法化学平衡中有关取值范围的计算题,注重考查思维的整体性、深刻性及创造性,备受大家的关注。
但学生常常因缺乏解题的方法和技巧而难以下手。
若运用极端假设法和等效转化法解决这类问题,会使计算的思路变得清晰,有利于学生理解和掌握此类问题。
现举例分析如下:一、极端假设法极端假设法就是先假设可逆反应单方向进行完全,或完全没有反应(若为几种物质之间的反应,使其中的一种消耗尽),求出两个极端值,然后根据可逆反应中各物质不能完全消耗掉的特点,得出实际量应介于两个极端值之间,从而确定有关量的取值范围。
例1 在一定温度下将C0和H20(g)各1啪l充入密闭容器中发生反应:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)达到平衡时生成0.6 mol CO2。
再通入4 molH2O(g),在上述条件下达到平衡后,求生成CO2的物质的量范围。
解假设加入H2O(g)反应向正方向进行到底,由于初始CO为1 mol,故生成的CO2也为1 mol;假设加H2O(g)后平衡不移动,CO2仍为0.6mol,而可逆反应中以上情况均是不可能的,故0.6mol<n(CO2)<1 mol例2在体积固定的密闭容器中通人各为1 molA、C、D,xmol B发生反应,A(g)+4 B(g)⇌2C(g)+D(g)。
当x在一定范围内变化时,均可以通过调节反应器的温度,使反应达到平衡时保持容器中气体总物质的量为5 mol。
(1)若欲使起始反应维持正方向进行,求x的取值范围。
(2)若欲使起始反应维持逆方向进行,求x的取值范围。
解析(1)要维持起始时反应正方向进行,考虑消耗量最多的物质B极限值有两点:一是B完全消耗,二是B完全没有消耗。
假设B 完全消耗,有(1-x/4)+(1+x/2)+(1+x/4)=5,x=4,这为最大极限值(因为正反应是气体物质的量减小的方向,如果x大于某个值之后,无论反应怎样向正反应方向进行,平衡时总物质的量都会大于5)。
极端假设法在化学中的应用--免费提供好资源
极端假设法在化学解题中的应用假设是科学研究中常用的一种思维方法。
极端假设法是指根据已知的条件,把复杂问题假设为处于理想的极端状态,站在极端的角度去分析、考虑问题,使其因果关系显得十分明显、简单,从而迅速地作出正确判断的方法。
现就中学化学中常见的几种极端假设法的应用举例如下:一.判断混合物的组成例1.把含有某一氯化物杂质的氯化镁粉末95克溶于水后,与足量的硝酸银溶液反应,生成氯化银沉淀300克,则该氯化镁中的杂质可能是()A.NaClB.AlCl3C.KClD.CaCl2[解释]:假设95克全部是氯化镁,则其中Cl-=(95/95) ×2=2mol,生成氯化银沉淀的质量=2×143.5=287克〈300克,由此可知,杂质中氯离子的含量必定大于氯化镁中氯离子的含量。
据此分析,可得答案为B练习1.两种金属的混合物4克与足量盐酸反应,生成氢气2.24升(标况),则这两种金属可能是()A. 镁和铝B.锌和铁C.镁和铁D.铝和镁二.判断生成物的含量例2.标准状况下氢气和氯气的混合气体共a升,经过光照反应完全后,所得气体恰好能使bmol氢氧化钠完全转化为盐,则a与b的关系是()A.0<b<a/22.4B.b>a/22.4C.b>a/11.2D.0<b<a/11.2[解释]:假设a升全部是氢气,则生成氯化氢为0升,消耗NaOH为0mol;假设a 升全部是氯气,由于1mol氯气能与2molNaOH反应,故此时b值最大。
Cl2--------- ------- 2NaOH12a/22.4 b b=a/22.4mol所以b的取值范围是0<b<a/22.4,答案为D练习2:标准状况下,将盛满NO、NO2、O2混合气体的集气瓶倒置于水中,完全溶解后无气体剩余。
设其产物不扩散,则所得溶液的物质的量浓度(c) 数值大小范围是( )A. 0<C<1/22.4B.1/39.2<C<1/28C.1/28<C<1/22.4D.1/39.2<C< 1/22.4三.判断一系列物质中某元素的最大含量例3.有一系列(N种)含有苯环的有机化合物,按以下特点排列:则该系列化合物中,所含碳元素的质量分数最大的为()A.93.75%B.95.35%C.96%D.97.3%[解释]:以上化合物的分子式分别是C6H6、C10H8、C14H10、C18H12,......,相邻分子间组成上相差C4H2,由等差数列可求出其通式为C4n+2H2n+4(n>1) 。
解决化学平衡问题的两种方法
解决化学平衡问题的两种方法化学平衡研究的对象是可逆反应,所以一旦反应开始,体系中反应物和生成物的浓度均不能为零。
因此,在研究化学平衡问题时,我们常采用极端假设和过程假设的方法。
这两种方法对于等效平衡的问题研究尤为实用。
所谓等效平衡是指:对于在两个不同容器中发生的同一可逆反应,如果体系中各组分的百分含量均相等,则称这两个容器中的平衡状态为等效平衡状态。
下面分别说明两种假设分析方法的用法。
一、恒温、恒容时等效平衡1、对于aA(g)+bB(g)mC(g)+nD(g) (a+b不等于m+n)的反应,若在此条件下达到等效平衡状态,我们称之为“完全等效平衡”。
如对于2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),在下列三个恒温、恒容容器中按起始物质的量发生上述反应:平衡后的结果(以三体系中的SO2为例)为n(SO2)相同;C((SO2)相同;SO2%相同。
