化学图形题及其解题策略

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1、化学图形题及其解题策略 一.概述 化学图形题是一种利用数学中的二维 图象解决化学问题的题型。它考查范围广 ，中学化学中的所有内容，如元素化合物 、化学基本概念和理论、化学实验、化学 计算等均可以此方式进行考查。随着高考 改革的不断深入及对学生综合能力要求的 不断提高，这种以数学方法解决化学问题 的题目不断增多。 近几年来在全国高考题以及上海、广东高 考题中，数型结合的试题频频出现，成了 高考的热点题型。预计，以后这将是高考 考查学生综合能力的一种重要方式。 化学图形题及其解题策略 一.概述 这类题型的特点是：图象是题目的 主要组成部分，把所要考查的知识寓于 坐标曲线上，简明、直观、形象。解答

2、图象题必须抓住有关概念和有关物质的 性质、反应规律及图象特点。析图的关 键在于对“数” “形” “义” “性” 的综合思考，其重点是弄清“起点” “ 交点” “转折点（拐点）”“终点” 及各条线段的化学含义。 化学图形题及其解题策略 一.概述 二.题型分类 从是否主要从量的角度考查可将图 象题分为：侧重定性考查和侧重定量 考查两类。侧重定性考查的题目其考 查重点是：化学反应（过程）的特点 （规律）、化学反应的先后顺序等。例1(04广东)下图曲线a表示放热反应 X(g)+Y(g) Z(g)+M(g)+N(s)进行过 程中X的转化率随时间变化的关系。若要 改变起始条件，使反应过程按b曲线进行 ，可

3、采取的措施是（ ） A升高温度 B加大X的投入量 C加催化剂 D增大体积解析：由图可知 ：改变条件，达 到平衡时所需时 间较短（X的转化 率恒定后），则 化学反应速率加 快， 且达到平衡时X的转化率没有变化 。而A、B 项改变条件时X的转化率均会改 变， D项增大体积，化学反应速率会变慢 。故只有C项符合。例2(03上海)下列实验过程中产生的 现象与对应的图形相符合的是（ ） A.NaHSO3粉末加入HNO3溶液中 B.H2S气体通入氯水中 C.NaOH溶液滴入Ba(HCO3)2溶液中 D.CO2气体通入澄清石灰水中 解析：A中HNO3将NaHSO3氧化，而HNO3本 身将被还原为NO或NO2

4、气体，所以一开始 反应就有气体放出。A错。B中由反应H2S +Cl2=2HCl+ S可知：开始溶液的酸性 增强，pH会降低。B也错。A.NaHSO3粉末加入 HNO3溶液中 B.H2S气体通入氯水中 C中反应时溶液中就有BaCO3沉淀产生，故 C也错。而D中，先逐渐生成CaCO3沉淀（溶 液导电能力降低），后来CO2继续与CaCO3反 应生成强电解质Ca(HCO3)2，故此时溶液导电 能力会逐渐增强，D正确。C.NaOH溶液滴入 Ba(HCO3)2溶液中D.CO2气体通入澄 清石灰水中 该题重点考查学生根据相关化学反 应原理结合图表进行分析、推理的能 力。 例3. (02上海)将足量CO2通入

5、KOH和Ca(OH)2 的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量（n ）和通入CO2体积（v）的关系正确的是( ) 解析：本题要求学生理解溶液中离子反 应的原理和反应的进程，同时考查学生 形（图形）、数（数值）、象（化学现 象）结合进行分析、推理的能力。 从反应的原理分析，反应分四个阶 段：（1）溶液中OH-与CO2反应，同时 生成的CO32-与Ca2+结合，反应式为： CO2+2OH-+Ca2+= CaCO3+ H2O，所 以反应一开始就有沉淀产生，且沉淀量 随反应的进行逐渐增加； （2）由于溶液中既有KOH又有Ca(OH)2， 则必存在2c(Ca2+)c(OH-)的关系，故当 Ca2+沉淀完全后

