基于学生信息素养提升的图形信息题的解读策略与方法

陈方

摘要：分析阐述了高中生化学学习中需要形成的信息素养，对高考化学题中典型图形信息题举例并作了分类和解析，对每类题中信息呈现方式与解读策略方法作了一般性归纳和总结，在识图、析图和用图的学习过程中，不断提升学生的信息素养和分析解决问题的能力。

关键词：图形；信息；解读；策略与方法

文章编号：1008-0546（2016）02-0000-00 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.02.000

一、有关背景

1922年，澳大利亚梅耶委员会（Mayer Committee）指出：核心素养是个体高效率的参与工作与融入社会所不可或缺的基本素养。指向能以整合的方式将知识和技能应用于情境中，并提出了七大核心素养分支：收集、分析和整理信息的能力；交流思想和信息的能力；计划和组织活动的能力，与他人合作的能力；运用数学方法与数学技术的能力；解决问题的能力；使用技术手段的能力。

信息素养是现代公民全面素质的重要组成部分。高中教育的目的之一就是为高中生终生学习和发展奠定基础[1]。《高中化学新课程理念与实施》中提到“让学生在探索、发现、发展的主动学习的过程中体验科学探究的历程，通过学生实验、操作、调查、信息搜集与处理、表达与交流等，自主、独立地发现问题所在，培养了搜集和处理信息的能力[2]……”。

当今社会已进入一个信息多元化的时代，每天我们会接触到如波涛汹涌般袭来的各种各样的海量信息，高中化学学习中同样要面对并处理形式各异的信息。普通高中《化学课程标准（实验）》在第二部分“课程目标”“二、过程与方法”中有如下陈述：3.在化学学习中，学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息，并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工[3]。2015年江苏省普通高中学业水平测试（选修科目）（化学科）在“二、考试内容及要求”“（一）素养与能力要求”的“2.形成信息素养”中有如下表述：（1）能通过对自然界、生产、生活和科学实验中化学现象，以及相关模型、数据和图形等的观察，获取有关感性知识和印象，并运用分析、比较、概括、归纳、推理等方法对所获取的信息进行初步加工和应用。（2）能够敏捷、准确地获取试题所给的相关信息，并与已有知识整合，在分析评价的基础上应用新信息[4]。这不仅指明了学生获取信息的具体途径及形成信息素养的方法，同时对高考中如何考查学生信息素养与能力（特别是获取及应用新信息）有了具体、细致、规范的要求。

二、图形信息题分类及解读策略与方法

1. 电化学装置图

例1【2011江苏高考20（4）】电解尿素[CO（NH2）2]的碱性溶液制氢的装置示意图见图1（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为 。

解析：据题示反应物为尿素[CO（NH2）2]，电解质为碱性溶液（KOH）的信息，再由图中可知阳极放出N2（生成物）。由尿素的组成得到N元素化合价为-3价，由电荷守恒及原子守恒，不难得到答案为：CO（NH2）2+8OH—-6e—=CO32—+N2↑+6H2O

信息呈现方式与解读策略方法：此类试题，一般会在题干和图中提供一些与电极反应或总反应相关的信息。解题时应重点关注两极反应物、产物、电子流向（电源正负极）、电极材料、隔膜类型（H+、OH-、气体等）、电解质类型（溶液或熔融物）、电解质溶液酸碱性等重要信息。通过整合相关信息并结合有关守恒原理，写出有关电极反应式或总反应式，据此再进行分析判断。

练习1【2014江苏高考20（1）】硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。

（1）将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如如图2所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S2-—2e-S （n—1）S+ S2-Sn2-

①写出电解时阴极的电极反应式： 。

②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成： 。

2. 溶解度表

例2【2011江苏高考19（2）】反应得到的混合溶液中NH4ClO4和NaCl的质量分数分别为0.30和0.15（相关物质的溶解度曲线见图3）。从混合溶液中获得较多NH4ClO4晶体的实验操作依次为（填操作名称） 、干燥。