[例1]若取amol SO2、bmolO2、cmol SO3置于上述容器中,保持温度和容积与上述相同,达平衡后与上述结果等效,则a、b、c应满足的条件是。
[解析]根据相同条件下可逆反应里,无论从反应物开始还是从生成物开始,只要起始状态相当,达到的平衡就是等效平衡。
上述反应中为完全等效平衡,采用极端假设法来分析,假设c mol SO3全部反应掉,则体系中组分一定变为2molSO2和1molO2,则有a +c=2;2b+c=2。
这种方法又叫“一边倒”。
但这是应该注意,“一边倒”只是假设,而一旦反应开始,体系中反应物和生成物的浓度均不能为零,视为“不为零”。
[例2]在一个密闭容器中发生如下反应:2SO2(g)+O2(g) =2SO3(g),反应过程某一时刻SO2、O2、SO3的浓度均为0.2mol·L-1,反应达到平衡时,可能的数据是A、C((SO2)=0.4mol·L-1B、C((SO2)=C((SO3)=0.15mol·L-1C、C((SO2)=0.25mol·L-1D、C((SO2)+C((SO3)=0.4mol·L-1[解析]根据题意反应不可能进行到底,所以A项错,而根据元素守恒,体系中的S元素为0.4mol,所以B项错,根据可逆反应的原理和元素守恒,答案选C、D。
假设法在高中化学计算题中的应用
假设法在高中化学计算题中的应用作者:周艳来源:《中学化学》2017年第07期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%。
极端假设法
平衡时SO3为0.4mol•L-1,由于该反应是可逆反应,因此
AD错误;依据原子守恒,不管反应向哪个方向进行,平 衡后SO2和SO3的浓度一定不会相等,故C错误。
5、用极值法确定杂质的成分
在分析混合物杂质成分时,可以将主要成分与杂质 成分极值化考虑,然后与实际情况比较,那么就能迅速
判断出杂质的成分。
的平均摩尔质量为20g/mol。 并且根据假设,+2价Na(理解成2Na为集体)的摩尔质量为 46g/mol;Cu不反应;+2价Al(理解成2/3Al)的摩尔质量为 18g/mol;+2价铁的摩尔质量为56g/mol。故此合金中一定含有 Al。
4、用极值法确定可逆反应中各物质的取值范围
由于可逆反应总是不能完全进行到底的,故在可逆 反应中,分析反应物、生成物的量的取值范围时利用极 值法能达到目标明确,方法简便,范围正确的目的。
氢铵在样品中所占比例高而导致氨气逸出量减少。若该样
品全是硫酸铵,即含0.1mol硫酸铵,如与氢氧化钠反应则 产生4.48 L氨气,而实际上只得到4.3 L,说明混入的铵 盐的含氮量低于硫酸铵的含氮量。
2、解题的一般思路: (1)根据题目给定的条件和化学反应原理,确定不确定条 件的范围; (2)计算相应条件下的最大值或最小值;
(3)综合分析得出正确答案。
【典例导悟】
1、用极值法确定混合气体的平均相对分子质量 两种气体组成的混合气体的平均相对分子质量肯定
介于两种组成气体的相对分子质量之间,三种气体组成
讲座4 极端假设法
极端假设法就是将复杂的问题假设为处于某一个
或某两个极端状态,并站在极端的角度上分析问题, 一般求出一个极值,推出未知量的值,或求出两个极 值,确定未知量的范围,从而使复杂的问题简单化。
高中化学 极端假设法
A.2 g
B.4 g
C.8 g
D.10 g
【解析】本题给出的数据不足,故不能求出每一种金属的质量,
只能确定取值范围。三种金属中产生等量的氢气消耗金属
质量最大的为锌,质量最小的为铝。故假设金属全部为锌,可
求出的金属质量为8.125g,假设金属全部为铝,可求出的金属
质量为2.25g,故金属的实际质量应在2.25g ~8.125g之间。
2、解题一般思路: (1)根据题目给定的条件和化学反应原理,确定不确定条 件的范围; (2)计算相应条件下的最大值或最小值; (3)综合分析得出正确答案。
【典例导悟】
1、用极值法确定混合气体的平均相对分子质量 两种气体组成的混合气体的平均相对分子质量肯定
介于两种组成气体的相对分子质量之间,三种气体组成 的混合气体平均相对分子质量肯定介于三种组成气体相 对分子质量最大值和最小值之间,但这个范围太大,依 据题目内在关系和极值法可使范围更加准确。
极端假设法
极端假设法就是将复杂的问题假设为处于某一个 或某两个极端状态,并站在极端的角度分析问题,求 出一个极值,推出未知量的值,或求出两个极值,确 定未知量的范围,从而使复杂的问题简单化。其主要 应用于:
(1)用极值法确定混合气体的平均相对分子质量; (2)用极值法确极值法确定可逆反应中反应物、生成物的取值 范围; (5)用极值法确定杂质的成分。
(1)假设混合气体为NO和NO2,物质的量分别为x和y,则 有:3x+y=0.03×2,x+y=0.05。解得:x=0.005mol,
y=0.045mol,M= 0.005300.04546=44.4。
0.05
(2)假设混合物气体为NO2和N2O4,物质的量分别为x和y, 则有:x+2y=0.03×2,x+y=0.05。解得:x=0.04mo1,
极端假设、过程假设及状态假设的应用
极端假设、过程假设及状态假设的应用化学平衡理论是中学化学的重点难点,也是高考的热点,每年必考,且占高考分值较大,但考生往往对此类题目感觉无从下手,不知所措。
