初中化学图像题解法探析

2015-06-15郑之远

试题与研究·中考化学 2015年1期

关键词：饱和溶液稀盐酸溶解度

郑之远

图像题因能较好地考查学生信息提炼、收集与处理的能力，检测学生理解知识的层次，折射出学生的思维水平，而成为各地化学中考试题的“新宠”。现结合2014年各地中考试题，分类对图像题的解法进行剖析。

一、解题步骤

（1）阅读题干文字内容，明确试题已知条件。

（2）对照题干进行识图，将文字和图像进行对应。

（3）根据答题要求，结合已知条件和图像分析答题。

二、读图指南

一要看清坐标轴所代表的含义；二要理解图像所反映的化学意义；三要理解图像中曲线的变化趋势；四要弄清曲线中起点、交点、折点、终点的含义。

三、真题解析

1.溶解度曲线类型

例1（贵州省安顺市）下图中甲是A、B、C三种固体物质的溶解度曲线图。

（1）甲图中，t2℃时，A、B、C三种物质中，溶解度最大的是，P点所表示的含义为。

（2）①将t2℃时A、B、C三种物质的饱和溶液降温到t1℃时，三种物质的溶质质量分数由大到小的顺序是。

②如乙图所示，20℃时，把试管放入盛有X的饱和溶液的烧杯中，在试管中加入几小段镁条，再加入5mL稀盐酸，立即产生大量的气泡，同时烧杯中出现浑浊，则X可能为A、B、C三种固体物质中的哪一种？。

（3）t℃时，将B物质的不饱和溶液转变成饱和溶液，可采取的方法有、（写两种方法）。

解析：读题干和图像甲可知：A、B两物质的溶解度随温度的升高而增大，C物质的溶解度随温度升高而减小；B、C两物质的溶解度曲线交于点P，此时温度为t1℃；在t2℃时，A、B、C三种物质的溶解度的大小关系为A>B>C。

（1）在t2℃时，曲线A上对应点的纵坐标最大，所以A物质的溶解度最大。两条溶解度曲线的交点，表示在相应温度下两物质的溶解度相等，所以P点表示在t1℃时B、C两物质的溶解度相等。（2）①一定温度下饱和溶液中溶质的质量分数=溶解度/（溶解度+100克）×100%，溶解度越大，其溶质质量分数越大。当温度从t2℃降到t1℃时，A、B两物质的饱和溶液中有固体析出，此时溶液仍为饱和溶液，而C物质在温度从t2℃降到t1℃时，溶解度是增大的，变为了不饱和溶液，其溶质、溶剂的质量都未发生变化，溶质的质量分数也就没变，等于t2℃时饱和溶液的溶质质量分数。在图像上可以看出，C物质在t2℃时溶解度的数值大于A物质在t1℃时溶解度的数值，小于B物质在t1℃时溶解度的数值，因此，降温到t1℃时三种溶液中溶质的质量分数的大小关系为B>C>A。②镁条与盐酸反应放热，使溶液温度上升，也就是说X的饱和溶液因温度的升高而析出溶质出现浑浊，即X物质的溶解度随温度的升高而减小，对应的为C物质。（3）在一定温度下，不饱和溶液还可以继续溶解该溶质，只要向不饱和溶液中加溶质到不能溶为止，即变成饱和溶液，所以“加入B物质”是一定可行的办法；另外，把里面多的溶剂除掉也是可行的办法，因此，还可用“恒温蒸发溶剂”的方法；又因为B物质的溶解度随温度的升高而增大，所以，采用“降低温度”的方法可以使B物质的溶解度减小，从而使不饱和溶液变为饱和溶液。

答案：（1）At1℃时，B、C两种物质的溶解度相同（2）①B>C>A②C（3）降低温度加入B物质（合理即可）

2.金属与酸反应类型

例2（贵州省毕节市）将等质量的锌粉和铁粉分别与溶质质量分数相同且等质量的稀硫酸充分反应，产生氢气的质量与时间的关系如图所示。请回答下列问题。

（1）表示锌粉与稀硫酸反应的曲线是（填“a”或“b”）。

（2）对于曲线a表示的反应，（填化学式）有剩余。

（3）若有一种金属剩余，则剩余的金属一定是（填化学式）。

解析：读题干和图像可知：参与反应的两种金属质量相等，两份酸的质量和质量分数相等；a、b两线的拐点对应的横、纵坐标表示反应停止时所用时间和生成氢气的质量，曲线b表示的金属与酸反应生成的氢气多；折点以前的线段a比b的斜率大，说明曲线a表示的金属与酸反应的速率快。

