何紹立
◆摘 ?要:坐標曲線題是化學(xué)中考的常見題型,目的是通過數(shù)學(xué)直角坐標系來考察學(xué)生的綜合分析能力。此類試題的綜合性強、涵蓋的知識面廣,難度較大,在教學(xué)中,如何教會學(xué)生解題的技巧顯得很重要。
◆關(guān)鍵詞:坐標曲線題;類型;起點;過程;終點
坐標曲線題是將化學(xué)反應(yīng)中“量”的關(guān)系或物質(zhì)變化的趨勢,通過坐標曲線表示出來的一類試題。目的是考查學(xué)生運用數(shù)學(xué)思維對化學(xué)原理、概念、變化規(guī)律、以及反應(yīng)的實質(zhì)等進行綜合理解。坐標曲線題要求學(xué)生具有識圖、讀圖、懂圖的綜合邏輯思維能力,是近幾年中考化學(xué)考查的重點題型。根據(jù)實際情況來看,坐標曲線題由于難度較大,涉及的知識點多、綜合性強,成為學(xué)生在中考中丟分較多的題型。如何在平時的教學(xué)中,加強坐標曲線題解題方法和技巧的指導(dǎo),對提高教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力有著重要的意義。
一、理解坐標曲線題的特點
坐標曲線題特點是:利用數(shù)學(xué)直角坐標系來描述有關(guān)化學(xué)量之間或物質(zhì)變化的函數(shù)關(guān)系,結(jié)合文字說明或提示的題型。在直角坐標系中,橫軸、縱軸分別表示兩個變化量,坐標區(qū)間的曲線表示變化過程。
解答坐標曲線題首先要清楚橫坐標、縱坐標所表示的意義,然后通過對圖像涉及的曲線變化進行綜合分析,最后再判斷各量之間的變化關(guān)系與圖像是否符合題意要求。
二、知道坐標曲線題類型和分段定位
(一)坐標曲線題的類型主要有
1.質(zhì)量曲線題,可分為:反應(yīng)物質(zhì)量變化曲線、生成物質(zhì)量變化曲線、反應(yīng)后剩余物質(zhì)的質(zhì)量變化、金屬與酸反應(yīng)的質(zhì)量變化、質(zhì)量守恒定律變化曲線等。
2.PH曲線題,可分為:酸堿中和、酸堿稀釋等。
3.溶解度曲線題。
4.溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)曲線題。
5.其它曲線題,如:電解水曲線題、元素質(zhì)量分數(shù)變化曲線、與催化劑相關(guān)的曲線等。
(二)對坐標曲線題進行分段定位
解答坐標曲線題時,我們要給曲線進行分段定位,分別為起點、過程、終點三個階段。如圖1所示,a點為起點、a點至b點為過程、c點為終點;相對于圖2所示,a點為起點、a點至b點為過程、b點之后為終點。通過以上圖示,發(fā)現(xiàn)三個階段的定位為起點、終點在兩端,之間為過程。分段定位的目的就是能對三個階段進行分析,快速找出曲線正確的變化趨勢。
三、培養(yǎng)學(xué)生的解題方法和技巧
坐標曲線題雖然難度較大,突出考查學(xué)生的綜合能力,但是也有規(guī)律可循。在多年的教學(xué)中,發(fā)現(xiàn)坐標曲線題要注重分析,歸納起來就是要注重對坐標曲線起點、過程、終點的三個環(huán)節(jié)分析和理解。對照三個環(huán)節(jié)所表示的意思,很容易判斷是否符合題意,因此,在教學(xué)過程中,就是要加強學(xué)生在這三個環(huán)節(jié)上的分析能力培養(yǎng)。
(一)判斷起點
坐標曲線題的起點實際上就是橫坐標為“0”時或者指定點,對照曲線圖示結(jié)合知識點進行分析判斷,很容易得出答案。起點的分析,對坐標曲線題的理解很重要,是解題思路的入口,同時也是整個解題的關(guān)鍵步驟。只有明白變化開始的對應(yīng)關(guān)系,才能很好地為分析下一個步驟做好基礎(chǔ)。
1.例如:將足量的鋅粒放入一定質(zhì)量的氯化銅溶液中,圖3和圖4不能正確表示對應(yīng)關(guān)系的是 ? ? ? ? ? ? ? ?。
分析:本題中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的方程式為Zn + CuCl2 = ZnCl2 + Cu ,經(jīng)分析,因為根據(jù)圖示,圖3中起點對應(yīng)的是鋅粒為“0”,沒有加入鋅粒,反應(yīng)沒有發(fā)生,不可能有氯化鋅,所以圖3中的起點是錯誤的。相同的分析方法,圖4的起點對應(yīng)的關(guān)系是對的。
2.例如:如圖5所示,將P點時的甲溶液升溫至40℃(水分無蒸發(fā)),則升溫后的甲溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)將 ? ? ? (填“變大”“變小”或“不變”)
分析:根據(jù)圖示,P點為指定起點,P點時的甲溶液為飽和溶液,溶劑質(zhì)量為100g,溶質(zhì)質(zhì)量為30g,升溫到40℃時,溶質(zhì)沒有增減、溶劑沒有變化,所以應(yīng)填“不變”。
(二)分析變化過程
坐標曲線題中曲線的變化的分析要準確,分析過程中要緊扣所涉及的知識點,綜合考慮影響變化的因素,根據(jù)橫坐標、縱坐標的定位準確知道曲線的變化方向。分析曲線的變化過程中,如出現(xiàn)多個轉(zhuǎn)折點的變化,要掌握好各個轉(zhuǎn)折變化是否符合坐標對應(yīng)的關(guān)系。
1.例如:將相同質(zhì)量的鎂、鋅分別與足量的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)相同的稀鹽酸反應(yīng),如圖6所示,則該圖示是否正確( ? ?)