对于相对抽象和难以理解的化学平衡问题,用常规思路或常规方法不好解决时,不妨对题目中的一些条件、过程等进行假设,然后再结合已学的知识推导并得出结论,就能使复杂的问题简单化,就能使无序的问题模型化,就能轻松自如地把题目解决,达到事半功倍的效果,常见的假设法有极端假设法、过程假设法、状态假设法等。
类型(一)极端假设法——不为“0原则”可逆性是化学平衡的前提,反应达到平衡状态时应是反应物和生成物共存的状态,每种物质的量不为0(即可逆反应“不为0”原则);但在处理化学平衡问题时,特别是在确定某些范围或在范围中选择合适的量时,往往可用极端假设法,即假设反应不可逆,利用完全反应和完全不反应两个极值点求出反应物或生成物的物质的量。
虽然这样的极值点是不可能达到的,但却可以帮助我们快速简单的确定某些数值的范围。
[对点训练]1.在密闭容器中进行反应:X 2(g)+Y2(g)2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.2 mol·L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是()A.Z为0.3 mol·L-1B.Y2为0.4 mol·L-1C.X2为0.2 mol·L-1D.Z为0.4 mol·L-1解析:选A假设反应正向进行到底:X2(g)+Y2(g)2Z(g)起始浓度/(mol·L-1) 0.10.30.2改变浓度/(mol·L-1)0.10.10.2终态浓度/(mol·L-1)00.20.4假设反应逆向进行到底:X2(g)+Y2(g)2Z(g)起始浓度/(mol·L-1)0.10.30.2改变浓度/(mol·L-1)0.10.10.2终态浓度/(mol·L-1)0.20.40平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈(0,0.2),Y2∈(0.2,0.4),Z∈(0,0.4)。
极端假设法在化学解题中的妙用
请 在 图1 中画 出A %和m F ) O 关系 的图形 。 (e m() / f ) 如 果 F 2 C 4 eO 和 O的 反 应 分 两 步 进 行 :
3 eO3 C ÷ F 3 + O2 F 3 + O + F O C 。 F 2 + O— 2 eO4 C 、 eO4 C — 3 e + O2
试 分 析反应 形成 的 固体混 合物 可能 的组成及相
应 的m(e: O [ F) ) m( 令m(e: O = 1 ,写 出a F ) )2 : m( a 的取 值 范
围1 。将 结果 填入 表 1 :
袅 1
精 辟 ̄ 维 方 法 ,这 里 的 “ ” 是 为 了 “ ” 的思 退 进 ,
迎刃 而解 。
例 1 已 知F 2 3 高 炉 中 有 下 列 反 应 :F 2 3 . e 在 O e + O C '2e+ O, O- F O C 2反应 形成 的 固体 混合 物(e 3F O  ̄ F 2 、e ) O 中, 元素铁 和氧 的质量 比用m(e: O 表示 。 F) ) m( ()上述 固体 混合 物 中 , F ) O 不 可 能是一 1 m(e m() :
文 章 编 号 :1 0 -6 2 (000 -0 7 -0 0 5 6 9 1)9 0 0 3 2
中图 分类 号 :G 3 . 9 6 24 7
文献 标 识 码 :B
假设是 科学研 究 中常用 的一种 思 维方法 ,也是 化 学学科解 题 中常用 的技 巧 和策 略之 一 。华 罗庚先 生说 过 :把一个 比较 复杂 的 问题 ‘ ’成最简 单最 “ 退 原始 的问题 。把 这最 简单最 原 始问题 想通 了 、想透
初中化学质量分数计算八大方法【含解析】
初中化学质量分数计算八大方法【含解析】中考混合物中质量分数计算和化学式计算是初中化学计算中的重难点。
但有些计算题若按照常规的方法求解,不仅过程繁琐,计算量较大,而且容易出现错误。
如果我们转换思维角度,采用不同的假设策略,常常能化繁为简,巧妙解题。
这次跟大家分享的就是8中计算质量分数的方法,还没get的话就赶快看吧!一、极端假设极端假设就是将混合物的组成假设为多种极端情况,并针对各种极端情况进行计算分析,从而得出正确的判断。
例 1 一定量的木炭在盛有氮气和氧气混合气体的密闭容器中充分燃烧后生成CO和CO2,且测得反应后所得CO、CO2、N2的混合气体中碳元素的质量分数为24%,则其中氮气的质量分数可能为()A.10%B.30%C.50%D.70%解析:本题采用极端假设法较易求解,把原混合气体分两种情况进行极端假设。
(1)假设混合气体只含N2和CO。
设混合气体中CO的质量分数为x,则12/28=24%/xx=56%,则混合气体中N2的质量分数为:1—56%=44%(2)假设混合气体只含N2和CO2。
设混合气体中CO2的质量分数为y,则12/44=24%/yy=88%,则混合气体中N2的质量分数为:1—88%=12%由于混合气体实际上由CO、CO2、N2三种气体组成,因此混合气体中N2的质量分数应在12%~44%之间,故符合题意的选项是B。
二、中值假设中值假设就是把混合物中某纯净物的量值假设为中间值,以中间值为参照,进行分析、推理,从而巧妙解题。
