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下篇专题2第四讲图像、图表及数据分析题


第四讲 图像、图表及数据分析题

(1)图表是高考试题的数字化语言,用图表表述化学反应过程或者呈现信息情景是近几 年高考化学综合试题常见的表达方式。 它往往拥有较大的信息存储量, 能够很全面地考查学 生分析、比较、概括和归纳问题的能力。 (2)图像是高考试题的形象化语言,化学图像题是一种利用数学中的二维图像来描述化 学问题的题型,它体现了数学方法在解决化学问题中的应用。它考查范围广,中学化学中的 所有内容,如元素化合物、化学基本概念和基本理论、化学实验、化学计算等均可以用此方 法进行考查。近几年这种数形结合的试题频频出现,成了高考的热点题型。图像是题目的主 要组成部分,把所要考查的知识简明、直观、形象地寓于坐标曲线上。

(1)理解图像、表格中数字的意义,巧妙地将表格语言转换成化学语言。 (2)理顺图像、表格中数据间的变化趋势,联系相关的化学知识,寻找其中的变化规律, 快速准确地解决问题。

范 例

审题指导

(19 分)采用 32%~35%的 FeCl3 溶液腐蚀印刷线路板上的金属铜,腐蚀废液 中主要含有 CuCl2、FeCl2 和 HCl 等溶质。 (1)用 FeCl3 溶液溶解印刷线路板上金属铜的离子 1 方程式为 _________________________________________________________________ _______。 (2)工业上两种回收腐蚀废液中铜的方法如下: 第一种:电解腐蚀废液回收铜,阳极(石墨)2 的电极反应可表示为 _________________________________________________________________ _______。 第二种:用铁粉置换腐蚀废液中的铜。 ①用铁粉回收铜的实验操作:加入过量 3 铁粉,充分搅拌,过滤 3。 ________________________________;__________________________; ____________________________。 ②科学家对铁置换铜的工艺有如下研究: 分别在 a、b、c 三种条件下回收腐蚀废液中的铜,取充分反应后的粉末各 - 3.000 g 分别放入甲、 乙、 丙三个烧杯中, 再加入 100 mL 0.5 mol· L 1 的硫酸, 水浴加热(70 ℃),搅拌,进行除铁处理。分别在第 10、20、30、40、50 min 时,用吸管移取 0.5 g 左右的铜试样于试管内,测定铜粉中铁的含量(质量 分数),其结果如下图所示。

1 看准要求 + 2 注意:Fe2 、 - - Cl 、OH 在该 条件下的放电 顺序 3 注意滤渣的 成分(Fe 和 Cu) 实验操作顺序 应为盐酸酸溶 →过滤→洗涤 →干燥 4 读图像: ①纵坐标、横 坐标的含义 ②A、B、C 坐 标的含义 ③a、b、c 代表 的意义 a 代表的除铁 效率高 5 含铁质量: 3.000 g×4.000%= 0.120 0 g。 设溶 解 Fe 的质量为 4 x,根据 Cu 守 你认为除铁效果最好的是________(填“a”、“b”或“c”),其原因是 恒得:3.000 _________________________________________________________________ g×(100.0- _______。 2.500)%= ③用还原铁粉 5 处理腐蚀废液得到的 3.000 g 铜粉中含铁的质量为 (3.000 g- ____________;第 10 min 时,乙烧杯 5 中溶解掉的 Fe 的质量为________。 x)×(100.0- (3)工业上也可用腐蚀废液制备 CuCl2· 2H2O,从而对废液进行利用,其工艺 1.000)%, 流程如下: x≈0.045 45 g 6 看流程, 读表 格: 根据 Fe(OH)2、 Cu(OH)2、 部分阳离子以氢氧化物 Fe(OH)3 开始 形式沉淀时溶液的 pH 见下表: 沉淀及完全沉 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cu(OH)2 沉淀物 淀的 pH,加入 2.3 7.5 4.7 开始沉淀 试剂 NaClO 把 4.1 9.7 6.7 完全沉淀 + Fe2 氧化成 Fe3 ①试剂 A 最好应选用______________(填写字母代号),理由是 + ,调节 pH, _________________________________________________________________ + 使 Fe3 完全沉 _______。 + 淀,而 Cu2 不 a.浓硫酸 b.Cl2 c.NaClO d.NaOH 溶液 ②测定产品中 CuCl2· 2H2O 的质量分数如下:取 2.000 g7 产品,用水溶解后, 沉淀 - 加入 60.00 mL 0.400 0 mol· L 17 的 KI 溶液(足量),充分反应后加入淀粉指示 7 注意有效数 -17 字的处理 剂,用 0.400 0 mol· L Na2S2O3 标准溶液滴定, 耗去此标准液 25.00 mL7 时, + - - - 刚好到达滴定终点(已知:2Cu2 +4I ===2CuI↓+I2,I2+2S2O2 3 ===2I +

