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例谈高考化学图表信息题的解题技巧

2015-01-12郑志壮

中学教学参考·理科版 2014年12期
关键词:原电池曲线图方程式

郑志壮

图表信息题是历年高考常见题型,旨在考查学生的接受、吸收、整合化学信息的能力以及分析问题和解决化学问题的能力。图表信息题常以数据记录表、曲线图、化工流程图、实验装置图、有机物结构图、有机物合成路线图等形式呈现,提供的信息量远大于文字信息,是高考试题推陈出新之处,也是学生解题思维的瓶颈和失分之处。2014年福建省高考理科综合试卷化学试题中通过分析坐标、图表、流程、转化关系呈现信息的试题一共有15处。下面以试卷中部分图表信息试题为例谈谈图表信息题的解题技巧。

一、敏捷捕捉图表信息,快速转换

将化学原理抽象为数学问题,用数据表、曲线图等形式呈现,思考的关键点在于理清数据信息与曲线的数学意义和化学意义之间的对应关系,切入点在于对数据进行组合、筛选、归纳、综合,敏捷捕捉图表中数据的规律,运用数学工具结合学科知识在图表数据信息和文字信息间快速转换。

【例1】 (2014-12)在一定条件下,N2O分解的部分实验数据如下:

下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是( )。

(注:图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间,c1、c2均表示N2O初始浓度且c1

解析:本题以反应速率、转化率、半衰期为载体,将N2O在一定条件下的分解数据用数据表呈现。解题的关键在于敏捷捕捉数据表蕴含的丰富信息,每个时间段N2O的分解速率都相等,N2O分解是不可逆的,不存在平衡状态,N2O浓度越大,半衰期越长,转化率越低。结合图像坐标中的横、纵坐标的量,数据信息与图像信息的转换,可得A项正确,B、C、D项错误。【例2】 (2014-23节选)元素周期表中第VIIA族元素的单质及其化合物的用途广泛。

……

(4)一定条件,在水溶液中1molCl-、ClO-x(x=1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如右上图所示。

①D是 (填离子符号)。

②B→A+C反应的热化学方程式为 (用离子符号表示)。

解析:本题的信息呈现形式新颖,命题者将氯元素化合价和相对能量这两个数据信息以直角坐标系曲线形式呈现,解题时需要将ClO-x(x=1,2,3,4)的信息与曲线变化趋势相结合,可得A为Cl-、B为ClO-、C为ClO-3、D中Cl元素呈+7价为ClO-4,A→B+C的方程式是3ClO-→2Cl-+ClO-3,再利用曲线图中ClO-、Cl-、ClO-3的能量数据,用生成物的总能量减去反应物的总能量,得出反应放出热量为ΔH=-60kJ·mol-1×2+(63-60)kJ·mol-1=-117kJ·mol-1,当然书写出热化学反应方程式时还应标注ClO-、Cl-、ClO-3所处状态(aq),因此热化学方程式为:

二、吸收、整合图表信息,有序迁移

用装置图、曲线图、表格和流程等多样化的图表信息呈现方式来创设试题的问题情境,思考的重点在于准确吸取图表信息,与已掌握的知识融会贯通,使之网络化,难点在于对隐含图表信息的挖掘,对网络化知识有目的、导向明确、线索清晰的有序迁移应用。

【例3】 (2014-11)某原电池装置如右图所示,电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl。下列说法正确的是( )。

A.正极反应为AgCl+e-=Ag+Cl-

B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成

C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变

D.当电路中转移0.01mole-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子

解析:本题是考查原电池知识的常规试题,精妙之处在于原电池示意图的交换膜两侧都是盐酸,隐含通过阳离子交换膜的有H+以及负极产生Ag+等信息,对原电池反应的本质是氧化还原反应的已有知识进行加工,形成解题特定的知识网络并迁移应用。仔细阅读原电池示意图,确定左边是负极,右边是正极,阳离子交换膜两侧都是盐酸,得出两极电极反应式如下:(-)Ag-e-=Ag+,Ag++C1-=AgCl,即Ag-e-+C1-=AgCl;(+)Cl2+2e-=2C1-。A错。交换膜左侧溶液中有大量白色沉淀生成,故B错。用NaCl溶液代替盐酸,通过交换膜的H+就换成Na+,电池总反应不变,故C错。当电路中转移0.01mole-时,生成0.01molAg+,同时消耗0.01molC1-,并有0.01molH+通过交换膜,交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子,故D错。