例 2 仅含氧化铁(Fe2O3)和氧化亚铁(FeO)的混合物中,铁元素的质量分数为73.1%,则混合物中氧化铁的质量分数为( )A.30%B.40%C.50%D.60%解析:此题用常规法计算较为复杂。
由化学式计算可知:氧化铁中氧元素的质量分数为70.0%,氧化亚铁中氧元素的质量分数为约为77.8%。
假设它们在混合物中的质量分数各为50%,则混合物中铁元素的质量分数应为:(70.0%+77.8%)/2 = 73.9%。
假设法在高中化学解题中的应用分析
假设法在高中化学解题中的应用分析【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與质量。
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.0.85B.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。
高考化学之极端假设思想
极端假设思想
极端假设法
用于多种物质混在一起无法计算而采取的一种极端思想,适用于选择题
1.将一块严重锈蚀而部分变成铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜块研磨成粉末,在空气中分灼烧成CuO,固体质量的变化情况可能是()
A.增重30% B.增重10% C.不变D.减轻30%
2. 取
3.5克某二价金属的单质投入50克溶质质量分数为18.25%的稀盐酸中,反应结束后,金属仍有剩余;若2.5克该金属投入与上述相同质量、相同质量分数的稀盐酸中,等反应结束后,加入该金属还可以反应。
该金属的相对原子质量为( )
A.24
B.40
C.56
D.65
3.一定量的木炭在盛有氮气和氧气混合气体的密闭容器中燃烧后生成CO和CO2,且测得反应后所得CO、CO2、N2的混合气体中碳元素的质量分数为24%,则其中氮气的质量分数可能为
A、10%
B、30%
C、50%
D、70%
4. 在FeO、Fe2O3和CaCO3的混合物中,已知铁元素的质量分数为56%,则CaCO3的质量分数可能是( ) A.10%B.25%C.30%D.35%
6、取5.4 g由某碱金属R 及其氧化物R2O组成的混合物。
该混合物与足量的水反应。
反应完毕,发反应后得到的溶液,得到8 g 无水晶体。
试通过计算,判断该金属是哪一种碱金属?
7.取5.4 g由某碱金属R及其氧化物R2O组成的混合物。
该混合物与足量的水反应。
反应完毕,蒸发反应后得到的溶液,得到8 g无水晶体。
试通过计算,判断该金属是哪一种碱金属?。
极端假设法
则有: +2 =0.03× +2y=0.03 =0.05。 则有:x+2 =0.03×2,x+y=0.05。解得:x =0.04mo1, + =0.05 解得: =0.04mo1, y=0.01 mol,M= 0.04×46+ 0.01×92 =55.2。 =0.01 mol, = =55.2。 0.05 即混合气体平均相对分子质量在44.4和55.2之间。 混合气体平均相对分子质量在44.4和55.2之间。 44.4 之间
3、用极值法确定物质的成分 根据金属的性质及组成进行极端假设得到有关的极 值,再结合平均值(平均相对分子质量、平均物质的量 再结合平均值(平均相对分子质量、 等)原则得到正确的答案。 原则得到正确的答案。
【典例3】某合金20g与稀硫酸反应生成22.4L(标准状 典例3 某合金20g与稀硫酸反应生成22.4L( 20g与稀硫酸反应生成22.4L 则此合金中一定含有的金属是( 况)H2,则此合金中一定含有的金属是( A.Na B. B.Cu C. C.Al D. D.Fe )
【解析】选B.本题多采用极值法求解。 解析】 B.本题多采用极值法求解。 本题多采用极值法求解 由于NO、 的相对分子质量分别是30 46、92, 30、 由于NO、NO2、N2O4的相对分子质量分别是30、46、92, NO 则A项是不可能的。混合气体平均相对分子质量一定在 项是不可能的。 30和92之间,但是这个范围太宽。 30和92之间,但是这个范围太宽。可以分两种情况使数 之间 据更具体: 据更具体:
“假设法”在化学解题中的应用
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 ”“条件一结果 ”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 。
探索篇 ·方法展示
“假 设 法"在化 学解题 中的应 用
喻 俊
(上 海市大同中学,上海 )
摘 要 :结合 学生在 日常 学习中遇到 的问题 ,从教 育实践 中运用 的教 学方法 出发 ,呈现 了“假 设法”这 一科 学方 法在解化 学平衡特 征判断 、离子反 应顺序 、预测化学反 应等题 目中的应用 ,旨在为教 师教 学和 学生学习提供 思路和方法参考 ,从而提高教学质量。
就是 中学阶段所谓“酸碱 中和优先”规律 。 三 、假 设 法在 预 测 化 学 反 应 中的 应 用 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
气体
溶液
C
CaCl2、BaCl2、Ba(NO3)2
S
CaC] ̄、Ba(::12、[Ba(NO3)2]
表 2
反应①
反应后的微粒 剩余的离子 反应①后的微粒与剩余离子的反应
极端假设法在化学解题中的应用
