高考化学试题中图形的解读

　　摘要：结合江苏高考化学试题中的图形，具体分析工艺流程图、曲线坐标图、实验装置图、模型示意图的解题思路和一般方法。关键词：高考化学试题；2011年江苏高考；图形
　　文章编号：1005–6629(2012)7–0064–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
　　考试说明要求：能用正确的化学用语及文字、图表、模型、图形等表达化学问题解决的过程和结果，并作出解释的能力。2011年江苏化学高考试卷用事实诠释了上述要求，仅有标号的图形就有14幅之多，主要是工艺流程图、曲线坐标图、实验装置图、模型示意图等。
　　如何解读图形？笔者认为：首先是识图，即看懂图形，了解其意义，搞清其原理，解决“做什么”的问题；其次是研图，即运用有关知识研究图形具有的性质，揭示的规律，解决“为什么”的问题；最后是用图，即利用化学原理和图形解决“怎么做”的问题。
　　1 工艺流程图
　　工艺流程图是表示工业生产过程中各个环节进行顺序的简图，是将生产过程中的主要阶段（即流程）用框图形式表示的图形。它描述的优点在于能从整体的角度，直观反映化工生产的过程，有利于过程的分析、评价。
　　如第16题，以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3·6H2O）的工艺流程（图1）如下：
　　解读：
　　（1）做什么？对比分析生产流程中的第一种物质（原材料）与最后一种物质（产品），从中找出原料与产品之间的关系，弄清生产流程中原料转化为产品的过程中依次进行的反应。
　　明确生产目的：以硫铁矿（主要成分为FeS2）、空气、30 %盐酸、氯气为原料制备氯化铁晶体（FeCl3·6H2O）。
　　弄清反应原理：先将硫铁矿焙烧：
　　4FeS2+11O2 2Fe203+8SO2，再将得到的氧化铁酸溶：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，过滤除去不溶性杂质后，通入氯气氧化后制备氯化铁晶体。
　　（2）为什么？每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？杂质是否要除去，采用什么方法除去？研图时要明白：一切反应或操作都是为了获得产品而服务
　　本题中，将硫铁矿焙烧转化为氧化铁时产生的SO2，是大气污染物，必须处理，过滤程序是为了除去不溶性残渣。本题的主要疑点是：氯气氧化是为了什么？在此流程中还有什么物质可能被氧化？（只有可能是：Cl2+Fe2+=2Cl-+Fe3+）。至于怎么制备粗品晶体，本题用了省略号，不需深入探究。
　　（3）怎么做？看清问题，准确规范作答是目的。答题时要看清问题，不能答非所问，要注意语言表达的科学性，要分清实验操作名称和具体操作步骤。例如针对第（2）问：酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是 、 。
　　这里的关键词是：酸溶、后续、盐酸过量。
　　酸溶的目的是将氧化铁溶解，而盐酸要过量，只可能是想使铁的氧化物尽可能多的转化，即提高铁元素的浸出率；后续、酸过量，也就是要保证后续溶液是酸性的，肯定是为了抑制三氯化铁溶液的水解（抑制Fe3+水解），减少损失，水到渠成。
　　启示： 这类题目命题的意图是，为了拉开差距，考查学生对整道题的理解分析。解题时，要对比分析生产流程中的原料与产品，认清流程图中每一步的目的，从对比分析中找出原料与产品之间的关系以及前后每一步间的联系，弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂分离提纯产品的操作方法，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。把元素化合物知识与生产工艺、化学平衡原理结合起来，引导中学化学教学关注化学学科的应用性和实践性，这是新课标倡导的趋势。
　　2 坐标曲线图
　　坐标曲线图是借助简单的线条走向，巧妙表达变化的复杂过程，从而揭示出化学原理本质特征的图形。因其直观形象，信息量大，在高考试题中所占比例越来越大。此类试题的特点：（1）化学提供的信息暗示于“标”（纵、横坐标）、“点”（起点、终点、拐点、极点等）、“线”（曲线变化趋势及线段比例）之中；（2）图像中隐含的信息量大，对学生读图获取信息能力的要求较高；（3）由于多变量的存在，要求学生会多角度、多层面去思考和探究问题。
　　如第19题（部分）：高氯酸铵（NH4ClO4）是复合火箭推进剂的重要成分，实验室可通过下列反应制取：NaClO4(aq)+NH4Cl(aq) NH4ClO4 (aq)+NaCl(aq)。反应得到的混合溶液中，NH4ClO4和NaCl的质量分数分别为0.30和0.l5（相关物质的溶解度曲线见图2）。从混合溶液中获得较多NH4ClO4晶体的实验操作依次为（填操作名称）： 干燥。
　　解读：