6、，CO2与OH-继续反应生成 CO32-（此时不再有沉淀产生），曲线上 表现为平台； （3）继续通入CO2，CO2与溶液中CO32- 先反应：CO2+ CO32-+H2O=2HCO3-逆向 思考：若CO2先跟CaCO3反应，则生成 Ca(HCO3)2，其中Ca2+又会跟CO32-反应， 生成CaCO3沉淀；（4）随后通入的CO2与CaCO3沉淀反应，将 CaCO3转化为可溶性的酸式盐，从而导致沉 淀量减少，直至沉淀消失。答案为D。 启示：平时学习中须加强逻辑思维训练， 以培养思维的有序性。还要提高正逆向思 维能力，以加强思维的流畅性和变通性。请问：如果 n(KOH):nCa(OH)2 =2:1

7、,图象上有何体 现？例4将物质的量相等的硫酸铝和硫酸铵溶于 水形成VmL混合溶液，向混合溶液中逐渐加 入某氢氧化钠溶液（其物质的量浓度为混合溶 液中两溶质的物质的量浓度之和）直至过量。 下列表示氢氧化钠溶液加入的体积（x）与溶 液中产生沉淀的物质的量（y）的关系示意图 中正确的是（ ） 解析：设该题中体积为1L， 硫酸铝和硫酸铵 各1mol，则OH-先与Al3+反应，Al(OH)3沉淀完 全后，OH-再与NH4+反应否则OH-先与NH4+反 应生成NH3H2O，NH3H2O仍然要和Al3+反 应生成Al(OH)3沉淀，1mol硫酸铝有中 2molAl3+，显然需要6molOH-才能将其沉淀转

8、化成为2mol Al(OH)3，1mol硫酸铵中有2mol NH4+，需要2mol OH-将其转化为NH3H2O， 随后OH-才能溶解Al(OH)3，此处需要2molOH- 。则三步反应中所消耗的OH-的物质的量的比 值为6：2：2=3：1：1，只有A符合。 该题除考查反应的先后顺序外，侧重 考查反应中的定量关系。 例5向100ml3molL-1的硫酸铝铵 NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入1molL-1的 Ba(OH)2溶液 （1）写出至刚好出现沉淀总物质的量为最大 值时的离子方程式 (2)随着Ba(OH)2的体积V的 变化,沉淀总物质的量n的变 化如图所示.求出B点和C点 所对应的Ba(

9、OH)2溶液的体 积：B C 。解析：此题必须先弄清 B 、C等特殊点及各线 段的化学含义。 （1）若SO42- 与Ba2+恰好全 部转化为沉淀，则 NH4Al(SO4)2与Ba(OH)2的物 质的量之比应为1：2，因 n(NH4+Al3+)：n(OH-)=1：4 ，则此时NH4+全部形成 NH3H2O，Al3+恰好全部转 化为沉淀，则沉淀总量达最 大值（B点）。 离子方程式为： Al3+2SO42-+ NH4+ 2 Ba2+ + 4 OH- =Al(OH)3+2BaSO4 +NH3H2O （2）B点反应关系为： NH4Al(SO4)2 2Ba(OH)2， VBa(OH)2aq= 0.6L=6

10、00ml显然，BC段为Al(OH)3 逐渐溶解的过程，C点为 Al(OH)3恰好被过量OH- 溶解时的情况。1份 Al(OH)3需要1份OH-溶 解，故此时比B点应多消 耗1/2份Ba(OH)2，反应 关系为：NH4Al(SO4)2 5/2Ba(OH)2，可算出 VBa(OH)2aq= 750ml。 请问：A点是什么情况？ 显然，这类定量问题更能区分学生 思维能力的差异，能对学生思维的深刻 性、全面性进行深入全面的考查。 当然，图象题也可按它所考查的 化学知识分类，如考查元素化合物知 识、化学实验等。还可按是否要求作 图分为：结合图象的分析推理题及根 据有关过程（反应）的作图题。等。三.各类题

11、型及解法探析 例6常温下，向0.1molL-1的硫酸溶液中加 入物质的量浓度相同的氢氧化钡溶液，生成沉 淀的量与加入氢氧化钡溶液的体积关系如图所 示，a、b、c、d分别表示实验时不同阶段的溶 液，下列有关说法中不正确的是（ ） A溶液的pH：abcd B溶液的导电能力：abdc Ca、b溶液显酸性 Dc、d溶液显碱性解析：由图知：ac段 为反应时氢氧化钡溶 液不足量，c点为氢 氧化钡溶液与硫酸溶 液恰好完全反应（此时消耗氢氧化钡溶液20mL，又由题意 知氢氧化钡浓度也为0.1molL-1，则原硫 酸溶液也为20mL），cd段为硫酸溶液过量 。b点加入氢氧化钡溶液 为10mL（含氢氧化钡 1mm