极端假设法在化学解题中的应用作者:柴勇来源:《中学化学》2014年第06期极端假设法是把研究的对象或变化过程假设成某种理想的极端状态进行分析、推理、判断的一种思维方法;是将题设构造为问题的两个极端,然后依据有关化学知识确定所需反应物或生成物的量的解题方法。
极端假设法的特点是“抓两端,定中间”。
方法一:把混合物假设为纯净物例1某碱金属R及其氧化物组成的混合物4.0 g,与水充分反应后蒸发溶液,最后得到干燥固体5.0 g,则该碱金属元素是()。
A. LiB. NaC. KD. Rb解析本题的常规解法是用二元一次方程组对选项作逐一尝试,逐一淘汰,求解过程很繁难。
选取极端假设法进行求解,把4.0 g混合物假设为纯净物(碱金属单质R或氧化物),即可求出碱金属的相对原子质量的取值范围。
若4.0 g物质全部是单质,则:R~ ROHMM+174 g5g解得M=68若4.0 g物质全部是氧化物R2O,则:R2O~2ROH2M+162M+344 g5 g 解得M=28若4.0 g物质全部是氧化物R2O2则:R2O2~2ROH2M+322M+344 g5 g解得M=-12 不符合题意。
由此可确定R的相对原子质量在28~68之间,C符合题意。
答案:C。
例2某K2CO3样品中含有Na2CO3、KNO3和Ba(NO3)2三种杂质中的一种或两种,现将6.9 g样品溶于足量水中,得到澄清溶液。
若再加入过量的CaCl2溶液,得到4.5 g沉淀,对样品所含杂质的判断正确的是()。
A.肯定有KNO3和Na2CO3,没有Ba(NO3)2B.肯定有KNO3,没有Ba(NO3)2,还可能有Na2CO3C.肯定没有Na2CO3和 Ba(NO3)2,可能有KNO3D.无法判断解析样品溶于水后得到澄清溶液,因此一定没有Ba(NO3)2。
对量的关系用“极端假设法”可快速解答。
设样品全为K2CO3,则加入过量的CaCl2溶液可得到沉淀质量为5 g;若6.9 g 全为Na2CO3则可得到沉淀质量为6.5 g。
假设法在高中化学解题中的应用
假设法在高中化学解题中的应用刘㊀娟(江苏省射阳中学ꎬ江苏盐城224300)摘㊀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ꎬ常见的假设方法有赋值假设㊁极端假设以及等效假设等ꎬ运用假设分法可以有效简化解题过程ꎬ培养学生的解题思路.关键词:假设法ꎻ解题方法ꎻ高中化学中图分类号:G632㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1008-0333(2023)22-0136-03收稿日期:2023-05-05作者简介:刘娟(1982.4-)ꎬ女ꎬ江苏省宿迁人ꎬ本科ꎬ中学一级教师ꎬ从事高中化学教学研究.㊀㊀假设法作为科学研究的重要方式之一ꎬ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ꎬ它能够将化学题目化繁为简㊁化难为易ꎬ不仅能够帮助学生快速理清题意㊁优化解题思路ꎬ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ꎬ提高学生的综合能力.1极端假设ꎬ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ꎬ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ꎬ并以该最大限度下的化学平衡状态为标准进行分析ꎬ推断该状态是否存在[1].极端假设解题时ꎬ题目所给出的条件往往不足以求出精确的数值ꎬ但至少能为化学反应中各参数提供一个大致的范围ꎬ简化解题思路ꎬ提高解题效率.例题1㊀常温下ꎬ将0.05molBaSO4粉末置于盛有1L蒸馏水的烧杯中ꎬ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ꎬ加入Na2CO3固体的过程中ꎬ溶液中几种离子浓度变化曲线如图1所示ꎬ则下列选项中说法中正确的是(㊀㊀).图1㊀离子变化曲线A.图中表示c(Ba)2+的曲线是MPB.P点溶液中离子浓度大小为:c(Ba2+)>c(CO2-3)>c(SO2-4)C.若使0.05molBaSO4全部转化为BaCO3ꎬ至少要加入1.25molNa2CO3D.相同温度时ꎬ反应BaSO4(s)+CO2-3(aq)BaCO3(s)+SO2-4(aq)的化学平衡常数K=0.04解答㊀A:0.05molBaSO4粉转化为0.5molBaCO3的过程中ꎬc(Ba2+)逐渐降低ꎬMN线是Ba2+的变化曲线ꎬ故A错误ꎻB:由图可知ꎬMP线为浓度631的变化曲线ꎬMN线是Ba2+的变化曲线ꎬP点时ꎬc(Ba2+)=5.0ˑ10-6mol/Lꎬc(CO2-3)=5.0ˑ10-4mol/Lꎬc(SO2-4)=2.0ˑ10-5mol/Lꎬ则P点溶液中离子浓度大小为:c(CO2-3)>c(SO2-4)>c(Ba2+)ꎬ故B错误ꎻC:假设0.05molBaSO4全部转化为BaCO3ꎬ则发生的反应为BaSO4+CO2-3BaCO3(s)+SO2-4ꎬ根据图像ꎬKsp(BaSO4)=c(Ba2+)ˑc(SO2-4)=1.0ˑ10-5ˑ1.0ˑ10-5=1.0ˑ10-6ꎬKsp(BaCO3)=c(Ba2+)ˑc(CO2-3)=1.0ˑ10-5ˑ2.5ˑ10-4=2.5ˑ10-9ꎬ反应的平衡常数为K=c(SO2-4)c(CO2-3)=c(SO2-4)ˑc(Ba2+)c(CO2-3)ˑc(Ba2+)=Ksp(BaSO4)Ksp(BaCO3)=1.0ˑ10-102.5ˑ10-9=0.04ꎬ若使0.05molBaSO4全部转化为BaCO3ꎬ则反应生成0.05molSO2-4ꎬ反应的离子积为Q=c(SO2-4)c(CO2-3)=n(SO2-4)n(CO2-3)=K=0.04ꎬ则平衡时n(CO2-3)=1.25molꎬ则至少需要Na2CO3的物质的量为1.25mol+0.05mol=1.3molꎬ故C错误ꎻD:转化反应为BaSO4(s)+CO2-3(aq) BaCO3(s)+SO2-4(aq)ꎬ根据C选项分析可知K=0.04ꎬ故D正确.