解析：首先观察溶解度曲线，发现纵坐标有左右两个，但问题中涉及的物质的溶解度均与左边纵坐标有关。由溶解度曲线可知，NH4ClO4属于溶解度变化“陡升型”类物质，而NaCl则属于“缓升型”类物质，且混合溶液中NH4ClO4相对于NaCl含量较多（其实溶液中也含有少量NaClO4和NH4Cl）。故要得到较多NH4ClO4晶体，应先制成其饱和溶液，再利用NH4ClO4的溶解度随温度变化较快的特点，通过冷却使其析出（此时NaCl析出较少）。若不能达到产品的纯度要求，可再重复实验（重结晶），直到符合要求为止。参考答案为：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，冰水洗涤。

信息呈现方式与解读策略方法：此类试题，一般在题中提供相关物质（有时会有干扰物质）的溶解度变化的信息，如上题中“缓升型”“陡升型”的信息，有时还会有一些特殊的情况，如Ca（OH）2为溶解度变化“下降型”物质，少数物质还会在某温度时达到溶解度最大值（如下练习2），要求分析判断获得（提纯）物质的方法。解决此类问题的方法是：从溶解度曲线中读出相关物质的溶解度随温度变化特点的信息（有时需排除无关物质的干扰），厘清不同溶解度变化类物质与分离提纯方法的关系，得到所需的物质。如上题中欲从混合溶液中获得较多NaCl晶体，可采取的操作为：加热蒸发、趁热过滤、（乙醇）洗涤。

练习2【2015江苏高考18（3）】从图4可以看出，从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体，需控制结晶温度范围为 。

3. 反映物质组成或成分变化的图形

例3【2011江苏高考20（3）】H2O的热分解也可得到H2，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图5所示。图中A、B表示的物质依次是

。

解析：由图示（体积分数与温度的关系）曲线的升降可知：因约2000K后，φ（H2O）在下降，φ（H2）和φ（O2）在上升，说明H2O在约2000K以上分解产生H2和O2。约3500K以上φ（H2）和φ（O2）逐渐下降，至约5000K时，φ（H2O）及φ（H2）和φ（O2）均接近0，而此间φ（A）和φ（B）上升到最大值后不再变化，说明温度上升到一定阶段后，H2和O2也各自发生分解最终得到A和B。对照最终φ（A）∶φ（B）=2∶1的特点，根据H2O分子中n（H）∶n（O）=2∶1的实际，确定A、B分别为H、O（或氢原子、氧原子）。此题的分析推断过程，很好地体现了定性与定量相结合的化学学科思想在具体问题中的运用。

例4【2012江苏高考20（2）】镁铝合金（Mg17Al12 ）是一种潜在的贮氢材料，可在氩气保护下，将一定化学计量比的Mg、Al 单质在一定温度下熔炼获得。该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为Mg17Al12+17H2=17MgH2+12Al。得到的混合物Y（17MgH2 +12Al）在一定条件下可释放出氢气。

③在0.5 mol·L-1NaOH 和1.0 mol·L-1 MgCl2溶液中，混合物Y 均只能部分放出氢气，反应后残留固体物质的X-射线衍射谱图如图6所示（X-射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）。在上述NaOH溶液中，混合物Y中产生氢气的主要物质是 （填化学式）。

解析：本题给出了残留固体物质的X-射线衍射谱图的相关信息。从题中提供的关于X-射线衍射谱图特点的信息及高中化学所学到的相关知识看，谱图中衍射峰实际上反映了各种晶态物质存在状况。由上半幅谱图可知，混合物Y（含MgH2和Al，分别用□和△表示）与NaOH溶液作用后，□依然明显存在，而△未出现。故此时与NaOH溶液发生反应产生氢气的主要物质是Al。至于下半幅谱图存在的原因，其一是体现问题的完整性，其二是作为干扰信息而出现。