S4O2 2H2O 的质量分数为 6 )。此产品中 CuCl2· ______________________________________________。


[标准答案] + + + + - + (1)2Fe3 +Cu===2Fe2 +Cu2 (2 分) (2)Fe2 -e ===Fe3 (2 分) ①在滤渣中加入足量稀盐酸 并搅拌(1 分) 过滤,并用适量蒸馏水洗涤滤渣(1 分) 将滤渣干燥即得铜(1 分) ②a(1 分) 使用细铁粉还原得细铜粉,铜粉颗粒越小,与酸接触的表面积越大,内部的铁与酸反应越快, + 即除铁效率越高(2 分) ③0.120 0 g(2 分) 0.045 45 g(2 分) (3)①c(1 分) NaClO 能将 Fe2 + 3+ 3+ 氧化为 Fe ,且反应能消耗 H ,增大溶液的 pH 使 Fe 沉淀(2 分) ②85.50%(2 分) 续 表 [评分细则] (1)不按要求书写不得分。 + - + (2)写成 2Fe2 -2e ===2Fe3 不扣分。 ①用其他酸溶解,该问不得分。 ②必须强调接触面积大才可得分。 ③有效数字错不得分。 + + (3)①氧化 Fe2 、消耗 H 各占 1 分。②有效数字 错不得分。 [得分技巧] 注意答题规范,会做题不失分: (1)看清题目要求,是写离子方程式还是化学方程式?是写名称还是化学式?计算结果是否漏 写单位? (2)注意有效数字的保留要求。 (3)文字表述题的要点是否全面? 8.用霞石岩(主要成分 Na2O、K2O、Al2O3、SiO2)制碳酸钠、碳酸钾和氧化 铝的工艺流程如下:

已知:NaHCO3 溶液的 pH 约为 8~9,Na2CO3 溶液的 pH 约为 11~12。 溶解过滤工序产生的滤液中含钠、 钾和铝的可溶性盐类, 钙和硅等其他杂质在滤渣霞石 泥中。部分物质的溶解度见下图。

根据题意回答下列问题: (1)固体 M 的化学式是________,X 物质是________。 (2)实验室进行煅烧操作时盛放固体物质的实验仪器是________,滤液 W 中主要含有的 离子有________________________________________________________________________。 (3) 碳 酸 化 Ⅰ 中 发 生 主 要 反 应 的 离 子 方 程 式 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)操作Ⅰ是________(填写名称),操作Ⅱ是________(选填编号)。 a.趁热过滤 b.冷却过滤 c.蒸馏 d.灼烧 (5) 碳 酸 化 Ⅱ 调 整 pH = 8 的 目 的 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________, 产 品 K2CO3 中 最 可 能 含 有 的 杂 质 是 ________________________________________________________________________ (写化学式)。 (6)实验室用下面流程测定产品碳酸钾的纯度, 为提高实验精度, T 试剂最好是________; 操作Ⅲ的名称是________。

