摘?? 要:主要介紹了在某一反應(yīng)體系中的某一種離子或者某一種類物質(zhì)的量有關(guān)的圖像,以及根據(jù)給出的某一種或幾種物質(zhì)的具體量推斷發(fā)生哪種化學(xué)反應(yīng)的圖像兩種類型在實際題目中的應(yīng)用,以期幫助學(xué)生更好的解答與之相關(guān)類的題型.
關(guān)鍵詞:化學(xué)圖像;解題分析;解題思路;高中化學(xué)
中圖分類號:G632???????? 文獻標(biāo)識碼:A???????? 文章編號:1008-0333(2023)07-0134-03
既然是解答與圖像有關(guān)的題型,那么解題的關(guān)鍵就在于弄懂題目所給的圖像.如何讀懂所給的圖像,第一步就需要學(xué)生對所給的圖像或者圖表進行觀察和分析,以獲得對解答相關(guān)題目有用的條件,這就對觀察和分析能力有一定的要求;第二步就是根據(jù)實際題目的問題結(jié)合圖像進行分析,或者是將能夠獲得的化學(xué)信息經(jīng)過整理成為具有一定共性的規(guī)律或原則,并且充分運用該規(guī)律揮著原則解決問題,這對于思維能力也有一定的要求;第三步就是要有機地將課本上所學(xué)過的知識與實際題目所給的條件等相融合進行分析,進而得到解決問題的新方法或新思路,這也就對同學(xué)們的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力有一定的要求,并且對于學(xué)生的實驗?zāi)芰σ财鸬揭欢ǖ目疾樽饔?所以,與化學(xué)圖像有關(guān)的題目,近年來一直是備受人們關(guān)注的一個題型,對于學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)具有重要作用.
1 與某種物質(zhì)或者離子的量的變化有關(guān)
一般來講,這類型的圖像題中,表達某一化學(xué)反應(yīng)的從量變到質(zhì)變的過程,可以用所給的圖像中的曲線的轉(zhuǎn)折點來表示,而需要解決的問題一般也與所給圖像中的曲線的某一個點的“量”有關(guān).
這類型的題目的提問方式,一般為當(dāng)某一個固定的反應(yīng)體系中的某一種化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)的量增加或者減少的過程中,所對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)如何實現(xiàn)從發(fā)生反應(yīng)到完成反應(yīng),并且向著另外的化學(xué)反應(yīng)進行轉(zhuǎn)化的過程.在大部分題目中,發(fā)生某化學(xué)反應(yīng)以后某種產(chǎn)物的量一般用縱坐標(biāo)來表示,進而表示該化學(xué)反應(yīng)進行的程度,而發(fā)生這一化學(xué)反應(yīng)的某一種反應(yīng)物的量就用橫坐標(biāo)來表示,并且也表示出當(dāng)該反應(yīng)物的量發(fā)生變化的過程中,該化學(xué)反應(yīng)是如何轉(zhuǎn)化為另外的一個反應(yīng)的.以可溶解的鋁鹽溶液和強堿性的溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀為例,這個反應(yīng)的大致趨勢就是應(yīng)該是沉淀先緩慢增加后逐漸減小.
在解答這類型的相關(guān)圖像題時,需要學(xué)生知道:首先應(yīng)該要定性地對具體題目所給的圖像進行分析,明確在圖像中所對應(yīng)的曲線的起始點、拐點和終點發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有哪些;其次就是要明確所給出的圖像中的每一段曲線對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)具體是什么,并盡量用化學(xué)方程式表示出來;再者就是要注意將曲線上指定的某一些點的坐標(biāo)值和所進行的化學(xué)反應(yīng)的程度相結(jié)合進行分析;最后就是要知道什么時候需要分析曲線的斜率的變化情況及其對應(yīng)的化學(xué)意義是什么:當(dāng)曲線的走勢相同并且有拐點出現(xiàn)的時候.對于這類型的題目可以以中學(xué)化學(xué)探究性實驗作為設(shè)計的出題背景.
例1?? 將適量的稀鹽酸(HCl)逐滴緩慢的滴加到固定量的碳酸鉀(K2CO3)溶液中,滴加過程中不斷地攪拌.而原本的溶液中的離子數(shù)目也因為滴加的稀鹽酸(HCl)而發(fā)生了相應(yīng)的變化.具體如圖1所示,那么關(guān)于圖中的四條曲線所對應(yīng)的溶液里的離子的關(guān)系的表述,正確的是(????? ).
A.a:Cl-,b:K+,c:CO2-3,d:HCO-3
B.a:K+,b:CO2-3,c:Cl-,d:HCO-3
C.a:K+,b:CO2-3,c:HCO-3,d:Cl-
D.a:K+,b:HCO-3,c:Cl-,d:CO2-3
分析?? 這個題目所給的圖像的四條曲線,其中a、b、d的大致走勢能一眼就觀察到,但c曲線是由兩段曲線組成的,從原點O到c、d的相交的曲線即使曲線d的一部分也是曲線c的一部分,在最開始的時候,在不考慮CO2-3發(fā)生水解生成HCO-3的情況下,溶液里面是只含有K+和CO2-3這兩種離子,并且已知CO2-3的數(shù)目只有K+數(shù)目的一半,根據(jù)這個關(guān)系就可以知道,表示K+的是曲線a,CO2-3為曲線b.加入稀鹽酸(HCl),CO2-3+H+HCO-3,CO2-3減少但HCO-3和Cl-增加,當(dāng)曲線b中CO2-3的數(shù)量等于0時,HCO-3的數(shù)量最多,繼續(xù)滴加稀鹽酸,HCO-3+H+CO2+H2O,因此HCO-3的數(shù)量逐漸減少為0,那么HCO-3就為曲線c,而Cl-不與溶液中的任何離子發(fā)生反應(yīng),隨著稀鹽酸的增加而增加,當(dāng)HCO-3與H+剛好完全反應(yīng)產(chǎn)生CO2時,此時溶液中只含有Cl-、K+,且Cl-=K+,因此正確答案為C選項.
