1、化学式计算中的假设策略化学式计算是初中化学计算中的一个重要组成部分。但有些化学式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。 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、CO 2、N 2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
2、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:156%=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:188%=12%由于混合气体实际上由 CO、CO 2、N 2三种气体组成,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、
3、推理,从而巧妙解题。例 2.仅含氧化铁(Fe 2O3)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%。题给混合物中铁元素的质量分数为 73.1%73.9%,而氧化铁中铁元素的质量分数小于氧化亚铁中铁元素的质量分数,因此混合物中氧化铁的质量分数应大于
4、50%,显然只有选项D 符合题意。三、等效假设等效假设就是在不改变纯净物相对分子质量的前提下,通过变换化学式,把复杂混合物的组成假设为若干个简单、理想的组成,使复杂问题简单化,从而迅速解题。例 3.已知在 NaHS、NaHSO 3和 MgSO4组成的混合物中硫元素的质量分数为 a%,则混合物中氧元素的质量分数为 _。 解析:解此类题用常规方法显然不行,必须巧解,把五种元素质量分数的计算转化为只含三种元素质量分数的计算。由于 Na 和 H 的相对原子质量之和等于 Mg 的相对原子质量,所以可以将“NaH”视为与“Mg”等效的整体,据此,我们就可以将原混合物假设为由 MgS、MgSO 3和 MgS
5、O4三种化合物组成。通过对混合物中各成分的化学式观察可以看出,无论三种纯净物以何种质量比混合,混合物中 Mg、S 的原子个数比固定为 1:1,混合物中 Mg、S 元素的质量比固定为 24:32,因为混合物中硫元素的质量分数为 a%,则混合物中 Mg 的质量分数为:(24/32)a%=3a%/4,所以混合物中氧元素的质量分数为 1a%3a%/4=11.75a%。 四、赋值假设赋值假设就是在有关化学式的无数据计算、以比值形式作已知条件或求比值的问题中,赋予某些特定对象具体的量值,化抽象为具体,以使问题顺利解决。例 4.青少年应“珍爱生命,远离毒品”。海洛因是一种常用的毒品,其元素的质量分数分别为:C:68.29% H:6.23% O:21.68% ,其余为氮。若已知其相对分子质量不超过 400,则一个海洛因分子中氮原子个数为( )A.4 B.3 C.2 D.1解析:本题单纯从元素质量分数的角度出发,却很难找到一条明确的答题思路。依题意可知:海洛因中氮元素的质量分数为:168.29%6.23%21.68%=3.8% ,比海洛因中其它元素的质量分数都小,且氮原子的相对原子质量又较大,因此我们不妨假设一个海洛因分子中氮原子的个数为 1,可计算海洛因的相对分子质量为:14/3.8%=368400,恰好符合题意,故一个海洛因分子中氮原子的个数为 1,此题的答案应选 D.