解析:煅烧时发生的反应为 CaCO3 + SiO2=====CaSiO3 +CO2↑ ,CaCO3 高温 ,CaO+ CO2↑。 溶解时发生的反应为 CaO+H2O===Ca(OH)2, K2O+H2O===2KOH,Na2O+H2O===2NaOH, - - Al2O3+2OH ===2AlO2 +H2O。 - - 碳酸化Ⅰ发生的主要反应为 2AlO2 +CO2+3H2O===2Al(OH)3↓+CO2 3 (注:不能写成 - HCO3 ,因为此时 pH=11),Al(OH)3 灼烧得到固体 M(Al2O3)。 过滤出 Al(OH)3 固体后,滤液主要溶质为 Na2CO3、K2CO3,根据溶解度曲线,通过蒸 - 发滤液,然后趁热过滤,得到 Na2CO3 固体;通过碳酸化,调整溶液的 pH=8,可以使 CO2 3 - 转化成 HCO3 ,通过冷却结晶,根据溶解度曲线,应析出 KHCO3 晶体,灼烧后得到 K2CO3; 当降温到 10 ℃时,根据溶解度曲线还有 NaHCO3 析出,所以 K2CO3 中含有杂质 Na2CO3; + + - 当把 KHCO3、 Na2CO3 过滤出后, 滤液中主要含有 K 、 Na 、 HCO3 。 (6)中, 应加足量 BaCl2(或 - 2 CaCl2)溶液使 CO3 完全沉淀,通过过滤、洗涤、干燥、称量,重复干燥、称量操作至恒重 来计算 K2CO3 的纯度。 答案:(1)Al2O3 CO2 + + - (2)坩埚 Na 、K 、HCO3 - - (3)2AlO2 +CO2+3H2O===2Al(OH)3↓+CO2 3 (4)蒸发 a (5)将碳酸根转化为碳酸氢根,利于 KHCO3 结晶析出 Na2CO3 (6)足量 BaCl2(或 CaCl2)溶液 恒重操作(重复干燥、称量操作)

高温

题型八 图像、图表及数据分析题 1.(1)二元弱酸是分步电离的,25 ℃时碳酸和草酸的 Ka 如下表: - Ka1=4.3×10 7 H2CO3 - Ka2=5.6×10 11 - Ka1=5.6×10 2 H2C2O4 - Ka2=5.42×10 5

现有下列四种溶液: - A.0.1 mol· L 1 的 Na2C2O4 溶液 - B.0.1 mol· L 1 的 NaHC2O4 溶液 - C.0.1 mol· L 1 的 Na2CO3 溶液 - D.0.1 mol· L 1 的 NaHCO3 溶液 + - 其中 c(H )最大的是________(填字母,下同),c(OH )最大的是________。 (2)某化学实验兴趣小组同学向用大理石和稀盐酸制备 CO2 后的残留液中滴加碳酸钠溶 液,在溶液中插入 pH 传感器,室温下测得 pH 变化曲线如图所示。

刚开始滴入碳酸钠溶液时发生反应的离子方程式为________________________,BC 段 发生反应的离子方程式为____________________。D 点时混合溶液中由水电离产生的 c(OH - - )=________mol· L 1。 - 解析:(1)根据碳酸和草酸的 Ka,可知草酸酸性相对较强,CO3 酸性最弱,发生水解, 碱性最强。 (2)用大理石和稀盐酸制二氧化碳的残留液的主要成分为 CaCl2 和多余的酸, 加入 + 2- 2+ 2- 碳酸钠溶液, 先发生反应 2H +CO3 ===H2O+CO2↑, 再发生反应 Ca +CO3 ===CaCO3↓; - + - - - - D 点由于 CO2 水解溶液显碱性,溶液的 pH = 10 ,得 c (H )=10 10 mol· L 1,c(OH )=10 4 3 -1 - -4 -1 mol· L ,即水电离产生的 c(OH )=10 mol· L 。 + - - 2+ 2- 答案:(1)B C (2)2H +CO2 10 4 3 ===H2O+CO2↑ Ca +CO3 ===CaCO3↓ 2.已知:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=Q kJ/mol,其平衡常数随温度变 化如下表所示: 400 500 850 温度/℃ 9.94 9 1 平衡常数 请回答下列问题: (1)上述反应的化学平衡常数表达式为__________。该反应的 Q________(填“>”或“<”)0。 (2)850 ℃时在体积为 10 L 反应器中,通入一定量的 CO(g)和 H2O(g),发生上述反应, CO(g)和 H2O(g)浓度变化如图所示, 则 0~4 min 时平均反应速率 v(CO)=________________。

