策略指导(二)　面对抽象难懂的“曲线图像”应强化图像题的审析技能

策略指导(二)面对抽象难懂的“曲线图像”，

应强化图像题的审析技能化学曲线图像可以直观地表示化学实验、化工生产中的过程变化，在数据呈现的同时，还能揭示变化特点与变化规律，图像常涉及化学反应速率、化学平衡、电解质溶液等内容。这类问题是高考的热点，也是学生学习的难点、失分点。学生常因不能准确判读图像信息而找不到解题的“着力点”。化学图像种类繁多、创新频现，逐一解读不可能穷尽一切，也不利于学生通性通法的建立，编者力求将理论、图像、实际变化三者有机结合，形成分析化学图像的一般思路和方法。一、从识别图像构成要素开始[过程体验](以常见酸碱中和滴定曲线图像的分析为例)[例1]如图是盐酸与氢氧化钠溶液滴定过程的曲线图像(25℃，锥形瓶中装入的溶液10mL)。请说出你从曲线图像中获取到的主要信息。解读：根据起点或pH变化，确定锥形瓶中装的是碱，即NaOH溶液；根据起点的pH，确定c(NaOH)＝0.1mol·L－1；根据盐酸溶液体积为10mL时达到滴定突变点(恰好中和点)，结合化学方程式计算得出c(HCl)＝0.1mol·L－1。[达成目标]通过让学生自主分析，明确该实验需要关注物质和反应原理、实验装置和实验操作。物质的分析要关注试剂名称和类别、试剂用量(体积、浓度)，酸碱中和滴定实验要关注锥形瓶和滴定管中分别装了什么溶液。引导学生关注图像坐标轴、起点、突变点，结合反应的化学方程式，将曲线拆分为“中和”和“过量”两个阶段；用简洁、准确的语言表示该滴定过程，即“向10mL0.1mol·L－1NaOH溶液中逐滴滴入0.1mol·L－1盐酸至过量”。[例2]盐酸与氨水相互滴定过程的曲线如图所示(25℃，锥形瓶中装入的溶液为10mL)。请说出你从曲线图像中获取到的主要信息。解读：两个图对应实验的操作过程分别是“向氨水中滴入盐酸”和“向盐酸中滴入氨水”；但分析溶液浓度时，应从图(右)起点pH分析，即c(HCl)＝0.1mol·L－1，通过计算得出氨水浓度为0.1mol·L－1。所得结果与图(左)不矛盾。[达成目标]感受同样是酸碱中和反应，但“强酸和强碱反应”与“弱碱和强酸反应”的图像不同，由此形成规律化认知：试剂的类别不同和性质强弱不同会导致图像不同。[系统认知]明确图像的构成要素为“两轴三点一线”横轴是因(自变量)，是主动变化的；纵轴是果(因变量)，是被动变化的；变化的逻辑必须要符合理论规律和实际反应特点。坐标轴x轴外界条件变化y轴反应体系变化关键点起点变化没有开始特殊点交叉点、转折点、极值点、突变点终点变化结束或达到平衡态曲线多点连线变化趋势[迁移应用]1．常温下，用0.10mol·L－1NaOH溶液分别滴定20.00mL浓度均为0.10mol·L－1溶液HA和HB溶液所得滴定曲线如图。下列说法正确的是(

)A．由图可知HB为强酸，HA为弱酸B．点③是HB溶液的滴定终点，滴定过程可选用石蕊作为指示剂C．常温下，Ka(HA)＝10－11D．点①所示溶液中：

c(A－)>c(HA)答案：C

解析：由初始氢离子浓度可知，两种酸均发生部分电离，所以HB和HA均为弱酸，但前者酸性大于后者，A错误；当加入碱的体积是20mL时达到滴定终点，生成的盐是强碱弱酸盐，所以应该用酚酞作指示剂，B错误；点①所示溶液中溶质是等物质的量的HA和NaA混合溶液，若不考虑盐类的水解和弱酸的电离，则c(A－)＝c(HA)，此时溶液显碱性，所以水解大于电离，水解过程生成酸，即c(A－)<c(HA)，D错误。2．常温下，用0.1000mol·L－1NaOH溶液滴定20mL0.1000mol·L－1H3PO3溶液，溶液pH与滴入NaOH溶液的体积间的关系如图所示。下列说法错误的是(

