La aplicación de hipótesis científicas en la resolución de problemas químicos: resolución de problemas utilizando métodos de hipótesis

La hipótesis científica es una actividad de pensamiento creativo y un método común de investigación científica. Muchos inventos importantes en la historia de la ciencia se basan en supuestos científicos. Estos supuestos han sido probados por experimentos, razonamientos y cálculos científicos y han desempeñado un papel enorme en la promoción del desarrollo de la sociedad humana. El enfoque de hipótesis científicas es igualmente eficaz para resolver problemas químicos. Si puede dominar varios métodos de hipótesis de manera competente, desempeñará un papel maravilloso al simplificar lo complejo, convertir lo difícil en fácil y convertir lo abstracto en concreto, dando a las personas la sensación de encontrar un nuevo camino. No sólo puede mejorar la velocidad de resolución de problemas y el interés de aprendizaje de los estudiantes, sino que también puede sentar una buena base para que los estudiantes participen en investigaciones científicas en el futuro. Hablemos de la aplicación del método de hipótesis científicas para resolver problemas químicos con ejemplos.

1. Hipótesis límite

Hipótesis límite: lleva el pensamiento al estado límite para resolver el problema del estado intermedio, simplificando así el problema y sacando la conclusión correcta sin problemas.

Ejemplo 1. Coloque 10 g de polvo de hierro en una solución de 500 ml que contenga FeCl3_3 y CuCl2_2 y filtre una vez completada la reacción. La masa del sólido seco fue de 11 g. Agregue 0,3 moles de NaOH al filtrado lo suficiente para precipitar completamente los iones metálicos. Encuentre las concentraciones de FeCl3_3 y CuCl2_2 en la solución original.

Orientación técnica: La dificultad para solucionar este problema es determinar si los 10g de hierro en polvo añadidos son excesivos. Utilice suposiciones extremas.

① Supongamos que la solución original solo contiene FeCl_3. Según la ley de conservación de la carga, la cantidad de FeCl_3 es: Mo, y el hierro soluble máximo es: g

② Suponga que la solución original solo contiene CuCl _ 2. Según la ley de conservación de la carga, la cantidad de material CuCl _ 2: Mo hierro soluble: 0,15 × 56 = 8,4 g, luego la masa de hierro soluble El peso del polvo está entre 2,8 gy menos de 8,4 g. Por lo tanto, el exceso de polvo de Fe se puede resolver mediante el método de relación molar según la fórmula de reacción.

Se puede ver en el análisis anterior que la hipótesis límite puede transformar el estado mixto de la materia en el estado especial de una sola sustancia pura, simplificando así la complejidad y obteniendo el doble de resultado con la mitad de esfuerzo.

Segundo, Supuesto de Equivalencia

Supuesto de Equivalencia: Convertir problemas de mezclas complejas en formas moleculares simples y claras que no existen, pero los resultados son equivalentes, de modo que el problema sea fácil de resolver. .

Al calcular la fracción de masa de la mezcla a continuación, los lectores pueden darse cuenta de que sin supuestos de equivalencia, es casi imposible obtener la respuesta correcta, lo que muestra la importancia de los supuestos de equivalencia en los cálculos químicos.

Ejemplo 2: La fracción másica de magnesio en la mezcla compuesta por MgO, MgSO4_4 y MgHPO4_4 es del 33%. Encuentre la fracción de masa de oxígeno en la mezcla.

Consejo: Divida la mezcla en tres grupos: MgO, SO3 y (HPO3) (HPO3 equivale a SO3. Calcula la relación de O y MgO en función de la fracción másica de Mg en los componentes y la). relación de masa de Mg a O. Fracción de masa, luego calcule la fracción de masa de otro componente y luego calcule la fracción de masa de O en el componente en función de la proporción de masa de los elementos (componentes) en el componente. Luego suma las fracciones de masa de las dos O para obtener la respuesta. El proceso es el siguiente:

Paso uno: agrupar. Las mezclas son equivalentes según la suma de sus masas moleculares (atómicas) relativas y se dividen en dos componentes principales y cuatro componentes menores.

En tercer lugar, hipótesis de la ruta

Hipótesis de la ruta: consiste en asumir un proceso de cambio químico complejo y desconocido en una ruta simple y familiar, de modo que el problema se resuelva.

