高考化学图像专题

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高考化学图像专题 一、考纲要求 ‎2012年《考试说明》中（一）对化学学习能力的要求：‎ ‎1.接受、吸收、整合化学信息的能力 ‎(2)能够通过对实际事物、实验现象、实物、模型、图形、图表的观察，以及对自然界、社会、生产、生活中的化学现象的观察，获取有关的感性知识和印象，并进行初步加工、吸收、有序存储的能力。 　　(3)能够从试题提供的新信息中，准确地提取实质性内容，并经与已有知识块整合，重组为新知识块的能力。‎ ‎2.分析问题和解决(解答)化学问题的能力 ‎(2)能够将分析解决问题的过程和成果，用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达，并做出解释的能力。‎ 近年来，在高考化学试题尤其是新课程高考试题中凸现出了一种新的题型 — 动态多变量图像题。‎ 此类试题的主要特点是：‎ ‎(1)图像在一个坐标系上有多个变化量，图像较为复杂；‎ ‎(2)图像中隐含信息量大，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，有效的考查了学生综合分析、推理判断能力。‎ 二、坐标图的特点及解题策略 ‎ 坐标图是用来显示某一变量(应变量)是如何随着另一变量(自变量)而变化的。其优点是不但显示了所测量的点，还可以用来预测一些实验中没有测量的数值。解答时要求首先弄清楚自变量和因变量各代表什么样的化学量，然后根据化学知识分析概念—图象—数量三者之间的关系。‎ ‎ 具体步骤可以概括为“明确坐标”，“分析折点”，“认识曲线”。‎ ‎1、明确坐标 ‎ 明确坐标就是明确横、纵坐标的具体含义，分析出横、纵坐标所示的变量之间的内在联系，明确曲线的意义，找出自变量和因变量，从进行分析和判断。‎ ‎2、分析折点 ‎ 分析折点就是分析坐标图中的关键点，主要有“起点、折点、终点”。‎ ‎3、认识曲线 ‎ ‎ 坐标曲线是物质变化的动态过程的反应，要对某一变化过程有一个正确，全面的理解和掌握，就必须对曲线作全面地分析。‎ 三、常见图像：‎ ‎1、平衡相关图像：‎ ‎（1）v-t图像 浓度对速率的影响 ‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ 平衡移动原因 增大反应物浓度 增大产物浓度 减小产物浓度 减小反应物浓度 平衡移动方向 正向 逆向 正向 逆向 温度对反应速率的影响 ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ 正反应热效应 吸热 放热 吸热 放热 平衡移动原因 升温 升温 降温 降温 平衡移动方向 正向 逆向 逆向 正向 压强对反应速率的影响 反应前后气体体积发生变化 ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ 正向体积变化 减小 增大 增大 减小 平衡移动原因 加压 加压 减压 减压 平衡移动方向 正向 逆向 正向 逆向 反应前后气体体积不变的反应，‎ 平衡增大或减小压强的图像如右图。‎ 注意：加入催化剂的图像与此图中增大 压强图像一致。‎ 从温度、浓度、压强、催化剂等因素影响判断 条件变化 速率变化 平衡变化 速率变化曲线 平衡体系 条件变化 速率变化 平衡变化 速率变化曲线 增大反应物的浓度 v正、v逆均增大，且v正>v逆 正向移动 正反应方向为气体体积增大的放热反应 增大压强或升高温度 v正、v逆均增大，且v逆>‎ v正 逆向移动 减小反应物的浓度 v正、v逆均减小，且 v逆>v正 逆向移动 减小压强或降低温度 v正、v逆均减小，且v正>‎ v逆 正向移动 增大生成物的浓度 v正、v逆均增大，且 v逆>v正 逆向移动 任意平衡或反应前后气体化学计量数和相等的 平衡 正催化剂 或增大压强 v正、v逆同等倍数增大 平衡不移动 减小生成物的浓度 v正、v逆均减小，且 v正>v逆 正向移动 负催化剂或 减小压强 v正、v逆同等倍数减小 ‎（2）某物质的速率、转化率(或百分含量)-时间-温度(或压强)图 T1,P2‎ T2,P2‎ T2,P1‎ t n(Z))‎ 解这类题的关键是：‎ ‎①看清起点、拐点、终点；‎ ‎②先拐先平。例如，在转化率-时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此 时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。‎ ‎　　③遵循“定一议二”原则。‎ ‎④分析引起平衡移动的因素，判断反应是吸热还是放热，反应前后气体体积的变化；以及条件改变时对反应物的转化率（百分含量）的影响。