)答案：C

解析：从滴定曲线上可知H3PO3的pH大于1小于2，则为弱酸，由滴定曲线出现两个转折点，则为二元弱酸，A正确；40mL后随着NaOH溶液的滴入，水的电离程度逐渐减小，C错误；二、由简单到复杂，通过图像的形成和变换，建立图像的分析思路[过程体验](以定性与定量分析化学曲线图像为例)[例1]观察常温下用0.1mol·L－1KOH溶液滴定10mL0.1mol·L－1HA溶液的滴定曲线。(1)请分析曲线，尽可能多地说出从曲线中获得的信息或推论。解读：①根据文字信息和图示，再结合反应的化学方程式“KOH＋HA===KA＋H2O”分析实验操作为“向10mL0.1mol·L－1HA溶液中滴加0.1mol·L－1KOH溶液至过量”；②根据起点确定HA为弱酸；③根据b点横坐标的体积确定为“半点”，溶质为HA和KA，且物质的量恰好相等，溶液呈酸性；④根据c点pH确定该点为中性点；⑤根据d点体积确定该点为恰好中和点，所得溶质为KA，溶液呈碱性，也能说明HA为弱酸。[达成目标]分析图像时，结合曲线构成要素，优先关注坐标轴和点；对坐标轴必须关注是什么样的物理量、单位、刻度，对点需要关注坐标数据，这些是定量分析的前提。同时，需要将曲线的趋势与理论、实际变化相结合，进行定性的分析。(2)在下图绘制上述反应中各溶质物质的量随KOH溶液体积的变化曲线。解读：根据方程式“KOH＋HA===KA＋H2O”与溶液的浓度和体积，确定KOH溶液以0mL为起点，10.00mL时为恰好中和点，这个过程溶质HA从0.001mol变为0mol，溶质KA从0mol变为0.001mol。再滴加KOH溶液，KA物质的量不变，KOH在增加，最终得到如图所示曲线。[达成目标]引导学生认识到同样的反应、同样的操作，改变坐标轴后图像则不同。认识到操作、试剂、坐标轴等都会影响图像的呈现结果；但图像的构成要素和内在的逻辑却保持不变。从读懂图到绘制图的过程是加深理解图像的过程，提升的是定性定量分析水平及对化学反应本质的多角度、多层次的认识水平。(3)若HA是CH3COOH，分析上述反应中CH3COOH的物质的量(浓度)分数曲线图(见下图)确定不同pH时微粒存在的主要形式和微粒物质的量(浓度)分数的变化原因；计算电离平衡常数Ka。[达成目标]理解微粒物质的量(浓度)分布分数曲线为平衡状态下的曲线，可借助分布分数曲线分析微粒的存在形式和量的情况；学会依据pH和化学反应(反应物的量在减少，生成物的量在增加)寻找微粒存在的主要形式；借助交点计算电离平衡常数；能将曲线走势与滴定过程建立联系。同时，对曲线图像的研究从一条过渡到多条。(1)起始时n(N2)∶n(H2)＝1∶3，N2的起始浓度为0.4mol·L－1，达到平衡时浓度为0.3mol·L－1，分别绘制出c(N2)-t、c(H2)-t、c(NH3)-t、各组分浓度-t曲线图像。解读：①结合三段式分别计算各物质的起始浓度和平衡浓度，画出对应的曲线图像，结果如图所示。②经过平移曲线将三条线合并到一个图像上，如图所示。[达成目标]通过绘制合成氨反应中各物质浓度随时间变化的曲线，从一条线→两条线→三条线合为一张图的过程，认识到一个图像中呈现多条曲线的条件是横纵坐标相同；体现的是同一反应中，从不同角度(速率、平衡)思考问题，表现的是反应过程中各物质的变化规律。分析复杂图像时要学会图像的拆解，化繁为易，针对解题。(2)绘制出不同压强下，平衡状态时氨气物质的量百分数随温度变化大致趋势的图像(如图1)，将几个图合并成一个图(如图2)。思考并回答：多因素、多条线放在一个图中，价值是什么？解读：①根据勒夏特列原理，相同压强时，平衡时氨气的物质的量百分数随温度升高而减小，温度相同时，压强越大平衡态氨气物质的量百分数越大。②将三个不同压强的曲线合并在一个“平衡态氨气物质的量百分数随温度变化”的坐标图中时，学生开始关注三条曲线相对高低的问题。[达成目标]理解同一图像中有多条曲线可以是因为用不同物质来表示反应过程，也可以是因为分别用曲线来表示不同因素对反应的影响。多条曲线在同一图像中更容易进行比较分析，有助于综合考虑各种因素来优化条件。(3)比较下图中p1、p2、p3、p4、p5的大小关系。多因素多条曲线如何分析？解读：需要在相同温度下来比较压强的大小，可做垂直辅助线(350℃)；增大压强时，依据勒夏特列原理，平衡向气体体积减小的方向移动，依据所给反应气体减小的方向为正反应方向，即该平衡正移，平衡混合物中氨的物质的量百分数增大。因此，氨的物质的量百分数增大对应的压强越大，从而得出p1＞p2＞p3＞p4＞p5的结论。[达成目标]理解多条曲线在同一图像中的分析方法：选择一条曲线或做辅助线进行变量控制。明确在绘图时，需要通过确定坐标值来确定关键点，通过关键点的连线形成曲线。A．ΔH<0B．p1>p2>p3C．N点CO转化率、平衡常数均大于M点D．T1

