内容正文:
策略指导(二) 面对抽象难懂的“曲线图像”,应强化化学图像题的审析技能
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10 mL)。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)=0.1 mol·L-1;根据盐酸溶液体积为10 mL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)=0.1 mol·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10 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中逐滴滴入0.1 mol·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10 mL)。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)=0.1 mol·L-1,通过计算得出氨水浓度为0.1 mol·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0.10 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定20.00 mL浓度均为0.10 mol·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)=10-11
D.点①所示溶液中: c(A-)>c(HA)
解析:选C 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20 mL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;常温下,Ka(HA)==10-11,C正确;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0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定20 mL 0.100 0 mol·L-1 H3PO3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( )
A.H3PO3为二元弱酸
B.当V(NaOH)=20 mL时:c(Na+)>c(H2PO)>c(HPO)>c(H3PO3)
C.滴定过程中,随着NaOH溶液的滴入,水的电离程度逐渐增强
D.当V(NaOH)=40 mL时,c(Na+)=2c(HPO)+2c(H2PO)+2c(H3PO3)
解析:选C 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;当V(NaOH)=20 mL时,溶液显酸性,所以H2PO的电离大于水解,存在c(Na+)>c(H2PO)>c(HPO)>c(H3PO3),B正确;40 mL后随着NaOH溶液的滴入,水的电离程度逐渐减小,C错误;当V(NaOH)=40 mL时,根据物料守恒关系可知:c(N