分析:根據(jù)題意可知,稀鹽酸的量是可以讓鎂、鋅完全反應(yīng),從反應(yīng)的化學(xué)方程式可知,相同質(zhì)量下的鎂、鋅與足量的稀鹽酸反應(yīng),鎂產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量比鋅的多。
再從金屬活動性來看,鎂較鋅活潑,反應(yīng)的時間較快,產(chǎn)生的氫氣速度較快。綜合以上兩個分析,回到圖6中進行判斷,發(fā)現(xiàn)鎂的曲線變化過程出現(xiàn)了兩個不符合實際的變化,即產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量和時間都不符合實際,所以該圖示是錯誤的。
2.例如:如圖7所示,在某溫度時,向一定量的飽和氫氧化鈣溶液中加入少量的氯化鈣,在恢復(fù)到原來的溫度,則圖示的坐標曲線表示是否正確( ? ?)
分析:根據(jù)題意,本題需要從三個方面來考慮。一是氧化鈣與水反應(yīng)生成氫氧化鈣;二是氧化鈣與水反應(yīng)是一個放熱變化;三是氫氧化鈣的溶解度隨溫度的升高而減小,隨溫度的降低而增大。通過對比橫坐標、縱坐標的定位,綜合以上分析,由于氧化鈣與水反應(yīng)生成了氫氧化鈣,但這部分的氫氧化鈣不會溶于水(原溶液是飽和的),且反應(yīng)了一部分的水,又有部分氫氧化鈣析出,所以溶液中的溶質(zhì)質(zhì)量是減少的。又因為氧化鈣與水反應(yīng)是放熱,氫氧化鈣逐漸析出,所以溶液中的溶質(zhì)質(zhì)量隨時間變化是減少的。當(dāng)溫度逐漸降至原溫度的過程中,原析出的氫氧化鈣開始溶解,溶液中的溶質(zhì)質(zhì)量增加,最后達到飽和,但生成的氫氧化鈣與對應(yīng)減少水而析出的氫氧化鈣則不會再溶解。根據(jù)以上分析,與圖7所示一致。
(三)判斷終點
終點的判斷與起點的判斷基本類似,也是要通過橫坐標、縱坐標對應(yīng)的關(guān)系來分析,基本上是對曲線變化過程的最終定位。
1.例如:兩份相同質(zhì)量的氯酸鉀,其中一份加入二氧化錳作為催化劑,加熱反應(yīng)后,生成氣體的質(zhì)量與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖8所示,則圖示的曲線變化是否正確( ? )。
分析:催化劑的作用是改變化學(xué)反應(yīng)速率,并不能改變反應(yīng)后生成物的質(zhì)量,根據(jù)質(zhì)量守恒定律,相同質(zhì)量的兩份氯酸鉀不論有沒有催化劑,最終生成氧氣的質(zhì)量是相同的。所以,圖8所示曲線變化在反應(yīng)的最后這個階段表示是錯誤的,兩條曲線在此時應(yīng)該是重合在一起。
2.例如:某溫度下將一定量接近飽和的KNO3溶液恒溫蒸發(fā)水分,如圖9所示曲線是否正確( ? )。
分析:此硝酸鉀的溶液在恒溫蒸發(fā)過程中,溶液由不飽和向飽和發(fā)展,達到飽和后,溶液的組成比一直保持不變,溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的變化為:先升高,后保持不變。所以,圖9所示的起點、過程和終點均正確。
通過以上分析可知道,對于坐標曲線題的分析,就是從曲線變化的三個階段進行判斷,只要有一個階段不符合,則曲線圖示為錯誤的。在學(xué)生平時的訓(xùn)練中,要強調(diào)學(xué)生對問題的分析方法和技巧的訓(xùn)練。
例如:圖10中所示圖像中,能正確反映對應(yīng)變化關(guān)系的圖象是( ? ? )
A.高溫煅燒一定質(zhì)量的石灰石
B.向一定量的稀鹽酸中滴加過量的氫氧化鈉溶液
C.向等質(zhì)量的金屬鎂和鋁中加入足量且質(zhì)
D.分別向等質(zhì)量、等質(zhì)量分數(shù)的稀鹽酸中不斷加入碳酸鎂和氧化鎂固體
分析:相對A答案,石灰石受熱分解后,生成氧化鈣固體和二氧化碳氣體,。通過對比圖示分析,固體質(zhì)量隨時間的變化應(yīng)該是逐漸減少,最后與橫坐標的形成平行線,起點是正確的,過程和終點是錯誤的。
相對于B答案,開始時PH應(yīng)該小于7,起點是錯誤的。
相對于D答案,根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知,兩個反應(yīng)后生成物的總質(zhì)量是一樣的,圖示起點、終點都是正確的。從橫坐標對應(yīng)的固體質(zhì)量來分析,曲線變化中碳酸鎂的質(zhì)量應(yīng)該比氧化鎂的多,圖示剛好相反,所以過程是錯誤的。
本題選擇C答案。
總之,坐標曲線題能夠考查學(xué)生的綜合能力,對知識點的應(yīng)用和理解有較高的要求。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,往往覺得此類題型很難,主要還是學(xué)生不懂得如何處理。教師在教學(xué)過程中,可以以一個專題的形式對坐標曲線題進行學(xué)習(xí),教會學(xué)生解題的技巧和分析的方法。同時也要注意練習(xí)的量,通過多練習(xí),積累解題的經(jīng)驗,讓學(xué)生在有效的時間內(nèi)真正解決問題,增強學(xué)生迎考的信心。
參考文獻
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