图形信息题的解读策略与方法例析

2016-04-28 05:23陈方

高中数理化 2016年3期

图形信息题的解读策略与方法例析

◇江苏陈方

1问题的提出

纵观近几年各地高考化学试题,每年都有以图形方式呈现相关实验结果及各类信息的试题,而且该类试题越来越受青睐,考查力度有逐渐加大的趋势．这类试题要求学生在获取信息后对相关化学现象、事实作出合理解释,在分析推理基础上作出合理的判断或得出正确的结论．试题的新颖度、难度和区分度在一定程度上都借助于图形的创新得以体现．图形题将数据、图线与化学问题融为一体,信息量大,信息加工涉及诸如信息的寻找、选择、整理、重组、应用等各方面．因此要学会了解图形所呈现的化学含义,掌握化学图形最基本的剖析方法,从中提炼出相关的信息,尝试应用图形分析解决化学问题,表述自己的思路与思维的结果．这样不仅可以提高识图能力,更能通过这个过程训练与优化思维策略,加深对化学基础知识、基本理论的理解,更好地解决化学实际问题,不断提升学生的信息素养和综合运用能力．

2图形信息题分类例析

2.1电化学装置图

图1

分析据反应物为尿素(CO(NH2)2),电解质为碱性溶液(KOH)的信息,再由图1可知阳极放出N2(生成物)．由尿素的组成得到N元素化合价为-3价,由电荷守恒及原子守恒,不难得到答案为

信息呈现方式与解读策略此类试题,一般会在题干和图中提供一些与电极反应或总反应相关的信息．解题时应重点关注两极反应物、产物、电子流向(电源正负极)、电极材料、隔膜类型(H+、OH-、气体等)、电解质类型(溶液或熔融物)、电解质溶液酸碱性等重要信息．通过整合相关信息并结合有关守恒原理,写出有关电极反应式或总反应式,据此再进行分析判断．

2.2溶解度曲线图

图2

分析首先观察溶解度曲线,发现纵坐标有左右2个,但问题中涉及的物质的溶解度均与左边纵坐标有关．由溶解度曲线可知,NH4ClO4属于溶解度变化“陡升型”类物质,而NaCl则属于“缓升型”类物质,且混合溶液中NH4ClO4相对于NaCl含量较多(其实溶液中也含有少量NaClO4和NH4Cl),故要得到较多NH4ClO4晶体,应先制成饱和溶液,再利用NH4ClO4的溶解度随温度变化较快的特点,通过冷却使其析出(此时NaCl析出较少)．若不能达到产品的纯度要求,可再重复实验(重结晶),直到符合要求为止．

信息呈现方式与解读策略此类试题,一般在题中提供相关物质(有时会有干扰物质)的溶解度变化信息,如上题中“缓升型”“陡升型”的信息,有时还会有一些特殊的情况,如Ca(OH)2为溶解度变化“下降型”物质,少数物质还会在某温度时达到溶解度最大值，要求分析判断获得(提纯)物质的方法．解决此类问题的方法是:从溶解度曲线中读出相关物质的溶解度随温度变化特点的信息(有时需排除无关物质的干扰),厘清不同溶解度变化类物质与分离提纯方法的关系,得到所需的物质．如上题中欲从混合溶液中获得较多NaCl晶体,可采取的操作为:加热蒸发、趁热过滤、(乙醇)洗涤．

2.3反映物质组成或成分变化的图形

图3

分析由图3所示(体积分数与温度的关系)曲线的升降可知:因约2 000K后,φ(H2O)在下降,φ(H2)和φ(O2)在上升,说明H2O在约2 000K以上分解产生H2和O2．约3 500K以上φ(H2)和φ(O2)逐渐下降,至约5 000K时,φ(H2O)及φ(H2)和φ(O2)均接近0,而此间φ(A)和φ(B)上升到最大值后不再变化,说明温度上升到一定阶段后,H2和O2也各自发生分解最终得到A和B．对照最终φ(A)∶φ(B)=2∶1的特点,根据H2O分子中n(H)∶n(O)=2∶1的实际,确定A、B分别为H原子、O原子．此题的分析推断过程,很好地体现了定性与定量相结合的化学学科思想在具体问题中的运用．

在0.5mol·L-1NaOH和1.0mol·L-1MgCl2溶液中,混合物Y均只能部分放出氢气,反应后残留固体物质的X射线衍射谱图如图4所示(X射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在,不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)．在上述NaOH溶液中,混合物Y中产生氢气的主要物质是________(填化学式)．

