伍闊倫
數形結合不僅考查學生對基本的化學概念、原理的理解,同時還考查了學生的證據推理及分析解決問題的能力。通??疾閳D像與變化的對應關系,初中化學常見的類型有:溶解度曲線、金屬與酸反應的曲線、金屬與鹽溶液反應的曲線、酸堿中和反應溶液pH變化曲線等。
一、構建溶解度曲線
溶解度曲線是表示物質溶解度隨溫度的變化而變化的曲線。隨溫度的升高:少數固體物質的溶解度變化不大,如:氯化鈉;絕大多數固體物質的溶解度變大,如:硝酸鉀;極少數估計物質的溶解度變小,如:氫氧化鈣。
例題1 (2023年婁底)如圖1是甲、乙、丙3種固體物質在水中的溶解度曲線。下列說法正確的是( )。
A.20℃時,甲、乙2種物質的溶解度相同
B.可用降溫結晶的方法將丙從它的飽和溶液中結晶出來
C.20℃時,將12.5g乙物質溶于50g水中,充分溶解后溶質的質量分數小于20%
D.10℃時,將乙、丙2種飽和溶液升溫到20℃,此時2種溶液都變成了不飽和溶液
解析 A項由溶解度曲線可知:10℃時,甲、乙2種物質的溶解度相同,A錯;B項丙的溶解度隨溫度升高而減小,所以可用蒸發(fā)結晶的方法將丙從它的飽和溶液中結晶出來,B錯;C項20℃時,乙的溶解度小于25g,所以12.5g乙物質溶于50g水中,不能全部溶解,已經達到飽和,溶解度是25g時,飽和溶液的溶質質量分數是20%,所以20℃時,將12.5g乙物質溶于50g水中,充分溶解后溶質的質量分數小于20%,C正確;D項10℃時,將乙、丙2種飽和溶液升溫到20℃,乙溶解度變大,變?yōu)椴伙柡腿芤海娜芙舛茸冃?,析出晶體,溶液仍然是飽和溶液,D錯。故選C。
二、構建金屬與酸反應的曲線
1.酸過量
總結:等質量的不同金屬與足量酸反應,化合價相同時,生成氫氣質量與相對原子質量成反比(“人小志氣大”)?;蟽r不相同時,與價量比成正比。
2.金屬過量
總結:等酸足金,生成氫氣相等。
例題2 (2023年廣西)向3個燒杯中分別放入足量的Mg、Al、Fe粉末,同時加入質量分數相同的100g稀鹽酸,充分反應。如圖2所示反應的有關圖像錯誤的是( )。
解析 A項向3個燒杯中分別放入足量的Mg、Al、Fe粉末,同時加入質量分數相同的100g稀鹽酸,若消耗鹽酸相同,則生成氫氣質量相同,根據化學方程式的質量關系可知消耗相同質量的鹽酸,同時消耗金屬的質量關系為Fe>Mg>Al,溶液質量增加關系為Fe>Mg>Al,選項圖像正確。B項金屬與酸反應時氫氣來源于酸中的氫元素,因為酸的量相同,金屬過量,最終生成的氫氣應該相等,生成等質量的氫氣,消耗的金屬的質量為Fe>Mg>Al,選項圖像正確。C項金屬活動性為Mg>Al>Fe,則鎂的反應速率最快,至完全反應所需時問短,鋁的次之,最后是鐵;向3個燒杯中分別放入足量的Mg、Al、Fe粉末,同時加入質量分數相同的100g稀鹽酸,充分反應,最后生成的氫氣的質量相等,選項圖像正確。D項金屬活動性為Mg>Al>Fe,所以相同時間消耗金屬的質量關系為:Mg>Al>Fe,根據化學方程式的質量關系可知消耗相同質量的鹽酸,同時消耗金屬的質量關系為Fe>Mg>Al,選項圖像錯誤。故選D。
三、構建金屬與鹽溶液反應的曲線
將金屬加入2種鹽的溶液中時,若金屬與2種金屬的鹽均能發(fā)生置換反應,金屬先與活動性更弱的金屬的鹽溶液反應。
例題3 向裝有一定量硝酸銅和硝酸銀混合溶液的試管中,緩慢加入細鐵粉,充分反應。圖3所示試管中物質的變化關系圖錯誤的是( )。
解析 A項向裝有一定量硝酸銅和硝酸銀混合溶液的試管中,慢慢將細鐵粉加入,鐵粉先和硝酸銀反應生成硝酸亞鐵和銀,開始試管中只有銀一種金屬;硝酸銀反應完后,鐵粉再與硝酸銅反應生成硝酸亞鐵和銅,這時試管中有銀和銅2種金屬;當硝酸銅也反應完之后,繼續(xù)加入鐵粉,沒有物質反應,此時試管中有銀、銅、鐵3種金屬。選項圖像正確。B項一開始沒有加入鐵粉時,溶質只有硝酸銀和硝酸銅2種,開始加入鐵粉后,鐵粉和硝酸銀反應生成銀和硝酸亞鐵,溶質有硝酸銀、硝酸銅和生成的硝酸亞鐵3種,隨著硝酸銀反應完,溶質有硝酸銅和硝酸亞鐵2種,硝酸銅也反應完后,溶質只有硝酸亞鐵,選項圖像正確。C項鐵、銅、銀3種金屬的相對原子質量由大到小的順序是:銀>銅>鐵,一開始鐵置換硝酸銀中的銀時,溶液總質量減小的快,硝酸銀反應完后,鐵置換硝酸銅中的銅時,溶液總質量減小的慢,完全反應后,溶液總質量小變,選項圖像正確。D項鐵、銅、銀三種金屬的相對原子質量由大到小的順序是:銀>銅>鐵,一開始鐵置換硝酸銀中的銀時,固體總質量增加的快,硝酸銀反應完后,鐵置換硝酸銅中的銅時,同體總質量增加的慢,完全反應后,隨著鐵粉的不斷加入,固體總質量不斷增大,選項圖像錯誤。故選D。
四、構建酸堿中和反應溶液pH變化曲線
在酸堿中和反應中,若在堿溶液中滴入酸溶液其酸堿度呈現的變化分別為pH>7,pH=7,pH<7;若在酸溶液中滴入堿溶液其酸堿度呈現的變化分別為pH<7,pH=7,pH>7。
例題4 向含有酚酞的氫氧化鈉溶液中慢慢滴入稀硫酸,該過程中溶液pH的變化如圖4所示。下列分析正確的是( )。
A.P點時的溶液呈堿性
B.N點時的溶液呈紅色
C.N→P過程中溶液的酸性逐漸增強
D.M→P過程中生成的硫酸鈉不斷增加
解析 A項P點時溶液的pH小于7,溶液顯酸性,選項說法錯誤。B項Ⅳ點時溶液的pH等于7,N點時的溶液呈無色,選項說法錯誤。C項N→P過程中溶液的pH從等于7逐漸減小,則N→P過程中溶液的酸性逐漸增強,選項說法正確。D項M→P過程中,M→N,稀硫酸與氫氧化鈉反應生成水和硫酸鈉,硫酸鈉的質量逐漸增加;N→P,正好完全反應后繼續(xù)滴加稀硫酸,生成硫酸鈉不變,選項說法錯誤。故選C。
(收稿日期:2024-02-10)