12、ol）、则此时硫酸 过量0.1molL-120 mL-1mmol=1mmol，同 理d点为氢氧化钡过量 1mmol 。 显然A、C正确，至于B选项，难 以比较的是b、d两点，虽然过量硫酸与 过量氢氧化钡的物质的量相等（各1mmol ），但由于b点溶液总体积较小，故b点 溶液导电性较强。选D。小结 解此类题时一般先要弄清 “起点” “转折点（拐点）”“终 点” 及各条线段的变化趋势的化学含 义。再结合有关反应原理进行分析推 理。 一.考查化学基本概念及理论 化学基本概念及理论是中学化学学 习中的重要内容，也是掌握元素化合 物知识、化学实验、化学计算等化学 知识的基础。近年来高考对化学基本 概念及

13、理论的考查有所加强，而且对 该知识的考查有与化学其他知识的考 查相融合和渗透的趋势。例7关于电解氯化铜溶液时的pH变化问 题,化学界有以下两种的观点：一是理论 派认为电解氯化铜溶液后溶液的pH升高 。二是实验派经过反复多次精确的实验 测定证明电解氯化铜溶液时pH的变化如 下图所示：请回答下列问题： (1)电解氯化铜溶液的pH处于A点位置的原 因是(用离子方程式说明) 。解析：（1）A点为起点，因Cu2+会水解，故溶液为酸性。离子方程式为： Cu2+2H2O Cu(OH)2+2H+（2）理论派可持观点的理论依据是（2）解析： 显然理论派所持观点与 Cu2+的水解平衡有关。依据是：电解时, Cu2

14、+在阴极放电析出Cu，随c(Cu2+)降低 ，水解平衡向左移动，导致c(H+)下降 ，溶液的pH升高， pH为7时达到最大值 。（3）解析：实验派的结论是：溶液的pH 降低 。他们所述“精确的实验”从中学化学中所学 到的知识分析,只能是通过pH计来准确测定。 该观点的理由是：因阴极产生的Cl2部分溶于 水发生反应： Cl2+ H2O=HCl+ HClO，使溶液 中c(H+)增大，故pH降低。(3)实验派的结论是_ ，他们所述“精确 的实验” 是通过_来准确测定溶液的，该 观点的理由是(从化学原理加以简述) 图1 不同温度下 G的体积分数例8(01广东)反应： L（固）aG（气） bR（气）达到

15、平衡时，温度 和压强对该反应的影响如图 所示：图1中：压强p1p2，x轴表示温度，y轴表示平衡混合气中G的体积 分数。据此可判断 ( ) A上述反应是放热反应 B上述反应是吸热反应 ab Dab图1 不同温度下 G的体积分数L（固）aG（气） bR（气） 压强p1p2， x轴表示温度， y轴表示平衡混合气中G的体积分数 解析：由题知p1p2，当温度 一定时，达到平衡时压强为p1 时G的体积分数较大，当压强一定时，温度，G 的体积分数降低， 则平衡向正反应方向移动，正反应方向为 吸热反应方向。选B D。 则p，平衡向逆反应 方向移动，则ab； 例9锌与不同浓度的硝酸可发生不同的反应 ，其中锌与被还原的硝酸的物质的量的关 系符合图示（X表示耗去Zn的物质的量，Y 表示被还原的硝酸的物质的量）的是（ ） (A)Zn+8HNO3(稀)= 3Zn(NO3)2+4H2O+2NO (B)4Zn+10HNO3(稀) =4Zn(NO3)2+5H2O+N2O (C)4Zn+10HNO3(稀) =4Zn(NO3)2+3H2O+NH4NO3 (D) Zn+4HNO3(浓) =Zn(NO3)2+2H2O+2NO2(A)Zn+8HNO3(稀)=3Zn(NO3)