‎ ‎（3）浓度—时间图像 这类图像经常作为写出化学方程式的依据。‎ 也可计算反应物的转化率。‎ 平衡图像问题解题思路：‎ 对于化学反应速率和化学平衡的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：‎ ‎①看图像，认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒夏特列原理挂钩。所谓看图像，是指：一看轴（即横坐标和纵坐标的意义），二看点（即起点、折点、交点和终点），三看线（即线的走向和变化趋势），四看辅助线（如等温线、等压线、平衡线等），五看量的变化（如温度、浓度、压强、转化率、产率、百分含量等的变化趋势）等，这是解题的基础。‎ ‎②紧扣可逆反应的特征，搞清正反应方向是吸热还是放热，体积增大还是减小、不变，有无固体、纯液体物质参加或生成等。 ‎ ‎③看清速率的变化及变化量的大小关系，注意图像的走向是否符合给定的反 应，在条件与变化之间搭桥；也可以根据坐标的数据，判断反应物或生成物在方程式中的系数，或据此求反应速率。‎ ‎④看清起点、拐点、终点，注意图像是否经过“原点”，即是否有“0”项，尤其是特殊点的意义，看清曲线的变化趋势。‎ ‎⑤先拐先平。例如，在转化率-时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。 ‎ ‎⑥定一议二。勒夏特列原理只适用于一个条件的改变，所以图像中有多个变量时，先固定一个量，再讨论另外两个量的关系。‎ ‎⑦注意图像题中物质的转化率与百分含量的关系：某物质的转化率与其“百分数”相反。‎ ‎2、铝化合物相关图像：‎ ‎①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量； 向NaOH溶液中滴加AlCl3 溶液直至过量 ‎0 1 2 3 4‎ n(AlCl3)‎ n[Al(OH)3]‎ ‎0 1 2 3 4‎ n(NaOH)‎ n[Al(OH)3]‎ Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓ Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O ‎1mol 3 mol 1 mol 3 mol 3 mol Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O Al3+ + 3AlO2- + 6H2O = 4Al(OH)3↓‎ ‎1 mol 1 mol 1 mol 3 mol ‎0 1 2 3 4‎ n(NaAlO2 )‎ n[Al(OH)3]‎ ‎②向NaAlO2溶液中滴加HCl溶液直至过量； 向HCl溶液中滴加NaAlO2 溶液直至过量 ‎0 1 2 3 4‎ n[Al(OH)3]‎ n(HCl)‎ AlO2- + H+ + H2O = Al(OH)3 ↓ 4H+ + AlO2- = Al3+ + 2H2O ‎1 mol 1 mol 1 mol 4mol 1mol 1mol ‎3H+ + Al(OH)3 = Al3+ + 3H2O Al3+ + 3AlO2- + 6H2O = 4Al(OH)3↓‎ ‎3 mol 1 mol 1 mol 3mol ‎③向HCl酸化的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量 n(NaOH)‎ n[Al(OH)3]‎ H+ + OH- = H2O Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓ ‎ ‎1mol 3mol 1mol ‎ Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O ‎ ‎1mol 1mol ‎ 相当于①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直 至过量中图像整体向右平移。