例5【2013江苏高考20（3）】磷的重要化合物NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4可通过H3PO4与NaOH溶液反应获得，含磷各物种的分布分数（平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数）与pH 的关系如图7所示。

①为获得尽可能纯的NaH2PO4，pH应控制在 ；pH=8时，溶液中主要含磷物种浓度大小关系为

。

②Na2HPO4溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl2溶液，溶液则显酸性，其原因是

（用离子方程式表示）。

解析：①本题提供了H3PO4与NaOH溶液反应时，得到的三种钠盐及H3PO4的分布分数（纵坐标）与pH（横坐标）关系的信息。若要获得尽可能纯的NaH2PO4，显然应使NaH2PO4的分布分数尽可能大（接近1.0），由图知，pH应控制在4～5.5之间（答介于此区间内的任意值或区间均可）。第二空，在图中横坐标中找出pH=8的点，作横坐标的垂线，与曲线中相交有两点，两点的纵坐标分别代表HPO42-和H2PO4-的分布分数。显然，答案为c（HPO42-）>c（H2PO4-）。

②题中已表达Na2HPO4与CaCl2反应后溶液呈酸性的信息，故反应不应是简单的复分解（因生成CaHPO4沉淀和呈中性的NaCl，与题意不符）。观察分析Na2HPO4的成分，反应中若产生H+方可与题意对应，则HPO42-应通过电离产生H+和PO43-，PO43-与Ca2+结合产生Ca3（PO4）2沉淀【其实质是PO43-与Ca2+结合产生Ca3（PO4）2沉淀，促进了HPO42-的电离】。答案为：3Ca2++2HPO42-Ca3（PO4）2↓+2H+

信息呈现方式与解读策略方法：此类试题一般在题中出现有关物质组成或成分的二维坐标系信息。解题时应根据各类图像的特点，找出反映物质组成或成分变化的相关规律或定量关系，判断、分析或计算出物质的组成、成分或写出有关反应。

练习3【2014江苏高考20（3）】H2S在高温下分解生成硫蒸汽和H2。若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图8所示，H2S在高温下分解反应的化学方程式为 。

练习4【2014南京二模20（3）】采用球磨法制备Al与LiBH4的复合材料，并对Al-LiBH4体系与水反应产氢的特性进行下列研究：

①图9为25℃水浴时每克不同配比的Al-LiBH4复合材料与水反应产生H2体积随时间变化关系图。由图9可知，下列说法正确的是 （填字母）。

a. 25℃时，纯铝与水不反应

b. 25℃时，纯LiBH4与水反应产生氢气

c. 25℃时，Al-LiBH4复合材料中LiBH4含量越高，1 000s内产生氢气的体积越大

②图10为25℃和75℃时，Al-LiBH4复合材料[ω（LiBH4）=25%]与水反应一定时间后产物的X-射线衍射图谱（X-射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）。

从图10分析，25℃时Al-LiBH4复合材料中与水完全反应的物质是 （填化学式），产生Al（OH）3的化学方程式为 。

练习5【2014盐城期中20（3）】氯化铜溶液中铜

各物种的分布分数（平衡时某物种的浓度占各物种浓度

之和的分数）与c（Cl-） 的关系如图11所示。

①当c（Cl-）=9mol·L-1时，溶液中主要的3种含铜物种浓度大小关系为 。

②在c（Cl-）=1mol·L-1的氯化铜溶液中，滴入AgNO3溶液，含铜物种间转化的离子方程式为 （任写一个）。

4. 反映分子组成特点的图形

例6【2013江苏高考20（4）】磷的化合物三氯氧磷（）与季戊四醇（）以物质的量之比2∶1反应时，可获得一种新型阻燃剂中间体X，并释放出一种酸性气体。季戊四醇与X 的核磁共振氢谱如图12所示。

①酸性气体是 （填化学式）。

②X的结构简式为 。

解析：①此题提供了有关物质的结构、反应中反应物间物质的量之比、相关物质的核磁共振氢谱的信息。由题中反应产生酸性气体，结合所给出的物质的结构与成分信息，可分析得出：气体应为HCl（由季戊四醇与三氯氧磷发生取代反应而得）。