Ejemplo 3: Hay dos contenedores, A y B, con la misma temperatura (T=500K) y el mismo volumen. El recipiente A contiene 1 g de SO2 y 1 g de O2, y el recipiente B contiene 2 g de SO2 y 2 g de O2. ¿Qué tasa de conversión de SO2 es mayor?

Descripción técnica: Debido a la alta concentración de reactivos en B, la tasa de conversión de SO2 es baja, mientras que la presión media de B es fuerte, la tasa de conversión de SO2 es alta; Si asumimos que esta ruta es la siguiente, el problema no es difícil de resolver (el segundo estado es equivalente al estado de equilibrio que se logra añadiendo 2 g de SO2 y 2 g de O2 directamente en un recipiente de V litros).

Debido a que las condiciones iniciales (temperatura, presión, concentración) del estado de equilibrio I en B y el estado de equilibrio de A son las mismas, la tasa de conversión de SO2% B” es igual a A.. Pero cuando el estado I cambia al estado II. A medida que el equilibrio de compresión se mueve hacia la dirección de reacción positiva de reducción de volumen, la tasa de conversión de SO2 aumenta, es decir, la tasa de conversión de SO2% B >: tasa de conversión de SO2% a

Cuarto, hipótesis de transformación

Hipótesis de transformación: cambiar las condiciones, conclusiones y direcciones del problema en estudio, analizar el problema desde el lado o en la dirección opuesta y sacar conclusiones

<. p>Ejemplo 4: El diclorobenceno tiene tres isómeros. ¿Pero cuántos isómeros hay en el tetraclorobenceno?

Explicación técnica: El problema de inferir los isómeros basándose en la disposición convencional de cuatro átomos de cloro se complica al utilizar la transformación. Método de hipótesis. Los átomos de cloro y los átomos de hidrógeno se consideran átomos de hidrógeno y átomos de cloro en diclorobenceno, que obviamente son tres isómeros.

Hipótesis de cantidad de referencia del verbo

Referencia. Hipótesis cuantitativa: es decir, se selecciona como cantidad de referencia la cantidad en un punto determinado dentro del rango de variación, y se simplifica y resuelve el problema mediante comparación, análisis y razonamiento.

Ejemplo 5: Una mezcla. Se coloca una mezcla de 18,4 g de NaOH y NaHCO3. Se calienta a 280 °C en un recipiente cerrado y se libera el gas después de la reacción completa. Después de enfriar, se pesa la masa sólida restante para obtener 16,6 g. mezcla original.

Inspiración técnica: la reacción es la siguiente:

Determinar si existe una reacción ② es la clave para resolver el problema. Utilizando el supuesto de cantidad de referencia, se supone. que la reducción del sólido cuando NaOH y NaHCO3 reaccionan por primera vez es la cantidad de referencia. Si la reducción real es igual a la cantidad de referencia, se ajusta a la relación supuesta. Si la reducción real es mayor que la cantidad de referencia, el bicarbonato de sodio es excesivo; ; si la reducción real es menor que la cantidad de referencia, NaOH es excesivo. Al calentar, ① Cuando ocurre una reacción, primero encuentre la masa de NaHCO3_3 y luego use el método de diferencia para encontrar la fracción de masa de NaOH.

La hipótesis de la cantidad de referencia también puede desempeñar un buen papel en las preguntas de opción múltiple.

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③El proceso de resolución de problemas es el siguiente:

Lo anterior es un clásico y. Aplicación única de hipótesis científicas en química. De hecho, hay muchas más hipótesis científicas que las cinco anteriores, y cada hipótesis tiene muchas propósitos diferentes. Debido a limitaciones de espacio, no se dan ejemplos. pero también impartiendo métodos de aprendizaje. "Es mejor enseñar a la gente a pescar". "Es mejor enseñar a los estudiantes cómo aprender que pedirles que hagan más preguntas. El propósito de escribir este artículo es ayudar a los estudiantes a resumir su experiencia de aprendizaje, técnicas y habilidades, y cultivarlos para que tengan capacidad de pensamiento independiente y una conciencia integral de la innovación. y desarrolle buenos hábitos de hipótesis científicas. Nuevos estudiantes. Libérelos del mar de preguntas, conviértase en maestros del aprendizaje y disfrute de la diversión del aprendizaje.

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