淺析高中化學(xué)圖像題解題策略

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(guān)、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.