【例4】 (2014-24节选)铁及其化合物与生产、生活关系密切。

(1)右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

①该电化腐蚀称为 。

②图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是 (填字母)。

(2)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下:

①步骤I若温度过高,将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为 。

②步骤II中发生反应:4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O=2Fe2O3·nH2O+8HNO3,反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2,该反应的化学方程式为 。

③上述生产流程中,能体现“绿色化学”思想的是 (任写一项)。

解析:该题以铁及其化合物在生产、生活中的应用为主线设置情境。命题者设置两个思维误区:一是铁闸在海水中不同部位腐蚀剖面示意图中,提供钢铁在海水(中性环境)中发生吸氧腐蚀的A、B、C、D四个区域,C区腐蚀最严重的信息,进而误导考生得出C区生成铁锈最多的错误结论。正确的思路是将钢铁吸氧腐蚀生成铁锈需要氧气参与的信息,与图像信息中B区海水氧气浓度最大的隐含信息整合,得出B区生成铁锈最多的结论。二是流程图中提供步骤Ⅱ产生的HNO3与铁反应转化成NH4NO3的信息,与学生固有的金属与硝酸反应生成硝酸盐、氮氧化物和水的信息产生矛盾冲突,给化学方程式的书写设置思维障碍。

综上所述,图表信息题从多角度考查基础知识、基本研究方法和化学学习能力,具有较强的综合性,解题的技巧是准确提取图表信息,与学生认知的基础知识一起加工、重组、整合,形成新情境下的知识网络,进而提出解决问题的方案。

(责任编辑 罗 艳)

图表信息题是历年高考常见题型,旨在考查学生的接受、吸收、整合化学信息的能力以及分析问题和解决化学问题的能力。图表信息题常以数据记录表、曲线图、化工流程图、实验装置图、有机物结构图、有机物合成路线图等形式呈现,提供的信息量远大于文字信息,是高考试题推陈出新之处,也是学生解题思维的瓶颈和失分之处。2014年福建省高考理科综合试卷化学试题中通过分析坐标、图表、流程、转化关系呈现信息的试题一共有15处。下面以试卷中部分图表信息试题为例谈谈图表信息题的解题技巧。

一、敏捷捕捉图表信息,快速转换

将化学原理抽象为数学问题,用数据表、曲线图等形式呈现,思考的关键点在于理清数据信息与曲线的数学意义和化学意义之间的对应关系,切入点在于对数据进行组合、筛选、归纳、综合,敏捷捕捉图表中数据的规律,运用数学工具结合学科知识在图表数据信息和文字信息间快速转换。

【例1】 (2014-12)在一定条件下,N2O分解的部分实验数据如下:

下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是( )。

(注:图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间,c1、c2均表示N2O初始浓度且c1

解析:本题以反应速率、转化率、半衰期为载体,将N2O在一定条件下的分解数据用数据表呈现。解题的关键在于敏捷捕捉数据表蕴含的丰富信息,每个时间段N2O的分解速率都相等,N2O分解是不可逆的,不存在平衡状态,N2O浓度越大,半衰期越长,转化率越低。结合图像坐标中的横、纵坐标的量,数据信息与图像信息的转换,可得A项正确,B、C、D项错误。【例2】 (2014-23节选)元素周期表中第VIIA族元素的单质及其化合物的用途广泛。

……

(4)一定条件,在水溶液中1molCl-、ClO-x(x=1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如右上图所示。

①D是 (填离子符号)。

②B→A+C反应的热化学方程式为 (用离子符号表示)。

解析:本题的信息呈现形式新颖,命题者将氯元素化合价和相对能量这两个数据信息以直角坐标系曲线形式呈现,解题时需要将ClO-x(x=1,2,3,4)的信息与曲线变化趋势相结合,可得A为Cl-、B为ClO-、C为ClO-3、D中Cl元素呈+7价为ClO-4,A→B+C的方程式是3ClO-→2Cl-+ClO-3,再利用曲线图中ClO-、Cl-、ClO-3的能量数据,用生成物的总能量减去反应物的总能量,得出反应放出热量为ΔH=-60kJ·mol-1×2+(63-60)kJ·mol-1=-117kJ·mol-1,当然书写出热化学反应方程式时还应标注ClO-、Cl-、ClO-3所处状态(aq),因此热化学方程式为:

