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        淺析高中化學(xué)圖像題解題策略

        2019-06-06 02:56:48
        數(shù)理化解題研究 2019年13期
        關(guān)鍵詞:丁烯讀題產(chǎn)率

        朱 津

        (福建省晉江市子江中學(xué) 362200)

        一、化學(xué)圖像題的地位和作用

        化學(xué)圖像題是化學(xué)試題中非常特殊的一類(lèi)考題,它有一個(gè)非常顯著的特點(diǎn):通過(guò)簡(jiǎn)明、直觀、形象的曲線(xiàn)等將所要考查的知識(shí)蘊(yùn)藏在圖像中,學(xué)生必須先要學(xué)會(huì)分析圖像,才能更好的解答此類(lèi)題目.通過(guò)對(duì)《2017年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試大綱》、《化學(xué)反應(yīng)原理》以及近三年的全國(guó)I卷化學(xué)試題的分析、總結(jié),不難發(fā)現(xiàn)圖像題在中學(xué)化學(xué)中的重要地位.

        1.考試大綱高度重視

        大綱中要求學(xué)生要有接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力,要求學(xué)生通過(guò)閱讀圖形、圖表,從中獲取有關(guān)的知識(shí),進(jìn)行加工、處理、整合,最終能正確地運(yùn)用化學(xué)術(shù)語(yǔ)及文字、圖表、模型、圖形等進(jìn)行表達(dá).

        2.高中試題中高頻出現(xiàn)

        圖像類(lèi)題型在高考中出現(xiàn)的頻率很高,而且所占的分值也比較大,現(xiàn)將2016~2018年全國(guó)Ⅰ卷中出現(xiàn)的關(guān)于電池類(lèi)、溶液中離子關(guān)系、速率和平衡圖像在高考中出現(xiàn)的題號(hào)和分值統(tǒng)計(jì)如下:

        年份2016年2017年2018年題號(hào)11題、12題、27題11題、13題、27題13題、27題分值18分14分10分

        表格中只統(tǒng)計(jì)了部分圖像題,其出現(xiàn)頻率之高和所占分值之大就足以看出該類(lèi)試題在高考中的重要位置了.

        3.教材中多次出現(xiàn)

        教材中為了提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),培養(yǎng)學(xué)生的思維,教材中各個(gè)專(zhuān)題均有出現(xiàn)不同形式的圖像題.在《化學(xué)反應(yīng)原理》專(zhuān)題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化中,一共出現(xiàn)了13張圖表,內(nèi)容涉及化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的能量變化圖、原電池和電解池工作原理示意圖等;在專(zhuān)題2化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡中,一共出現(xiàn)了15張圖表,內(nèi)容涉及活化能、v-t時(shí)間圖像、v-T時(shí)間圖像、不同溫度和壓強(qiáng)下,合成氨平衡體系中氨氣物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)等;在專(zhuān)題3溶液中的離子反應(yīng)中,一共出現(xiàn)了4張圖表,內(nèi)容涉及弱電解質(zhì)電離過(guò)程中v-t圖像、滴定過(guò)程中的pH突變、通過(guò)調(diào)節(jié)pH來(lái)進(jìn)行除雜等.

        二、巧解圖像題

        針對(duì)教材和高考中出現(xiàn)頻率較高的幾種圖像題,現(xiàn)歸納出以下解題思路和技巧供大家討論.

        1.電池類(lèi)圖像題

        該類(lèi)題型常見(jiàn)于選擇題,題中隱含了很多重要的信息,這道題的解題關(guān)鍵點(diǎn)就是要迅速的從題中提取出有用的信息.以2018年全國(guó)Ⅰ卷的13題來(lái)說(shuō)明一下.

        例1 最近我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種CO2+H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置,實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣中CO2和H2S的高效去除.示意圖如圖所示,其中電極分別為ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為:

        該裝置工作時(shí),下列敘述錯(cuò)誤的是( ).

        C.石墨烯上的電勢(shì)比ZnO@石墨烯上的高

        D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需為酸性

        (1)讀題:讀出題目中隱含信息、箭頭走向、溶液環(huán)境

        首先,通過(guò)題目中隱含信息光伏電池可以判斷該電池為電解池,這是成功的第一步;由箭頭走向可以判斷出ZnO@石墨烯上的反應(yīng)物和產(chǎn)物分別是CO2和CO;考生對(duì)EDTA-Fe2+和 EDTA-Fe3+這兩種成分非常陌生,造成解題障礙,如果認(rèn)真讀題,就不難發(fā)現(xiàn),石墨烯上的反應(yīng)物和產(chǎn)物分別是EDTA-Fe2+和 EDTA-Fe3+,最后利用EDTA-Fe3+來(lái)除去H2S.通過(guò)讀題很容易判斷出石墨烯電極為陽(yáng)極,與電源的正極相連,因此石墨烯上的電勢(shì)比ZnO@石墨烯電極上的高,進(jìn)而判斷C是正確的.