　　（1）做什么？实验操作的目的是通过反应获取较多NH4ClO4晶体。所依据的是物质的溶解度曲线。这是一个双纵坐标图，横坐标为温度，左纵坐标表示的是NH4Cl、NaCl和NH4ClO4的溶解度，右纵坐标表示的是NaClO4的溶解度，从数据来看，NaClO4的溶解度远大于前三者的。
　　（2）为什么？低温时高氯酸铵的溶解度最小而从溶液中析出，使反应能向生成高氯酸铵的方向进行。排除图中NaClO4 和NH4Cl的干扰曲线，可以看出：高氯酸铵的溶解度受温度变化影响较大，而NaCl的溶解度受温度变化影响不大，故可用降温（冷却）结晶的方法。本题值得研究的是：把反应得到的混合溶液中NH4ClO4和NaCl的质量分数分别为0.30和0.l5作为已知条件的目的是什么？要想通过降温结晶得到NH4ClO4晶体，NaCl晶体不能析出，从图中可知，20 ℃左右饱和氯化钠溶液的质量分数约为26.5 %，远大于15 %，为了降温过程中析出更多的高氯酸铵晶体，必须先将溶液蒸发浓缩。
　　（3）怎么做？本题的关键是“获得较多”晶体。因为高氯酸铵的溶解度随着温度降低而降低，所以洗涤用水的温度越低，损失越少。综合可知本题答案为：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，冰水洗涤。
　　再如第 20题（部分)：氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。H2O的热分解也可得到H2，如图3所示。图中A、B表示的物质依次是 。
　　解读：本题是要求学生，从高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系图中判断A、B表示的物质分别是什么(做什么？）。由图像知，随着体系温度的升高，水的含量逐渐减少，至5000 K是为0，水受热分解为H2和O2是同学们熟知的反应，从图中看出，从2000 K到5000 K，水受热分解系中各物质量的变化情况。这就是我们要研究的（为什么？）。结合气体的A、B的体积分数，可知在6000 K时，水完全转变成了A、B，且A、B的体积分数约是2/3、1/3。答案就只有一个了：在很高温度条件下，氢气和氧气受热分裂成氢原子和氧原子（怎么做？）。
　　启示：解坐标曲线图，一要看清横、纵坐标代表的含义，理解图示化学曲线的意义；能否充分挖掘图给信息和巧妙利用暗示条件对正确而迅速的解题起着关键作用；二要理清图像变化的趋势，重点把握起点、拐点、终点；突破口在于抓住图像中关键点的含义，在此基础上结合化学原理做出正确的判断。
　　3 模型示意图
　　模型示意图是用简明、形象、直观的图形说明知识结构和内涵，揭示化学变化规律的一种略图。它能将复杂的事物形象直观地表达出来，化抽象为具体、变复杂的文字叙述为简捷的图示，降低了人们认识客观事物的难度，其价值在于“型简意深”。模型示意图对精度要求不高，着重在“意”字上下功夫。解读时重在“以型通理”，就是指通过标题了解某图所反映的化学事物的内容后，要深入分析其中蕴含的“理”。
　　如第20题（4）：电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见图4（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为 。
　　解读：
　　（1）做什么？该题要求考生从电解模型示意图入手，写出电解时阳极反应式。该图与苏教版《选修4：化学反应原理》（图5）电解饱和食盐水原理示意图极为相似。
　　（2）为什么？如果同学能从以下几个方面思考：
　　①阴、阳极的材料是什么？是活性电极还是惰性电极？
　　②阳极区、阴极区各有什么离子？
　　③在直流电的作用下，离子会怎样的移动？
　　④隔膜的作用是什么？
　　⑤阳极区、阴极区产生的物质是什么？
　　⑥指出电极产物并写出化学反应方程式。
　　至此，不仅能有效地解决离子移动方向的问题，同时也能明确在阴、阳极分别发生的得、失电子过程。这一分析思路还可帮助学生认识其他的电解装置提出思维路径。
　　（3）怎么做？由于阳极材料是惰性电极，而隔膜仅能阻隔气体的通过，不影响溶液中离子和分子的通过，所以整个的电解质溶液应该是尿素KOH溶液，在直流电的作用下，OH-应该向阳极移动，溶液中的H+应该向阴极移动的，阳极区的的气体N2，肯定是尿素失去电子被氧化的产物。另一种产物是什么？1 mol尿素[CO(NH2)2]能失去几摩尔电子？学生就感觉到困难了，这就需要知道，尿素中的碳为+4价、氧为-2价、氢为+1价、氮为-3价，应该是-3价的氮失去电子。至此，不难写出：CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O
　　启示：高考题中的示意图，往往是课本实验示意图的改进和优化。对教材上一些重要的示意图要关注，加深理解。另外，要关注生活，适度加强综合训练与提升。
　　4 实验装置图
　　实验装置图能直观地告诉学生，本实验用的仪器，某些反应物的状态和名称，需要学生结合一定的化学知识去辨别实验装置图中隐含的秘密。若学生用“死记硬背”的方法来解决考题中的实验问题，结果肯定是低效的。因此，教师在化学教学中，应该重视感性与理性的