(3)若在 500 ℃时进行,且 CO、H2O(g)的起始浓度均为 0.020 mol/L,该条件下,CO 的 最大转化率为________。 (4)若在 850 ℃时进行, 设起始时 CO 和 H2O(g)共为 1 mol, 其中水蒸气的体积分数为 x, 平衡时 CO 的转化率为 y,试推导 y 随 x 变化的函数关系式为________。 Δc 解析:(1)温度越高,K 值越小,说明正反应为放热反应。(2)由 v= 可求。 Δt (3)应用三段式求解如下: CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+H2(g) 起始浓度 (mol/L) 0.020 0.020 0 0

x x x x ?mol/L? 平衡浓度 (mol/L) 0.020-x 0.020-x x x c?CO2?· c?H2? x2 K= = =9, c?CO?· c?H2O? ?0.020-x?2 解得 x=0.015,可求出转化率。 (4)利用三段式进行推导如下: CO(g) + H2O(g) CO2(g)+H2(g) 起始浓度 1-x x 0 0 ?mol/L? 转化浓度 y(1-x) y(1-x) y(1-x) y(1-x) ?mol/L? 平衡浓度 ?1-x??1-y? x-y(1-x) y(1-x) y(1-x) ?mol/L? [y?1-x?]2 c?CO2?· c?H2? K= = =1,化简可得 y=x。 c?CO?· c?H2O? ?1-x??1-y?[x-y?1-x?] c?CO2?· c?H2? 答案:(1)K= < (2)0.03 mol/(L· min) (3)75% (4)y=x c?CO?· c?H2O? 3.(2015· 福建厦门高三第一学期质量检测)铬铁矿主要成分为 FeO· Cr2O3,含有 SiO2、 Al2O3 等杂质。实验室中用铬铁矿制备红矾钠晶体(Na2Cr2O7· 2H2O)的流程如图所示:

转化浓度

煅烧时反应为 4FeO· Cr2O3+7O2+20NaOH=====8Na2CrO4+4NaFeO2+10H2O。 (1)步骤①是在坩埚中进行煅烧,下列可用作此坩埚材料的是________。 A.铁 B.氧化铝 C.石英 D.陶瓷 (2)步骤①煅烧反应极慢,需要升温至 NaOH 呈熔融状态,反应速率才加快,其原因为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3) 步 骤 ② 中 NaFeO2 会 强 烈 水 解 生 成 氢 氧 化 铁 沉 淀 , 其 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 (4)将五份滤液 1 分别在 130 ℃蒸发 1 小时,各自冷却到不同温度下结晶,保温过滤, 所得实验数据如下表。根据数据分析,步骤③的最佳结晶温度为________。 结晶 温度/℃ 30 40 50 60 70 Na2CrO4 粗晶体中各物质的质量分数/% Na2CrO4· 4H2O 52.45 68.81 60.26 50.74 46.77 NaOH 29.79 20.49 27.96 29.66 33.06 NaAlO2 8.69 8.46 10.36 10.40 8.10 Na2SiO
3

煅烧

12.21 10.84 9.32 12.25 6.48

(5)步骤④中滤渣 3 的成分是________________。 (6) 假设该流程中铬元素完全转化为红矾钠晶体,则该铬铁矿中铬元素的质量分数为 ________(用含 m1、m2 的代数式表示)。 解析:(1)高温下,四个选项中的物质只有铁不与 NaOH 固体反应,故可用铁作坩埚的 材料。(2)NaOH 熔融后增大了反应物的接触面积,使反应速率加快。(3)利用元素守恒可写 出 NaFeO2 水解的化学反应方程式:NaFeO2+2H2O===Fe(OH)3↓+NaOH。(4)由表中数据可 以看出,40 ℃时,Na2CrO4· 4H2O 的质量分数最高,且其他物质的质量分数较低,故步骤③ 的最佳结晶温度为 40 ℃。(5)当滤渣 2 粗晶体加水溶解,调节 pH 为中性时,所得滤渣 3 为 Al(OH)3 和 H2SiO3。(6)m2 kg 红矾钠晶体(Na2Cr2O7· 2H2O)中铬元素的质量为 52×2 52m2 52m2 m2× = ,则该铬铁矿中铬元素的质量分数为 149m1 23×2+52×2+16×7+18×2 149 ×100%。 答 案 : (1)A (2)NaOH 熔 融 后 增 大 了 反 应 物 的 接 触 面 积 (3)NaFeO2 + 52m2 2H2O===Fe(OH)3↓+NaOH (4)40 ℃ (5)Al(OH)3、H2SiO3 (6) ×100% 149m1


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