（1）金属锌比铁与稀硫酸反应的速率快，所以锌粉对应的曲线为曲线a。（2）生成的氢气来自于硫酸中的氢元素，两份酸是一样的，锌反应完后生成的氢气少（曲线a），而铁生成的氢气多（曲线b），因此a表示的反应中稀硫酸一定有剩余。（3）反应停止后金属有剩余，说明酸反应完了，据化学方程式可得：m（Zn）∶m（H2SO4）∶m（H2）=65∶98∶2，m（Fe）∶m（H2SO4）∶m（H2）=56∶98∶2，由上述数量关系可知，相同的酸消耗的金属锌比铁多，因为两种金属的质量相等，所以剩余的一定是铁。

答案：（1）a（2）H2SO4（3）Fe

3.溶液pH变化类型

例3（湖北省宜昌市）数字化装备正逐步进入宜昌市的各个校园。在盐酸和氢氧化钠反应的过程中，右图是利用数字化传感器得到的溶液pH变化图像。

（1）反应的化学方程式为。此图像表示的是（填序号）。

A.将盐酸逐滴向氢氧化钠溶液中滴加

B.将氢氧化钠溶液逐滴向盐酸中滴加

（2）当溶液呈中性时，所消耗氢氧化钠溶液的体积是mL。

（3）图中b点所示溶液中，含有的溶质是（填化学式）。

解析：读题干和图像可知：盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应，溶液的pH由7以下逐渐上升到7以上；a点表示滴加溶液10mL时pH=7，此时恰好完全中和；b点表示滴加20mL溶液时pH>7，溶液呈碱性。

（1）盐酸和氢氧化钠反应生成氯化钠和水；在滴加之前溶液的pH<7，随着滴加，溶液的pH逐渐增大到大于7，即溶液由酸性逐渐变为碱性，因此是将氢氧化钠溶液向盐酸中滴加（也可以根据横坐标表示的氢氧化钠的量逐渐增加来判断）。（2）溶液呈中性时，其pH=7，此时NaOH溶液的体积为10mL。（3）b点所示溶液呈碱性，说明盐酸完全反应，氢氧化钠过量，因此，此时溶液中含有的溶质一定有氢氧化钠和反应后生成的氯化钠。

答案：（1）NaOH+HCl=NaCl+H2OB

（2）10（3）NaCl、NaOH

4.综合判断类型

例4（广东省）下列图像能正确反映对应的实验操作的是（）

A.向一定量的饱和石灰水中加入氧化钙

B.加热一定量高锰酸钾固体产生氧气

C.用一定量的过氧化氢溶液制取氧气

D.向一定量的硝酸银溶液中插入铜丝

解析：将图像与选项逐一对应分析：A项，氧化钙会与饱和石灰水中的水反应，使溶剂减少，溶质析出，且该反应放热，会使溶液温度升高，熟石灰的溶解度随温度的升高而减小，使原饱和溶液中的溶质析出，上述两个原因都会使溶质减少，错误。B项，加热高锰酸钾固体生成氧气的同时还会生成固体锰酸钾和二氧化锰，在反应过程中会因放出氧气而使固体质量减小，但不会一直减小，当反应完后，固体生成物的质量不再发生变化，错误。C项，用过氧化氢溶液制氧气时，催化剂只会改变反应速率，而不会改变生成气体质量的多少，最终反应完生成气体的质量应该是一样的，错误。D项，在反应过程中，溶剂质量不变，溶质由硝酸银逐渐变为硝酸铜，根据化学方程式可得二者的质量比为340∶188，所以溶液质量会减小，当全部转化为硝酸铜溶液后质量不再变化，正确。