‎ ‎④向含Mg2+、Al3+各1mol的混合溶液中滴加NaOH溶液直至过量 Al(OH)3、 Mg(OH)2‎ Mg(OH)2‎ n(NaOH)‎ ‎0 1 2 3 4 5 6‎ n(沉淀)总 Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2↓‎ ‎ 1mol 2mol Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓ ‎ ‎1mol 3 mol 1mol ‎ Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O ‎ ‎1mol 1mol ‎ 实验操作 实验现象 反应原理 坐标图像 ‎1、往AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量 Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓‎ Al(OH)3+OH- = AlO+ 2H2O ‎2、往NaOH溶液中加入 AlCl3溶液至过量 Al3+ + 4OH- = AlO+ 2H2O Al3++3AlO+6H2O=4Al(OH)3↓‎ ‎3、往NaAlO2溶液中加入稀盐酸至过量 AlO+ H+ + H2O =Al(OH)3↓‎ Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O ‎4、往稀盐酸溶液中加入NaAlO2至过量 AlO+4H+ = Al3+ +2H2O Al3++3AlO+6H2O=4Al(OH)3↓‎ ‎5、往NaAlO2和NaOH混合溶液中加入HCl溶液至过量 OH-+H+ = H2O AlO+ H+ + H2O =Al(OH)3↓‎ Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O ‎6、往AlCl3溶液中滴加入氨水至过量 Al3+ + 3NH3·H2O = Al(OH)3↓+3 NH4+‎ ‎7、往AlCl3溶液中加入NaAlO2溶液 Al3++3AlO+ 6H2O=4Al(OH)3↓‎ ‎8、往NaAlO2溶液中加入AlCl3溶液 Al3++3AlO+6H2O= 4Al(OH)3↓‎ ‎9、往NaAlO2溶液中通入CO2 (或过量)‎ ‎2AlO+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-‎ 或AlO+CO2 +2H2O =‎ Al(OH)3↓+HCO32-‎ ‎10、往AlCl3和HCl混合溶液中加NaOH至过量 OH-+H+ = H2O Al3+ + 3OH- = Al(OH)3 ↓‎ Al(OH)3 + OH- = AlO ‎+ 2H2O ‎11、往Al3+、Mg2+、H+各1mol的混合溶液中加NaOH溶液至过量 OH-+H+ = H2O Al3+ + 3OH- = Al(OH)3 ↓‎ Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2 ↓‎ Al(OH)3 + OH-‎ = AlO2- + 2H2O ‎12、往OH- 、AlO2- 、Mg(OH)2各1mol的混合溶液中加入盐酸至过量 OH-+H+ = H2O AlO+ + H2O =Al(OH)3↓‎ Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O Mg(OH)2+2H+ = Mg2+ +2H2O 解答此类题注意“三看、一守恒”‎ 一看坐标：弄清横、纵坐标的意义 二看拐点：即关键点，如刚开始产生沉淀，生成沉淀量最大值，沉淀量最小值，沉淀恰好完全消失等 三看比值：即通过分析每个阶段所发生的反应，根据方程式的计量系数得出结论。‎ 电荷守恒（元素守恒）：当沉淀的量恰好达到最大值时，溶液中的离子最少，可以分析此时溶液中的溶质求解某些问题。‎ ‎3、溶液稀释 ‎（1）强酸（碱）、弱酸（碱）稀 （2）中和滴定pH变化图 释后pH变化 注意起始点和关键点（pH=7，恰好完全反应）‎ 强酸（碱）变化大，弱酸（碱）变化小。 （图为NaOH滴定醋酸）‎ ‎（3）醋酸溶液稀释 注意，若为冰醋酸，初始导电能力为0.‎ 此类题中，要注意溶液导电能力与溶液 中离子数目有关，离子数目越多，导电 能力越强，反之越弱。若离子数目为0‎ ‎（忽略水的电离，一般认为水不导电）‎ 则导电能力为0.‎ ‎4、反应过程中的能量变化 吸热反应 放热反应 此类图像，要注意分清楚活化能（如右图中的E1）、反应热（如左图中所示）及有无催化剂。催化剂只降低活化能，不影响反应热。‎ 四、模拟练习 N2+3H2‎ ‎2NH3‎ ‎92.4kJ 能量 反应过程 ‎2N2+6H2‎ ‎4NH3‎ ‎184.8kJ 能量 反应过程 ‎1、已知N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=—92.4 kJ/mol，现将4 molN2和10 mol H2充入一体积可变的密闭容器中，反应达到平衡后，H2的转化率是60％。下列关于该反应过程中能量变化的示意图正确的是（ ）‎ ‎2N2+6H2‎ ‎4NH3‎ ‎184.8kJ 能量 反应过程 N2+3H2‎ ‎2NH3‎ ‎92.4kJ 能量 反应过程 A B C D ‎2、将pH相同的三种酸性溶液露置于空气中一段时间后，溶液的ｐH随时间的变化情况如图所示：则a、b、c三种溶液分别可能为：‎ A．