故选D.2赋值假设ꎬ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ꎬ这种假设法是特别适用于综合性较强的问题ꎬ需要学生以字母对所要求解的参数进行假设ꎬ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ꎬ挖掘题目中的重点ꎬ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2㊀如图2所示ꎬ向A中充入1molX和1molYꎬ向B中充入2molX和2molYꎬ起始VA=VB=aLꎬ在相同温度和有催化剂的条件下ꎬ两容器中各自发生下列反应:X(g)+Y(g) 2Z(g)+W(g)ꎬΔH>0ꎬ达到平衡时ꎬVA=1.2aLꎬ则下列说法中错误的是(㊀㊀).图2㊀化学平衡装置A.反应开始时ꎬB容器中化学反应速率快B.A容器中X的转化率为40%ꎬ且比B中X的转化率小C.打开K达新平衡后ꎬ升高B容器温度ꎬA容器体积会增大D.打开K一段时间ꎬ达到新平衡时ꎬA的体积为2.6aL(两边通气管中气体体积不计)解答㊀A:VA=VB=aLꎬB中的物质的量大于A中的物质的量ꎬ即B装置中反应物的浓度大于A装置中反应物的浓度ꎬ所以反应开始时ꎬB容器中化学反应速率大于A容器中化学反应速率ꎬ故A正确ꎻB:等压㊁等温条件下ꎬ气体的体积之比等于气体的物质的量之比ꎬ达到平衡时ꎬVA=1.2aLꎬ所以平衡后混合气体的物质的量是2molˑ1.2=2.4molꎬ设容器A中物质X反应了mmol.X(g)+Y(g) 2N(g)+W(g)㊀Δn11molm(2.4-2)mol则有m=0.4molꎬ所以X的转化率α=40%ꎬB容器是在等容条件下ꎬ反应向正反应方向移动时ꎬ混合气体的物质的量增大ꎬ导致容器内气体压强增大ꎬ增大压强平衡逆向移动ꎬX的转化率减小ꎬ故B错误ꎻC:该反应是一个反应前后气体体积增大的吸热反应ꎬ升高温度ꎬ平衡向正反应方向移动ꎬ混合气体的物质的量增大ꎬ导致A容器的体积增大ꎬ故C正确ꎻD:当打开K时ꎬ整个装置是在等温㊁等压条件下反应ꎬ使整个装置中气体的压强与A装置中的初始压强相同时ꎬA和B的体积之和为3aLꎬ其中B占aLꎬ则A占2aLꎻ当等温等压条件下反应达到平衡状态时ꎬ混合气体的体积是原来的1.2倍ꎬ即混合气体的731体积是3.6aLꎬ其中B是aLꎬ所以A是2.6aLꎬ故D正确.故选B.3等效假设ꎬ思维转化所谓等效假设ꎬ主要依赖于等效转化的解题思路ꎬ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ꎬ即在题目含义或所谓外界条件不变前提下ꎬ对题目中的变化过程进行假设ꎬ运用相同的方法对未知反应进行求解ꎬ以此简化解题过程[2].例题3㊀Tħ时ꎬ向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molPCl5ꎬ反应PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)ꎬ经过一段时间后达到平衡ꎬ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(㊀㊀).图3㊀物质的量随反应时间的变化曲线A.反应在前50s的平均反应速率v(PCl3)=0.0032mol/(L s)B.相同温度下ꎬ起始时向容器中充入2.0molPCl3和2.0molCl2ꎬ达到平衡时ꎬPCl3的转化率小于80%C.Tħ时ꎬ该反应的化学平衡常数K=0.05mol/LD.相同温度下ꎬ起始时向容器中充入1.0molPCl5㊁0.2molPCl3和0.2molCl2ꎬ反应达到平衡前v正>v逆解答㊀A.前50s内生成的n(PCl3)=0.16molꎬ反应在前50s的平均反应速率v(PCl3)=ΔnVΔt=0.0016mol/(L s)ꎬ故A错误ꎻB.根据图知ꎬ250s后ꎬ随着时间的变化ꎬn(PCl3)不变ꎬ反应达到平衡状态ꎻ开始时n(PCl5)=0.5mol/Lꎬ平衡时c(PCl3)=0.10mol/L.可逆反应㊀PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)开始(mol/L)0.500反应(mol/L)0.10.10.1平衡(mol/L)0.40.10.1该温度下化学平衡常数K=c(PCl3) c(Cl2)c(PCl5)=0.1ˑ0.10.4=0.025ꎻ将PCl5完全等效为PCl3㊁Cl2时ꎬn(PCl3)=n(Cl2)=1.0molꎬc(PCl3)=1.0mol2.0L=0.5mol/Lꎬ达到平衡时c(PCl3)=0.1mol/Lꎬ则PCl3的转化率=(0.5-0.1)mol/L0.5mol/Lˑ100%=80%ꎻ相同温度下ꎬ起始时向容器中充入2.0molPCl3和2.0molCl2ꎬ与充入1.0molPCl3和1.0molCl2相比ꎬ增大压强平衡逆向移动ꎬPCl3的转化率增大ꎬ大于80%ꎬ故B正确ꎻC.