℃、p3压强下，Q点对应的v正>v逆答案：C

解析：由图可知，随温度升高CO的平衡转化率下降，说明升温平衡逆向移动，则正向为放热反应，ΔH<0，故A正确；该反应的正反应为气体分子数减小，增大压强平衡正向移动，减小压强平衡逆向移动，压强由p3→p2→p1过程中CO转化率增大，可知平衡正向移动，则压强：p1>p2>p3，故B正确；N、M点温度相同，则K相同，故C错误；T1

℃、p3压强下M点为平衡状态，Q点转化率低于平衡转化率，则反应正向进行，v正>v逆，故D正确。A．T1>T2B．a、b点对应的平衡常数Ka>KbC．a点对应的体系中，反应从开始到平衡的2min内，v(H2O)＝0.16mol·L－1·min－1D．b点对应的体系中，m＝1.8答案：D

解析：已知反应为放热反应，b、c点的投料比相同，温度低，平衡向正向移动，转化率高。b的转化率高，所以T1温度低，A错误；反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则平衡常数减小，则Ka<Kb，B错误；a点时X＝1.0，此时C2H4(g)与H2O(g)的物质的量相等，即m＝2，据图中信息列三段式：三、通过曲线图像的变化趋势，探究“知识理论”与“实际反应”间的因果关系，获取解题有用信息[过程体验](以复杂变化过程曲线图像的分析与绘制为例)[例1]分析H2CO3水溶液中含碳微粒(不考虑CO2)在不同pH时的物质的量(浓度)百分数图像(见下图)，指出各曲线分别代表什么微粒，并解释说明。[例2]绘制“向10mL0.1mol·L－1碳酸钠(pH≈11)溶液中滴入0.1mol·L－1盐酸”曲线，结合H2CO3水溶液中含碳粒子(不考虑CO2)的物质的量(浓度)百分数图像(见下图)，确定两个滴定突变点(所加盐酸的体积、pH)。③向Na2CO3溶液中继续滴加过量盐酸。反应①、反应②恰好结束时对应的盐酸体积分别为10mL、20mL，即两个突变点的横坐标。经讨论，要确定两个突变点的纵坐标，需要结合“H2CO3水溶液中含碳粒子(不考虑CO2)的物质的量(浓度)百分数图像”。反应①起点pH≈11，故起点为右侧第一条粗实线；反应①的终点、反应②的起点对应的应是百分含量最大的位置，即中间的粗实线位置