H2S溶液、稀H2SO4溶液、H2SO3溶液 B．氯水、稀HNO3溶液、NH4Cl溶液 C．H2SO3溶液、稀HCl溶液、氯水 D．H2S溶液、浓盐酸、H2SO3溶液 ‎3、(2012九江市第一次统考)对于可逆反应下列研究目的和示意图相符的是 （ ）‎ ‎4、.(2012届浙江省宁波市八校高三下学期期初)关于下列各图的叙述，正确的是 ‎ A．甲表示2molH2（g）所具有的能量一定比2mol气态水所具有的能量多483.6kJ B．乙表示恒温恒容条件下发生的可逆反应2NO2 N2O4（g）中，各物质的浓度与其消耗速率之间的关系，其中交点A对应的状态为化学平衡状态 C．丙表示A、B两物质的溶解度随温度变化情况，将t‎1℃‎时的A、B饱和溶液分别由 t‎1℃‎升温至t‎2℃‎时，溶质的质量分数B>A D．丁表示常温下，稀释HA、HB两种酸的稀溶液时，溶液pH随加水量的变化，则同温同浓度的NaA溶液的pH小于NaB溶液的pH ‎5、（2012黄冈第二次联考）某溶液中可能含有H＋、Na＋、NH4＋、Mg2＋、Fe3＋、Al3＋、SO42-、CO32-等离子。当向该溶液中加入一定物质的量浓度的NaOH溶液时，发现生成沉淀的物质的量随NaOH溶液的体积变化的图像如图所示，下列说法正确的是( ) ‎ A．原溶液中含有的阳离子是H＋、NH4＋、Mg2＋、Al3+‎ B．原溶液中含有的Fe3＋和Al3＋的物质的量之比为1：1‎ C．原溶液中一定含有SO42－和Na＋‎ D．反应最后形成的溶液中溶质只有Na2SO4‎ ‎6、一定条件下，在‎2 ‎L的密闭容器中，发生反应：aA(g)+B(g)cC(g)，A、B、C物质的量变化如图所示。4 min时，改变反应条件，5 ‎ B ‎0.4‎ ‎0‎ n/mol ‎0.2‎ ‎0.6‎ ‎0.8‎ ‎1.0‎ ‎1.2‎ ‎2‎ ‎4‎ ‎5‎ t/min C C B A A min时达到新的平衡。下列说法中正确的是( )‎ A．2 min时，B的转化率为75%。‎ B．3 min时，该条件下的平衡常数K=。‎ C．0~2 min内，C的平均反应速率为 ‎0.1 mol·L-1·min-1。‎ D．4 min时，改变的条件是减小C的物质的量。‎ ‎7、(2012唐山一中五校联考)在200 mL含Mg2+、Al3+、NH4+、H+、Cl－离子的溶液中，逐滴加入5 mol•L－1 NaOH溶液，所加NaOH溶液的体积(mL)与产生沉淀的物质的量(mol)关系如图所示。下列叙述不正确的是：( )‎ A．x – y = 0.01 mol ‎ B．原溶液中c(Cl－)=0.75 mol·L－1‎ C．原溶液的pH=1 ‎ D．原溶液中n(Mg2+)∶n(Al3+)=5∶1‎ ‎8、（2012合肥二模）下列各项表述与示意图一致的是 A. 图①表示向AlCl3溶液中滴入NaOH溶液，沉淀质量变化 B. 图②表示‎250C时，用盐酸滴定NaOH溶液，溶液的PH随加人酸体积的变化 C. 图③表示向Na2CO3稀溶液中滴入稀HCl，产生气体的量随加人盐酸量的变化关系 D. 图④中曲线表示合成氨反应组分浓度随时间的变化关系 ‎9、（2012湖南师大附中七次月考）室温下，将1.000mol·L-1盐酸滴入20.00 mL 1.000mol·L-1氨水中，溶液pH和温度随加入盐酸体积变化曲线如右图所示。‎ 下列有关说法正确的是 ‎ A．a点由水电离出的c(H+)=1.0×10-14mol·L-1‎ ‎ B．b点：c(NH+4)+c(NH3·H2O)=c(Cl—)‎ ‎ C．d点后，溶液温度略下降的主要原因是NH3·H2O电离吸热 D．c点：c(Cl—)=c(NH+4)‎ ‎10、（2012威海一模）化学中常用图像直观地描述化学反应的进程或结果。下列图像描述正确的是 ‎11、（2012浙江浙南、浙北部分学校三月联考）常温下，向20mL某盐酸溶液中逐滴加入0.1mol∙L-1的氨水，溶液pH的变化与加入氨水的体积关系如图所示，下列叙述正确的是 A．盐酸的物质的量浓度为1mol∙L-1‎ B．在①、②之间的任意一点：c(Cl-)>c(NH4+)，c(H+)>c(OH-)‎ C．在点②所示溶液中：‎ ‎ c(NH4+)=c(Cl-)>c(OH-)=c(H+)，且V<20‎ D．在点③所示溶液中：由水电离出的c(OH-)>10-7mol∙L-1‎ ‎12、（2012北京西城区一模）用CO合成甲醇（CH3OH）的化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0，按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如右下图所示。