分析本题给出了残留固体物质的X射线衍射谱图的相关信息．从题中提供的关于X射线衍射谱图特点的信息及高中化学所学到的相关知识看,谱图中衍射峰实际上反映了各种晶态物质存在状况．由图4可知,混合物Y(含MgH2和Al,分别用□和∆表示)与NaOH溶液作用后,□依然明显存在,而∆未出现．故此时与NaOH溶液发生反应产生氢气的主要物质是Al．至于下半幅谱图存在的原因,其一是体现问题的完整性,其二是作为干扰信息而出现．

图4

图5

(1) 为获得尽可能纯的NaH2PO4,pH应控制在________;pH=8时,溶液中主要含磷物种浓度大小关系为________．

(2)Na2HPO4溶液显碱性,若向溶液中加入足量的CaCl2溶液,溶液则显酸性,其原因是________(用离子方程式表示)．

信息呈现方式与解读策略此类试题一般在题中出现有关物质组成或成分的二维坐标系信息．解题时应根据各类图象的特点,找出反映物质组成或成分变化的相关规律或定量关系,判断、分析或计算出物质的组成、成分或写出有关反应．

2.4现代仪器分析给出的分子组成与结构的图象

图6

(1) 酸性气体是________(填化学式)．

(2)X的结构简式为________．

分析(1) 此题提供了有关物质的结构、反应中反应物间物质的量之比、相关物质的核磁共振氢谱的信息．由题中反应产生酸性气体,结合所给出的物质结构与成分信息,可分析得出:气体应为HCl(由季戊四醇与三氯氧磷发生取代反应而得)．

(2) 对照题中的第2幅核磁共振氢谱图,经分析知X应只含有1种H,因季戊四醇有2种H(其分子中含4个—OH和4个—CH2—),故该题中的反应应是季戊四醇分子中的4个—OH上的所有H原子与两分子三氯氧磷中的各2个Cl原子(共4个Cl原子)结合生成HCl,其余部分结合得到X,故X的结构简式为:

信息呈现方式与解读策略此类试题一般在题中提供反应前后有关物质的核磁共振氢谱图等图谱．在核磁共振氢谱图中,特征峰的数目反映了有机物分子中氢原子化学环境的种类.不同特征峰的强度比(或特征峰的高度比)反映了不同化学环境氢原子的数目比．由此可分析推断出有关物质分子中氢原子种类与数目的信息,再结合其他条件或信息,可得到有关物质的结构．

2.5其他二维坐标系类图形

图7

根据图中信息可知,C点物质主要成分是________(填化学式);D→E过程发生的反应为________;用CO还原焙烧氧化铁炼铁时,温度最好控制在570℃左右的原因是________．

分析首先分析横坐标与纵坐标代表的量及其关系,得出图7所示的Fe2O3被CO还原随着温度升高而得到不同产物的关系．进而根据横坐标Fe元素或O元素的质量分数结合A、B、D为纯净物的提示信息,分析计算判断出A～B为Fe2O3,D为Fe3O4;C为Fe3O4和Fe2O3混合物,F为Fe3O4和Fe混合物;而E中除了Fe3O4外,另外一种物质含铁量要比Fe3O4高又不是Fe,分析得出它是FeO．所以,A→B过程Fe2O3没有被还原;B→D为Fe2O3被还原为Fe3O4的过程;D→E为Fe3O4被还原为FeO的过程;D→F为Fe3O4被还原为Fe的过程．用CO还原焙烧氧化铁炼铁时,温度最好控制在570℃左右的原因是:温度太低,Fe2O3被还原为Fe3O4,不能得到铁;温度太高,氧化铁被还原为氧化亚铁,且多消耗能源．

以上涉及的问题,基本都是以二维坐标曲线图的方式提供相关信息．这类图形大多以时间、温度、元素质量分数、pH等量为横坐标,以物质的某种性质和特征等为纵坐标,以二维坐标系曲线来表示物质的变化．能借助简单的线条走向,巧妙地表达物质结构、性质、现象与化学原理等方面的信息,考查考生对图形含义的理解,图形信息的收集与处理及曲线与文字的相互转化等方面的综合能力．

其解题的基本策略与步骤方法:

1) 看图:一看纵横坐标含义;二看特殊点(起点、拐点、落点);三看变化趋势(规律);四看曲线之间的关系．

2) 分析:分析图象中隐含的信息,找出数据之间的关联点．将其加工成化学语言,同时联系化学概念、化学原理等,从而快速解决问题．

3) 答题:针对题意运用图形特征解决相关问题．

链接练习

1. 硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题．由硫化氢获得硫单质有多种方法．