二、吸收、整合图表信息,有序迁移

用装置图、曲线图、表格和流程等多样化的图表信息呈现方式来创设试题的问题情境,思考的重点在于准确吸取图表信息,与已掌握的知识融会贯通,使之网络化,难点在于对隐含图表信息的挖掘,对网络化知识有目的、导向明确、线索清晰的有序迁移应用。

【例3】 (2014-11)某原电池装置如右图所示,电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl。下列说法正确的是( )。

A.正极反应为AgCl+e-=Ag+Cl-

B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成

C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变

D.当电路中转移0.01mole-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子

解析:本题是考查原电池知识的常规试题,精妙之处在于原电池示意图的交换膜两侧都是盐酸,隐含通过阳离子交换膜的有H+以及负极产生Ag+等信息,对原电池反应的本质是氧化还原反应的已有知识进行加工,形成解题特定的知识网络并迁移应用。仔细阅读原电池示意图,确定左边是负极,右边是正极,阳离子交换膜两侧都是盐酸,得出两极电极反应式如下:(-)Ag-e-=Ag+,Ag++C1-=AgCl,即Ag-e-+C1-=AgCl;(+)Cl2+2e-=2C1-。A错。交换膜左侧溶液中有大量白色沉淀生成,故B错。用NaCl溶液代替盐酸,通过交换膜的H+就换成Na+,电池总反应不变,故C错。当电路中转移0.01mole-时,生成0.01molAg+,同时消耗0.01molC1-,并有0.01molH+通过交换膜,交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子,故D错。

【例4】 (2014-24节选)铁及其化合物与生产、生活关系密切。

(1)右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

①该电化腐蚀称为 。

②图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是 (填字母)。

(2)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下:

①步骤I若温度过高,将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为 。

②步骤II中发生反应:4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O=2Fe2O3·nH2O+8HNO3,反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2,该反应的化学方程式为 。

③上述生产流程中,能体现“绿色化学”思想的是 (任写一项)。

解析:该题以铁及其化合物在生产、生活中的应用为主线设置情境。命题者设置两个思维误区:一是铁闸在海水中不同部位腐蚀剖面示意图中,提供钢铁在海水(中性环境)中发生吸氧腐蚀的A、B、C、D四个区域,C区腐蚀最严重的信息,进而误导考生得出C区生成铁锈最多的错误结论。正确的思路是将钢铁吸氧腐蚀生成铁锈需要氧气参与的信息,与图像信息中B区海水氧气浓度最大的隐含信息整合,得出B区生成铁锈最多的结论。二是流程图中提供步骤Ⅱ产生的HNO3与铁反应转化成NH4NO3的信息,与学生固有的金属与硝酸反应生成硝酸盐、氮氧化物和水的信息产生矛盾冲突,给化学方程式的书写设置思维障碍。

综上所述,图表信息题从多角度考查基础知识、基本研究方法和化学学习能力,具有较强的综合性,解题的技巧是准确提取图表信息,与学生认知的基础知识一起加工、重组、整合,形成新情境下的知识网络,进而提出解决问题的方案。

(责任编辑 罗 艳)

图表信息题是历年高考常见题型,旨在考查学生的接受、吸收、整合化学信息的能力以及分析问题和解决化学问题的能力。图表信息题常以数据记录表、曲线图、化工流程图、实验装置图、有机物结构图、有机物合成路线图等形式呈现,提供的信息量远大于文字信息,是高考试题推陈出新之处,也是学生解题思维的瓶颈和失分之处。2014年福建省高考理科综合试卷化学试题中通过分析坐标、图表、流程、转化关系呈现信息的试题一共有15处。下面以试卷中部分图表信息试题为例谈谈图表信息题的解题技巧。

一、敏捷捕捉图表信息,快速转换

将化学原理抽象为数学问题,用数据表、曲线图等形式呈现,思考的关键点在于理清数据信息与曲线的数学意义和化学意义之间的对应关系,切入点在于对数据进行组合、筛选、归纳、综合,敏捷捕捉图表中数据的规律,运用数学工具结合学科知识在图表数据信息和文字信息间快速转换。

【例1】 (2014-12)在一定条件下,N2O分解的部分实验数据如下:

