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化學圖像是借助數學工具對體系變化過程進行直觀表征的結果,圖像具有直觀、簡潔、內涵豐富的特點。近幾年高考試題中大量出現給定陌生圖像,利用化學概念、規(guī)律與原理,解釋曲線發(fā)生變化的原因,這類題得分率較低。究其原因,圖像隱含大量的信息,要求學生具有較強的知識遷移和“圖文”轉化能力,如何從圖像中提煉出隱含信息?探本溯源,其關鍵是挖掘出因變量的受控變量,知道圖像如何繪制而成的。
【例1】(2019·全國卷Ⅱ·12)絢麗多彩的無機顏料的應用曾創(chuàng)造了古代繪畫和彩陶的輝煌。硫化鎘(CdS)是一種難溶于水的黃色顏料,其在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法錯誤的是
( )
A.圖中a和b分別為T1、T2溫度下CdS在水中的溶解度
B.圖中各點對應的Ksp的關系為Ksp(m)=Ksp(n) C.向m點的溶液中加入少量Na2S固體,溶液組成由m沿mpn線向p方向移動 D.溫度降低時,q點的飽和溶液的組成由q沿qp線向p方向移動 結合圖像可以看出,圖中a和b分別表示T1和T2溫度下CdS的溶解度,A項正確;CdS的沉淀溶解平衡中的溶度積受溫度影響,m、n和p點均在溫度為T1條件下所測的對應離子濃度,則其溶度積相同,B項錯誤;m點達到沉淀溶解平衡,向其中加入硫化鈉后,c(S2-)增大使平衡向逆反應方向移動,c(Cd2+)減小,溶液組成由m沿曲線mpn向p方向移動,C項正確;包括CdS的絕大多數物質的Ksp隨溫度降低而減小,故溫度降低時,q點對應飽和溶液的溶解度下降,溶液中的c(Cd2+)與c(S2-)同時減小,會沿qp線向p點方向移動,D項正確。 【點評】由沉淀的溶度積表達式可知,離子濃度間成反比,若以濃度為坐標可繪制出雙曲線,對于具體的化學體系變化過程,只取第一象限圖像,這樣可以更加形象直觀地反映出濃度之間的動態(tài)變化關系。此類圖像考查內容常有水的電離平衡圖像、沉淀溶解平衡圖像、化學平衡中某量與壓強(或溫度)變化關系圖像等。 ( ) A.MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次增大 【例3】(2017·全國卷Ⅰ·13)常溫下將NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH與離子濃度變化的關系如圖所示。下列敘述錯誤的是 ( ) A.Ka2(H2X)的數量級為10-6 C.NaHX溶液中c(H+)>c(OH-) D.當混合溶液呈中性時,c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(OH-)=c(H+) 【例4】(2017·南通一模卷)下列說法正確的是 ( ) A.銅的金屬活潑性比鐵的弱,可在海輪外殼上鑲入若干銅塊以減緩其腐蝕 稀釋0.1 mol·L-1CH3COONa溶液的pH變化 圖像表明,加水稀釋致使溶液的pH減小,即c(H+)增大,c(OH-)減小,通過列式計算,繪制形象直觀的圖像作為證據,解決了多變量疑難問題。 【點評】諸如滴定曲線圖、弱電解質微粒濃度與pH變化圖、弱電解質微粒分布系數圖、化學平衡移動圖等圖像,都可以通過列式繪制,將定性問題定量化,通過圖像中曲線走勢,直觀簡潔的表征,從而理解多變量的疑難問題,同時更深刻體會電荷守恒、物料守恒、平衡常數、轉化率、百分含量等重要定量關系,發(fā)展學生的“證據推理與模型認知”“變化觀念與平衡思想”維度的化學學科核心素養(yǎng)。 【例5】(2019·江蘇卷·15)在恒壓、NO和O2的起始濃度一定的條件下,催化反應相同時間,測得不同溫度下NO轉化為NO2的轉化率如圖中實線所示(圖中虛線表示相同條件下NO的平衡轉化率隨溫度的變化)。下列說法正確的是 ( ) B.圖中X點所示條件下,延長反應時間能提高NO轉化率 C.圖中Y點所示條件下,增加O2的濃度不能提高NO轉化率 D.380℃下,c起始(O2)=5.0×10-4mol·L-1,NO平衡轉化率為50%,則平衡常數K>2 000 【分析】本題圖像是保持其他條件不變,測得不同溫度下NO轉化率數據,然后通過描點最后連成平滑曲線繪制成圖中實線,虛線則是在反應達平衡后NO的轉化率曲線反向沿長而得。隨溫度升高NO的轉化率先升高后降低,說明溫度較低時反應較慢,即實線中在最高點之前反應沒有達到平衡狀態(tài),主要討論溫度對化學反應速率的影響;最高點之后反應達到平衡狀態(tài),可以研究溫度對化學平衡的影響。 【點評】近幾年高考題中,來自科學文獻資料圖像、通過實驗研究數據繪制的圖像、工業(yè)生產實際數據繪制的圖像、傳感器采集數據繪制的圖像等各類圖像,加上試題文字量大、信息新穎、情境陌生,其中蘊含著大量的化學知識,豐富了化學知識的內涵,對學生的知識遷移和“圖文”轉化能力要求很高,為發(fā)展學生的化學學科素養(yǎng)的助力。2.化曲線為直線,化繁就簡
3.化定性為定量,證據推理
4.化數據為圖像,豐富內涵