根据B知ꎬ该温度下化学平衡常数K=0.025ꎬ故C错误ꎻD.相同温度下ꎬ起始时向容器中充入1.0molPCl5㊁0.2molPCl3和0.2molCl2ꎬ此时c(PCl5)=1.0mol2.0L=0.5mol/Lꎬc(PCl3)=c(Cl2)=0.20mol2.0L=0.10mol/Lꎬ则浓度商为0.10ˑ0.100.5=0.002<Kꎬ平衡正向移动ꎬ则v正>v逆ꎬ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ꎬ2022(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ꎬ2018(10):2.[责任编辑:季春阳]831。
“极端假设法”在化学解题中的应用
“极端假设法”在化学解题中的应用黄文俊;欧明铭【摘要】In chemistry teaching, there are often some problems because of inadequate conditions. So it is difficult to solve by the conventional method, the students do not know how to start with such problems. While extreme hypothesis method against its original intention, the inverse solution, will obviously not possible or likely but uncertain problem is assumed to be an extreme problem, so that idea became clear, clear, and quick results, greatly improving the solving speed, but also beneftcial to the cultivation of the students thought the flexibility and the ability to analyze the problem.%在化学教学中经常会碰到一些题目由于条件不足,很难按照常规方法解决,学生面对此类题目往往也无从下手。
而极端假设法反其本意,正题反解,将明明不可能的或有可能但不明朗的问题假设为极端的问题,使思路变得明朗、清晰,从而速得结果,大大提高了解题的速度,也利于培养学生思维的灵活性和分析问题的能力。
【期刊名称】《宜春学院学报》【年(卷),期】2012(034)012【总页数】3页(P155-157)【关键词】极端假设;十字交叉法;极值;极值区间【作者】黄文俊;欧明铭【作者单位】宜春中学化学教研组,江西宜春336000;宜春中学化学教研组,江西宜春336000【正文语种】中文【中图分类】G634.8“极端假设法”就是通过对研究对象或变化过程的分析,提出一种或多重极端情况的假设,并针对各种情况进行分析,从而确定极值的区间,最终依据区间做出判断和选择的方法[1]。
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极端假设法在化学解题中的应用
作者:柴勇
来源:《中学化学》2014年第06期
极端假设法是把研究的对象或变化过程假设成某种理想的极端状态进行分析、推理、判断的一种思维方法;是将题设构造为问题的两个极端,然后依据有关化学知识确定所需反应物或生成物的量的解题方法。
极端假设法的特点是“抓两端,定中间”。
方法一:把混合物假设为纯净物
例1某碱金属R及其氧化物组成的混合物4.0 g,与水充分反应后蒸发溶液,最后得到干燥固体5.0 g,则该碱金属元素是()。
A. Li
B. Na
C. K
D. Rb
解析本题的常规解法是用二元一次方程组对选项作逐一尝试,逐一淘汰,求解过程很繁难。
选取极端假设法进行求解,把4.0 g混合物假设为纯净物(碱金属单质R或氧化物),即可求出碱金属的相对原子质量的取值范围。
若4.0 g物质全部是单质,则:
R~ ROH
MM+17
4 g5g解得M=68
若4.0 g物质全部是氧化物R2O,则:
R2O~2ROH
2M+162M+34
4 g
5 g 解得M=28
若4.0 g物质全部是氧化物R2O2则:
R2O2~2ROH
2M+322M+34
4 g
5 g
解得M=-12 不符合题意。
由此可确定R的相对原子质量在28~68之间,C符合题意。
答案:C。
例2某K2CO3样品中含有Na2CO3、KNO3和Ba(NO3)2三种杂质中的一种或两种,现将6.9 g样品溶于足量水中,得到澄清溶液。
若再加入过量的CaCl2溶液,得到4.5 g沉淀,对样品所含杂质的判断正确的是()。
A.肯定有KNO3和Na2CO3,没有Ba(NO3)2
B.肯定有KNO3,没有Ba(NO3)2,还可能有Na2CO3
C.肯定没有Na2CO3和 Ba(NO3)2,可能有KNO3