        (2)正確書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式

        2.化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像

        (1)速率-時(shí)間圖像

        此類(lèi)圖象定性地揭示了v正、v逆隨時(shí)間(含條件改變對(duì)速率的影響)而變化的規(guī)律,體現(xiàn)了平衡的“等、動(dòng)、逆、定、變”的基本特征,以及化學(xué)平衡移動(dòng)的規(guī)律.

        ①可見(jiàn)反應(yīng)在t1、t3、t7時(shí)都達(dá)到了平衡,而t2、t8時(shí)都改變了一種條件,試判斷改變的是什么條件:t2時(shí)____;t8時(shí)____.

        ②若t4時(shí)降壓,t6時(shí)增大反應(yīng)物的濃度,請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出t4~t6時(shí)逆反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系線(xiàn).

        解題思路由瞬間變化判斷可能改變的條件,再根據(jù)平衡移動(dòng)判斷v正、v逆.中學(xué)階段,一般只研究P、T、C、催化劑四個(gè)條件的改變而引起的速率變化.通過(guò)分析,t2時(shí)刻,改變條件后,v逆突然增大,但v正、v逆增大倍數(shù)不一樣,所以只能通過(guò)升高溫度或增加生成物濃度的方法.題中反應(yīng)物和生成物中系數(shù)和一樣,加壓和加入催化劑時(shí),v正和v逆增大的倍數(shù)是相同的,會(huì)出現(xiàn)一條平行于橫坐標(biāo)軸的直線(xiàn).

        (2)平衡移動(dòng)圖像

        同一個(gè)可逆反應(yīng),在不同的反應(yīng)條件下達(dá)到平衡時(shí),各組分的百分含量、體系的壓強(qiáng)、混合氣體的密度及平均相對(duì)分子質(zhì)量等,反映到圖像上,就是拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)會(huì)有差異,運(yùn)用化學(xué)平衡移動(dòng)原理可判斷不同條件下的各拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)的變化.可按以下的方法進(jìn)行分析:

        a.認(rèn)清坐標(biāo)系,搞清縱、橫坐標(biāo)所代表的物理量.

        b.看清可逆反應(yīng)的正反應(yīng)方向是吸熱還是放熱、氣體體積增大、減小還是不變,特別要注意物質(zhì)所處的狀態(tài),對(duì)固體、純液體不能計(jì)入氣體系數(shù).

        c.看清起點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn),看清曲線(xiàn)的變化趨勢(shì),明確先拐先平衡,數(shù)值大.

        d.控制變量,對(duì)圖象中有多個(gè)物理量時(shí),應(yīng)確定只變其中一個(gè)量,而其他的量保持不變

        例3(2017新課標(biāo)Ⅱ卷27題,節(jié)選)正丁烷(C4H10)脫氫制1-丁烯(C4H8)的熱化學(xué)方程式如下:

        (1)圖(a)是反應(yīng)①平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系圖,x____0.1(填“大于”或“小于”),

        (2)丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過(guò)填充有催化劑的反應(yīng)器(氫氣的作用是活化催化劑),出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等.圖(b)為丁烯產(chǎn)率與進(jìn)料氣中n(氫氣)/n(丁烷)的關(guān)系.圖中曲線(xiàn)呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì),其降低的原因是____.

        (3)圖(c)為反應(yīng)產(chǎn)率和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線(xiàn),副產(chǎn)物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類(lèi)化合物.丁烯產(chǎn)率在590℃之前隨溫度升高而增大的原因可能是____、____;590℃之后,丁烯產(chǎn)率快速降低的主要原因可能是____.

        解題思路(1)由圖(a)可知溫度一定時(shí),壓強(qiáng)由0.1MPa變成xMPa,平衡轉(zhuǎn)化率增大,故x小于0.1;(2)由題意可知,H2既是催化劑也是產(chǎn)物,隨著n(H2)/n(CH4)的增大,丁烯的產(chǎn)率從平衡以后下降(轉(zhuǎn)折點(diǎn)是平衡點(diǎn));(3)590℃之前,溫度升高則反應(yīng)速率加快,而且反應(yīng)①是一個(gè)吸熱反應(yīng),當(dāng)溫度升高,平衡正向移動(dòng),生成更多的丁烯,590℃之后,丁烯會(huì)裂解生成的短碳鏈烴類(lèi),導(dǎo)致產(chǎn)率迅速降低(通過(guò)對(duì)題目中隱含信息的分析,即可得出結(jié)論).

        有關(guān)圖、表、數(shù)據(jù)的分析、推理、判斷是新課程改革后高考的重要考查題型,它的考查方式雖然很多,題目千變?nèi)f化,但萬(wàn)變不離其宗,只要學(xué)會(huì)了分析、推理、判斷的基本方法和基本技能,堅(jiān)持做好四個(gè)基本步驟:讀題干、看圖像、多思考、細(xì)分析,就一定能夠很好的攻克這類(lèi)題型.

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