下列说法正确的是 A．温度：‎ T1＞T2＞T3‎ B．正反应速率：‎ υ(a)＞υ(c)‎ υ(b)＞υ(d)‎ C．平衡常数：‎ K(a)＞K(c) ‎ K(b)=K(d)‎ D．平均摩尔质量：‎ M(a)＜M(c)‎ M(b)＞M(d)‎ ‎13、（2012福建龙岩质检）T℃、‎2L密闭容器中某一反应不同时刻各物质的量如图（E为固体，其余为气体）。‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）写出该反应的化学方程式 ‎ ‎（2）反应开始至3 min时，用D表示的平均反应速率为 mol·L-1·min-1。‎ ‎（3）T℃时，该反应的化学平衡常数K= 。‎ ‎（4）第6min时，保持温度不变，将容器的体积缩小至原来的一半，重新达到平衡后，D的体积分数为 。‎ ‎（5）另有一个‎2L的密闭容器，T℃、某一时刻时，容器中各物质的量如下表所示：‎ 此时v（正） v（逆）（填“大于”或“等于”或“小于”）。‎ ‎14、（2012江西上饶一模）能源问题是人类社会面临的重大课题，日本大地震引起的核泄漏事故引起了人们对核能源的恐慌。而甲醇是未来重要的绿色能源之一。‎ ‎（1）已知：在‎25℃‎、101kPa下，‎1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22．68ｋＪ。请写出甲醇燃烧的热化学方程式。 。‎ ‎（2）目前有科学家在一定条件下利用水煤气（CO＋H2）合成甲醇： ‎ 甲醇的物质的量与反应温度的关系如图所示： ‎ ‎①合成甲醇反应的△H 0。（填“＞”、‎ ‎“＜”或“＝”） ‎ ‎②其它条件不变，将E点的容积压缩到原来 的1／2，正反应速率加快，逆反应速率 。‎ ‎（填“加快”、“减慢”、“不变”），重新平衡时犮（CH3OH）／c（CO） 。（填“增大”、“减小”或“不变”） ‎ ‎③‎230℃‎时，平衡常数Ｋ＝1。若其它条件不变，将温度升高到‎450℃‎时，达到平衡时，K L。（填“＞、＜或＝”） ‎ ‎（3）下列有关甲醇的说法正确的是 ‎ A．甲醇能使蛋白质变性 ‎ B．甲醇能发生消去反应 ‎ C．甲醇不能被催化氧化 D．甲醇与钠反应比水与钠反应剧烈 ‎（4）利用甲醇燃料电池设计如右图所示的装置： ‎ 写出a极的电极反应式 。‎ 参考答案 ‎1、C 2、A 3、C ‎4、D 【解析】甲表示2molH2和1molO2的总能量比2mol气态水所具有的能量多483.6kJ，A项不正确；乙图中的交点A是NO2和N2O4的消耗速率相等点，但是该反应并未达到平衡，B项不正确；丙图因两溶液均为t1下的饱和溶液，故二者质量分数相等，升高温度溶液的质量分数不改变，C项错误。‎ ‎5、B【解析】NaOH与阳离子的反应顺序为H＋、(Mg2＋、Fe3＋、Al3＋) 、NH4＋‎ ‎。由图像可知，滴入氢氧化钠的过程中发生了四种反应：开始一个单位是中和，接下来的六个单位是沉淀反应，再接下来的两个单位是NH4＋与氢氧根离子反应，最后一个单位是氢氧化铝的溶解，由此确定生成氢氧化铝需要的氢氧化钠为三个单位，另外三个单位的氢氧化钠生成的是氢氧化铁沉淀(由图像可知两种沉淀的物质的量相同，因此两种离子的价态一样)，故B正确；有Al3＋则没有CO32-，因此可以确定有H＋、NH4＋、、Fe3＋、Al3＋、SO42-(溶液一定是电中性的)，故A错；一定没有Mg2＋、CO32-，Na＋不能确定，故C错；反应最后形成的溶液中含有的溶质为Na2SO4和NaAlO2，故D项错误。‎ ‎6、D 解析：由图像可知，0~2 min内反应消耗A 0.4 mol，生成C 0.2 mol，故a：b=2：1，即化学计量数a=2，b=1。当消耗A 0.4 mol时，消耗B 0.2 mol，故B的初始量为0.8 mol，B的转化率为25%，A错。3 min时，该条件下的平衡常数K==，B错。0~2 min内，C的平均反应速率为：=0.05 mol·L-1·min-1，故C错。4 min时，若改变的条件是压强或温度，平衡向正方向移动，则C的物质的量增大，平衡向逆方向移动，则A、B的物质的量增大，由图像A、B、C物质的量都减小可知，改变的条件必为减小C的物质的量，此时平衡正向移动，A、B物质的量也减小，D正确。‎ ‎7、B 8、D 9、D 10、C 11、B 12、C ‎13、‎ ‎14、（1）CH3OH（l）+3/2O2（g）CO2（g）+2H2O（l）；ΔH=－725．8 kJ·mol-1 ‎ ‎（2）①<   ②加快   增大 ③ < （8分）‎ ‎（3）A （2分）‎ ‎（4） O2+4e- +2H2O-==4OH- （2分）‎