例2?? 如圖2所示,在25mL 0.1mol/L 的NaOH溶液中滴入0.2mol/L的CH3COOH,下列選項中有關(guān)粒子濃度的關(guān)系正確的是(????? ).
A.如圖2所示,在A、B兩點之間的任意一點中存在c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
B.B點處a>12.5,存在c(Na+)=c(CH3COO-)=c(OH-)=c(H+)
C.C點處存在c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-);
D.D點存在c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+)
分析?? 這一例題考查酸堿混合溶液定性判斷,側(cè)重考查了學(xué)生圖像分析的能力,明確混合溶液中溶質(zhì)成分及其性質(zhì)時是解題的關(guān)鍵.首先A選項中,可以從圖中判斷出A到B的任意一點中溶液呈堿性,所以c(OH-)>c(H+),并根據(jù)電荷守恒可以得到c(CH3COO-)>c(Na+),但是靠近A點的溶液中NaOH的濃度較大.對于B選項來說,醋酸鈉是強堿弱酸鹽,所以水溶液呈堿性,如果要使得溶液為中性,就需要加入過量的醋酸CH3COOH,所以c(OH-)=c(H+),并根據(jù)電荷守恒c(Na+)=c(CH3COO-),但是水的電離程度較小.C點處的溶液溶質(zhì)為醋酸鈉和醋酸,所以其溶液是酸性的,所以存在c(H+)>c(OH-),結(jié)合電荷守恒定律可以得到c(CH3COO-)>c(Na+).而D點處的溶液體積增大一倍,但是其濃度降為原來的一半.
2 與定量推斷化學(xué)反應(yīng)有關(guān)
這類型的題目所給的圖像的曲線,大部分都是在不同的條件下相同的反應(yīng)物發(fā)生的不同反應(yīng)作為出題的背景,需要解決的問題一般都是在給定某一物質(zhì)的量的條件下確定對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng).
在解答這類型的相關(guān)圖像題時,需要
知道:首先每個曲線所表示的物質(zhì)是什么;其次就是知道在給定的條件下會產(chǎn)生哪些物質(zhì);再者就是計算出在指定的條件下的每一種生成物的物質(zhì)的量或者它們的比值.
例3?? HNO3是一種非常重要的化工原料.在工業(yè)上生產(chǎn)HNO3一般運用NH3催化氧化進行制備,生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化氮氣體是通過在密閉的容器里面經(jīng)過多次的循環(huán)再利用水將其吸收.
(1)與本知識無關(guān),故略.
(2)運用上述方式制備得到的HNO3是稀HNO3,對所制得的稀HNO3經(jīng)過用水稀釋、蒸餾或者是濃縮等操作以后就能得到濃度不一樣的HNO3.經(jīng)過實驗證明:當(dāng)濃度不相等的HNO3和相同的金屬發(fā)生發(fā)布時,產(chǎn)生的還原氣體也是不一樣的.以鎂和硝酸反應(yīng)為例,測得的氣體產(chǎn)物中包含有:氫氣(H2)、N2、NO、NO2,而產(chǎn)生的液體包括:Mg(NO3)2、NH4NO3和水.產(chǎn)生上述產(chǎn)物的硝酸的濃度為:H2:c<6.6mol/L;N2和NH+4:c<10mol/L;NO:0.1mol/L
分析????? 當(dāng)HNO3的濃度為11mol/L的時候,根據(jù)圖中所提供的曲線可知,只產(chǎn)生了還原氣體NO2,因此化學(xué)方程式:Mg+4HNO3Mg(NO3)2+2NO2↑+2H2O;當(dāng)HNO3的濃度為4mol/l的時
候,根據(jù)圖像可知,產(chǎn)生的氣體有H2、N2、NO、NO2,那么與鎂單質(zhì)反應(yīng)得到各自的產(chǎn)物的量為:n(NO)∶n(N2)∶n(NO2)∶n(H2)=5∶3∶1∶1,根據(jù)題意可知液體還原產(chǎn)物為NH+4,再由電子守恒原理計算可得各物質(zhì)的量,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:13Mg+
34HNO32NO+H2↑+2NO2↑+2NH4NO3+13Mg(NO3)2+12H2O.
解答與圖像有關(guān)的題目時,關(guān)注曲線的變化特點和它的變化趨勢,并對此進行適當(dāng)?shù)姆治觯俳Y(jié)合所學(xué)過的知識進行解題即可.圖像分析題很考驗學(xué)生的綜合能力,空閑時間可以多練習(xí)來提高自己的解題能力.
參考文獻:
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[2] 金丹.借用高中化學(xué)圖像誘發(fā)“深度學(xué)習(xí)”[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考,2019(12):30.
[責(zé)任編輯:季春陽]
收稿日期:2022-12-05
作者簡介:陳惠毓(1983.2-),男,福建省漳州人,本科,中學(xué)一級教師,從事高中化學(xué)教學(xué)研究.