下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是( )。

(注:图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间,c1、c2均表示N2O初始浓度且c1

解析:本题以反应速率、转化率、半衰期为载体,将N2O在一定条件下的分解数据用数据表呈现。解题的关键在于敏捷捕捉数据表蕴含的丰富信息,每个时间段N2O的分解速率都相等,N2O分解是不可逆的,不存在平衡状态,N2O浓度越大,半衰期越长,转化率越低。结合图像坐标中的横、纵坐标的量,数据信息与图像信息的转换,可得A项正确,B、C、D项错误。【例2】 (2014-23节选)元素周期表中第VIIA族元素的单质及其化合物的用途广泛。

……

(4)一定条件,在水溶液中1molCl-、ClO-x(x=1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如右上图所示。

①D是 (填离子符号)。

②B→A+C反应的热化学方程式为 (用离子符号表示)。

解析:本题的信息呈现形式新颖,命题者将氯元素化合价和相对能量这两个数据信息以直角坐标系曲线形式呈现,解题时需要将ClO-x(x=1,2,3,4)的信息与曲线变化趋势相结合,可得A为Cl-、B为ClO-、C为ClO-3、D中Cl元素呈+7价为ClO-4,A→B+C的方程式是3ClO-→2Cl-+ClO-3,再利用曲线图中ClO-、Cl-、ClO-3的能量数据,用生成物的总能量减去反应物的总能量,得出反应放出热量为ΔH=-60kJ·mol-1×2+(63-60)kJ·mol-1=-117kJ·mol-1,当然书写出热化学反应方程式时还应标注ClO-、Cl-、ClO-3所处状态(aq),因此热化学方程式为:

二、吸收、整合图表信息,有序迁移

用装置图、曲线图、表格和流程等多样化的图表信息呈现方式来创设试题的问题情境,思考的重点在于准确吸取图表信息,与已掌握的知识融会贯通,使之网络化,难点在于对隐含图表信息的挖掘,对网络化知识有目的、导向明确、线索清晰的有序迁移应用。

【例3】 (2014-11)某原电池装置如右图所示,电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl。下列说法正确的是( )。

A.正极反应为AgCl+e-=Ag+Cl-

B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成

C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变

D.当电路中转移0.01mole-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子

解析:本题是考查原电池知识的常规试题,精妙之处在于原电池示意图的交换膜两侧都是盐酸,隐含通过阳离子交换膜的有H+以及负极产生Ag+等信息,对原电池反应的本质是氧化还原反应的已有知识进行加工,形成解题特定的知识网络并迁移应用。仔细阅读原电池示意图,确定左边是负极,右边是正极,阳离子交换膜两侧都是盐酸,得出两极电极反应式如下:(-)Ag-e-=Ag+,Ag++C1-=AgCl,即Ag-e-+C1-=AgCl;(+)Cl2+2e-=2C1-。A错。交换膜左侧溶液中有大量白色沉淀生成,故B错。用NaCl溶液代替盐酸,通过交换膜的H+就换成Na+,电池总反应不变,故C错。当电路中转移0.01mole-时,生成0.01molAg+,同时消耗0.01molC1-,并有0.01molH+通过交换膜,交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子,故D错。

【例4】 (2014-24节选)铁及其化合物与生产、生活关系密切。

(1)右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

①该电化腐蚀称为 。

②图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是 (填字母)。

(2)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下:

①步骤I若温度过高,将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为 。

②步骤II中发生反应:4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O=2Fe2O3·nH2O+8HNO3,反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2,该反应的化学方程式为 。

③上述生产流程中,能体现“绿色化学”思想的是 (任写一项)。

解析:该题以铁及其化合物在生产、生活中的应用为主线设置情境。命题者设置两个思维误区:一是铁闸在海水中不同部位腐蚀剖面示意图中,提供钢铁在海水(中性环境)中发生吸氧腐蚀的A、B、C、D四个区域,C区腐蚀最严重的信息,进而误导考生得出C区生成铁锈最多的错误结论。正确的思路是将钢铁吸氧腐蚀生成铁锈需要氧气参与的信息,与图像信息中B区海水氧气浓度最大的隐含信息整合,得出B区生成铁锈最多的结论。二是流程图中提供步骤Ⅱ产生的HNO3与铁反应转化成NH4NO3的信息,与学生固有的金属与硝酸反应生成硝酸盐、氮氧化物和水的信息产生矛盾冲突,给化学方程式的书写设置思维障碍。

综上所述,图表信息题从多角度考查基础知识、基本研究方法和化学学习能力,具有较强的综合性,解题的技巧是准确提取图表信息,与学生认知的基础知识一起加工、重组、整合,形成新情境下的知识网络,进而提出解决问题的方案。

(责任编辑 罗 艳)

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