答案：D

5.多物质反应类型

例5（黑龙江省牡丹江区）将氢氧化钠溶液逐滴滴入盐酸和氯化铜的混合溶液中，并根据观察到的现象绘制了如图曲线，根据图示回答问题。

（1）A点处溶液的溶质是（填化学式）。

（2）请写出AB段发生反应的化学方程式：。

（3）C点处溶液的pH（填“>”、“=”或“<”）7。

解析：读题干和图像可知：涉及氢氧化钠与盐酸、氢氧化钠与氯化铜两个化学反应；在混合溶液中滴加氢氧化钠后，在A点处开始生成沉淀，在B点处停止生成沉淀。

（1）根据图像分析，从O点到A点这一段内无沉淀生成，为氢氧化钠与盐酸的反应，A点处二者恰好完全反应，溶质为生成的氯化钠和没有开始反应的氯化铜。（2）AB段为生成沉淀的过程，即氢氧化钠与氯化铜反应生成氢氧化铜沉淀与氯化钠的过程。（3）到B点时，盐酸、氯化铜都反应完全，C点处氢氧化钠过量，溶液呈碱性，pH大于7。

答案：（1）NaCl、CuCl2（2）CuCl2+2NaOH=Cu（OH）2↓+2NaCl（3）>

6.多变量（同一反应中）判断类型

例6（北京市）已知：Ca（HCO3）2△CaCO3+CO2↑+H2O。下列图像表示一定质量的Ca（HCO3）2受热过程中某些量随时间的变化趋势（该过程中CaCO3不分解），其中不正确的是（）

解析：读题干和图像可知：碳酸氢钙固体受热，有碳酸钙固体、二氧化碳气体和水生成，需要判断随着加热的进行，固体质量、碳元素的质量、碳酸钙的质量分数、二氧化碳气体体积随时间的变化关系。（注意：需加热一段时间后反应才开始发生）

A项，开始加热时，由于反应没发生，固体质量不会变化，是一条水平线段，当反应开始时，由于有气体和水生成，固体质量会减少，应是一条逐渐下降的线段，当反应完全后，生成的固体质量不会再减少，又是一条水平线，正确。B项，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的质量不会变化，应是一条水平线，正确。C项，开始加热时，由于还没反应，没有碳酸钙生成，其质量分数为0，当反应开始时，其质量分数会增加，表现为一段上行的线段，当反应完全后，其质量分数不会再增加，表现为一条水平线，错误。D项，开始加热的一段时间没反应，没有二氧化碳生成，随着反应的进行，生成二氧化碳的体积会增加，表现为一段上行的线段，当反应完全时，继续加热，气体不再增加，表现为水平线，正确。

答案：C

7.提供计算数据类型

例7（山东省烟台市）某兴趣小组在实验室发现一瓶敞口久置的氢氧化钠和一瓶未标浓度的稀盐酸。为测定氢氧化钠的变质情况和稀盐酸的浓度，他们取9.3g变质的氢氧化钠样品于锥形瓶中，加入50g水充分溶解，再向锥形瓶中滴加未知浓度的稀盐酸。实验测得加入稀盐酸的质量与锥形瓶中物质的质量关系如上图所示。求：

（1）9.3g样品中碳酸钠的质量。

（2）未知浓度的稀盐酸的溶质质量分数。

解析：读题干和图像可知：向部分变质的氢氧化钠中滴加稀盐酸，会发生氢氧化钠和稀盐酸、碳酸钠和稀盐酸两个反应；反应前变质氢氧化钠的溶液质量为50g+9.3g=59.3g，恰好完全反应时，锥形瓶内溶液的总质量为107.1g，此时加入稀盐酸的质量为50g。

分析三段图像，随着稀盐酸的加入，锥形瓶中溶液的质量都是增加的，只是在第二段中增加得要慢些，是因为碳酸钠与稀盐酸反应时会放出二氧化碳，所以可以得出，第一段图像表示的是氢氧化钠和稀盐酸的反应，第二段图像表示的是碳酸钠和稀盐酸的反应，第三段图像表示的是反应停止后继续加入稀盐酸的情况。根据质量守恒定律，反应刚好停止时，混合加入锥形瓶内物质的总质量为50g+9.3g+50g=109.3g，而此时锥形瓶内物质的质量为107.1g，从两个化学反应的生成物可知，减少的2.2g（109.3g-107.1g）为碳酸钠和稀盐酸反应生成二氧化碳的质量。

答案：（1）生成CO2的质量为：50g+9.3g+50g-107.1g=2.2g

设样品中Na2CO3的质量为x，与Na2CO3反应的HCl的质量为y，与NaOH反应的HCl的质量为z。

Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑

1067344

xy2.2g

106x=442.2gx=5.3g

（2）73y=442.2gy=3.65g

样品中NaOH的质量为：9.3g-5.3g=4g

NaOH+HCl=NaCl+H2O

4036.5

4gz

404g=36.5zz=3.65g