D.无法判断
解析样品溶于水后得到澄清溶液,因此一定没有Ba(NO3)2。
对量的关系用“极端假设法”可快速解答。
设样品全为K2CO3,则加入过量的CaCl2溶液可得到沉淀质量为5 g;若6.9 g 全为Na2CO3则可得到沉淀质量为6.5 g。
显然,如果只含有碳酸钠一种杂质,产生沉淀的质量将大于5 g;如果只含有KNO3,由于KNO3与CaCl2不反应,沉淀的质量将小于5g,可能等于4.5g。
综合分析,样品中肯定有KNO3,肯定没有Ba(NO3)2,可能有Na2CO3。
答案:B。
方法二:把可逆反应极端地视为不可逆反应确定某物质的取值范围
例3在某条件下,容器内有如下化学平衡:A(g)+4B(g)2C(g)+D(g)。
此时A、B、C的物质的量均为a mol,而D的物质的量为d mol。
改变a的取值,再通过改变反应的条件,可使反应达到新的平衡,并限定达到新平衡时,D的物质的量只能在d/2~2d之间变化,则a的取值范围是(用含a、d的式子表示)。
解析如平衡正向移动,采用极端假设法,转化生成D为d mol,即D在新平衡中的物质的量为2d mol,转化关系如下:
A(g)+4B(g)2C(g)+D(g)
旧平衡 aa ad
转化 d4d 2dd
新平衡(a-d) (a-4d) (a+2d)2d
要求a-d>0、a-4d>0同时成立,即a>4d。
如平衡逆向移动,采用极值法,D转化了d/2mol,即D在新平衡中的物质的量为d/2 mol,转化关系如下:
A(g)+4B(g)2C(g)+ D(g)
旧平衡 aa ad
转化 d/22ddd/2
新平衡 (a+d/2) (a+2d) (a-d)d/2
要求a-d>0,即a>d。
综上可确定a的取值范围是a>4d。
答案:a>4d。
方法三:把平行反应分别假设成单一反应
例4在标准状况下,将NO2、NO、O2的混合气体充满容器后倒置于水中,气体完全溶解,溶液充满容器。
若产物不扩散到容器外,则所得溶液的物质的量浓度为()。
A. 1/22.4mol·L-1
B. 1/28mol·L-1
C. 1/32mol·L-1
D. 1/40mol·L-1
解析本题考查学生对NO2、NO与O2混合气溶于水的计算能力。
由于NO2和NO的量没有一个确定的关系,若用一般的列方程组法很难求解。
利用极端法(把三种气体当作NO2与O2、NO与O2两种情况分析)可求出溶液浓度范围。
设烧瓶体积为V。
若混合气体仅为NO2与O2,因4NO2+O2+2H2O4HNO3,则:
c(HNO3)=4V5÷22.4 L·mol-1V =128mol·L-1
若混合气体仅为NO与O2,有:
4NO+3O2+2H2O4HNO3,则
c(HNO3)=4V7÷22.4 L·mol-1V =139.2mol·L-1
现为NO2、NO、O2三种气体混合物,生成c(HNO3)应介于二者之间。
答案:C。
方法四:用极端假设法把多个可能发生的反应假设为某一反应进行过量分析
例518.4 g NaOH 和NaHCO3固体混合物,在密闭容器中加热到250℃,经过充分反应后排除气体,冷却,称得剩余固体质量为16.6 g,试计算原混合物中NaOH的质量分数。
解析在密闭容器中进行的反应可能有:
NaOH+NaHCO3Na2CO3+H2O①
4084 106
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O②
168 106
究竟按何种情况反应,必须判断出NaOH与NaHCO3在反应①中何者过量,然后才能进行计算,借助极端假设法,能使判断方便直观。
设18.4 g 固体全为NaOH,则受热不减少,剩余固体18.4 g;设18.4 g固体全为
NaHCO3,则按②反应,剩余固体(18.4 g÷84 g/mol)×106 g/mol=11.6 g;设18.4g 固体恰好按①完全反应,即混合物中m(NaOH)=18.4 g×40÷(40+84),则m(剩余固体)=
10640×18.4×4040+84=15.7 g。
因现剩余固体16.6 g,介于15.7 g和18.4 g之间,所以NaOH过量。
NaOH+NaHCO3Na2CO3+H2OΔm
408410618
x=8.4 g18.4g-16.6 g
m(NaOH)=18.4 g-8.4 g=10 g
m(NaOH)% =(10 g/18.4 g)×100%=54.3%
答案:54.3%
方法五:利用极限公式确定有机物中碳的质量分数
例6在同系物C10H8(萘)、C16H10(芘)、C22H12(蒽并蒽)……中,碳的最大百分含量是()。
A.100%
B.93.75%
C.56%
D.97.3%
解析根据萘、芘、蒽并蒽三者的分子式可以发现相邻的两物质相差C6H2,因此通式为
C6n+4H2n+6。
从通式分析,n值越大,碳的质量分数越高,当n趋于无穷大时,即得含碳质量分数最大值。
w(C)max=limn→∞12(6n+4)12(6n+4)+2n+6
=limn→∞12×6+12×4n(12×6+2)+12×4+6n=12×612×6+2
=97.3%
答案:D
综上所述,极端假设法就是先将思路引向极端状况,使问题简化以顺利得出结论,然后再回过头来认识现实问题的方法。
运用极端假设法解题的关键是紧扣题设的可能趋势,选好极端假设的落点。
(收稿日期:2013-12-30)。