高三下册化学 图像、图表试题分析 逐字稿-3,845字
师:同学们大家好,今天我们一起来复习图像图表试题分析。首先思考一下,为什么要重视图像图表试题呢?因为图像属于情境之一,基于情境的教学和考试命题,已成为教育教学及考试领域落实核心素养、测评学科能力的重要手段与实现形式。
我们来看近五年江苏高考题中图像的个数统计,不难发现,试卷中图像个数差不多有12个左右,这说明我们确实要重视它。
接下来看看高考题中常见的图形类型,有坐标曲线图、单曲线图、对比曲线图、物种分布图、双坐标多曲线图、物质进出图,这种图会标有出入的物质中间体等。还有实验装置图、晶胞图、频谱图等等。
本节课,我们就针对物种分布图这类题进行分析与解答。来看例题,这是2013年江苏高考题第20题。第一个问题,为了获得尽可能纯的磷酸二氢钠,pH应该控制在什么范围?解决这类问题,首先要关注原理。我们知道磷酸是三元中强酸,分步电离,它与氢氧化钠反应,可看作磷酸先与氢氧根生成磷酸二氢根和水,接着磷酸二氢根再与氢氧根生成磷酸氢根和水,最后磷酸氢根与氢氧根生成磷酸根和水。结合左边图像,当pH在4 - 5.5时,磷酸二氢根的分布分数几乎最大,所以调节pH在4 - 5.5,就能尽可能获得纯的磷酸二氢钠。
再看第二问,pH等于8时,溶液中主要含磷物质的浓度大小关系是怎样的?此时我们可以建立图像思维模型,做辅助线。当pH等于8时,磷酸氢根的浓度远远大于磷酸二氢根。
通过这道题,我们来看看解决此类问题如何建构思维模型。首先要理清反应原理,分析反应过程;接着观察图像特征,推演曲线变化,因为图像是原理的外显形式,能定量或定性反映物质变化和量的关系;最后整合原理和图线,得出函数关系。有时解决这类问题,还需要做辅助线。
知道了解题思维模型,我们接着看例题2。由碳酸钠溶液制备亚硫酸钠溶液,结合右图微粒摩尔分数分布图。第一个问题,边搅拌边向碳酸钠溶液中通入二氧化硫,制备亚硫酸氢钠实验中,确定何时停止通入二氧化硫的实验操作是什么?解决这个问题,先明确反应原理,利用强酸制弱酸原理,碳酸钠溶液中通入足量二氧化硫可生成亚硫酸氢钠和二氧化碳。题目问何时停止通入二氧化硫,看右边分布分数图,当pH约为4时,亚硫酸氢根的分布分数达到最大,所以实验操作应该是测量溶液的pH,当pH约为4时,停止通入二氧化硫。
再看第二个问题,请补充完整由亚硫酸氢钠溶液制备亚硫酸钠溶液的实验方案。亚硫酸氢钠溶液是酸式盐,亚硫酸钠是正盐,由酸式盐转化为正盐,可向其中加碱,比如氢氧化钠。结合分布分数图,当pH约为10时,亚硫酸根的分布分数达到最大,所以可以这样表述:向亚硫酸氢钠溶液中滴加氢氧化钠溶液至pH约为10。同学们思考一下,这样表述对于实验方案来说完整吗?能不能把某些实验操作细化?没错,可以这样说,边搅拌边向亚硫酸氢钠溶液中滴加氢氧化钠溶液,同时测量溶液pH,当pH约为10时,停止滴加氢氧化钠溶液。因为要提供给工人实施操作的话,得有详细规范的操作方案。
接着看例3,这是2017年江苏高考第20题,亚砷酸水溶液中含砷各物种的分布分数与pH的关系给了我们。问题是以酚酞为指示剂,pH变色范围是8.0 - 10.0,当氢氧化钠溶液逐滴加入亚砷酸溶液,溶液由无色变为浅红色时停止滴加,该过程主要反应的离子方程式是什么?溶液由无色变为浅红色,结合pH变色范围8.0 - 10.0,再看分布分数图,当pH在8 - 8.0时,亚砷酸分布分数逐渐减小,亚砷酸二氢根分布分数逐渐增大,所以主要反应离子方程式是氢氧根与亚砷酸生成亚砷酸二氢根和水。
来看例4,弱酸水溶液中含酸物种分布分数图与pH的关系也给了我们,要计算弱酸的PK?。根据题目信息,弱酸是弱电解质,计算K??需列出电离常数表达式。理论上,计算K??需要硫酸氢根浓度、氢离子浓度以及硫酸浓度,但题目没提供这些数据。这时要充分利用图像信息,当pH等于2.2时,某酸浓度和某酸二氢根浓度(即分布分数)相等,将此信息代入电离方程式表达式,可得K??等于氢离子浓度等于10?2.2次方,所以PK??等于2.2。
同学们,通过这4道题分析,有关物质分布分数图的图像特征,主要是横坐标为pH,纵坐标是物种分布分数。考察内容有比较粒子浓度大小、物质制备的实验条件控制、结合反应过程书写反应方程式、利用分布分数特殊值计算K?等。解决此类问题需要的知识储备有:理解两大理论,把握三大守恒;会书写电离平衡和水解平衡方程式,计算平衡常数;具备根据反应原理设计物质制备实验方案的基本能力。
接着看例5,某实验室以食盐为原料制备焦亚硫酸钠并测定其纯度。第2小题,0.5摩尔焦亚硫酸钠溶解于水配成一升溶液,该溶液pH等于4.5,溶液中部分微粒浓度随溶液酸碱性变化如图。写出焦亚硫酸钠溶于水时主要反应的离子方程式。有同学拿到题,觉得焦亚硫酸钠和亚硫酸钠性质相似,就写出焦亚硫酸根与水水解得到焦亚硫酸氢根和氢氧根的方程式,其实这个答案是错误的,因为没认真分析题目信息。题目重要信息是配成溶液pH等于4.5,看图像,当pH等于4.5时,亚硫酸氢根分布分数最大,所以焦亚硫酸钠溶于水与水反应生成的新成分是亚硫酸氢根,同学们解决此类问题要充分利用图和题目信息。