②对照题中的第二幅核磁共振氢谱图，经分析知X应只含有一种H，因季戊四醇有两种H（其分子中含四个-OH和四个-CH2-），故该题中的反应应是季戊四醇分子中的四个-OH上的所有H原子与两分子三氯氧磷中的各两个Cl原子（共四个Cl原子）结合生成HCl，其余部分结合得到X，故X的结构简式为： 。

信息呈现方式与解读策略方法：此类试题一般在题中提供反应前后有关物质的核磁共振氢谱图等图谱。在核磁共振氢谱图中，特征峰的数目反映了有机物分子中氢原子化学环境的种类；不同特征峰的强度比（或特征峰的高度比）反映了不同化学环境氢原子的数目比。由此可分析推断出有关物质分子中氢原子种类与数目的信息，再结合其它条件或信息，可得到有关物质的结构。

练习6 【2014南京一模20（2）】一种有机镁化合物可用于制造光学元件的涂布液，化学式可表示为：，它可发生如下反应：

ROH与B的核磁共振氢谱如图13所示。

ROH是由C、H、O、F四种元素组成的含氟有机物，分子中只有1个氧原子，所有氟原子化学环境相同，相对分子质量为168，则ROH的结构简式为

； B的结构简式为 。

5. 其它二维坐标系类图形

例7【南京2015考前模拟题20-1（2）】用CO还原焙烧氧化铁时，温度的变化对还原焙烧产物影响很大。图14是不同温度下还原焙烧过程中固体中Fe和O的百分含量变化示意图（其中A、B、D为纯净物，C、E、F为两种物质组成的混合物，F中有一种物质为Fe）：

根据图中信息可知，C点物质主要成分是：

（填化学式）；D→E过程发生的反应为：

；用CO还原焙烧氧化铁炼铁时，温度最好控制在570℃左右的原因是： 。

解析：首先分析横坐标与纵坐标代表的量及其关系，得出氧化铁被CO还原随着温度升高而得到不同产物的关系。进而根据横坐标Fe或O的百分含量结合A、B、D为纯净物的提示信息，分析计算判断出A～B为Fe2O3，D为Fe3O4；C为Fe3O4和Fe2O3混合物，F为Fe3O4和Fe混合物；而E中除了Fe3O4外，另外一种物质含铁量要比Fe3O4高又不是Fe，分析得出它是FeO。所以，A→B过程Fe2O3没有被还原；B→D的过程为Fe2O3被还原为Fe3O4的过程；D→E的过程为Fe3O4被还原为FeO过程；D→F的过程为Fe3O4被还原为Fe的过程。因此，用CO还原焙烧氧化铁炼铁时，温度最好控制在570℃左右的原因是：温度太低，氧化铁被还原为四氧化三铁，不能得到铁；温度太高，氧化铁被还原为氧化亚铁，且多消耗能源。

参考答案：Fe3O4和Fe2O3；Fe3O4+CO3FeO+CO2温度太低，氧化铁被还原为四氧化三铁，不能得到铁；温度太高，氧化铁被还原为氧化亚铁，且多消耗能源。

信息呈现方式：二维坐标曲线图是数学方法中函数类图形的y-x曲线图。这类图形大多以时间、温度、元素百分含量、pH值等量为横坐标，以物质的某种性质和特征等为纵坐标，以二维坐标系曲线来表示物质的变化。它能借助简单的线条走向，巧妙地表达物质结构、性质、现象与化学原理等方面较为复杂的过程，考查学生对图形含义的理解，图形信息的收集与处理及曲线与文字的相互转化等方面的综合能力。

解读的基本策略与步骤方法：

1. 看图：一看纵横坐标含义；二看特殊点（起点、拐点、落点）；三看变化趋势（规律）；四看曲线之间的关系。

2. 分析：分析图像中隐含的信息，找出数据之间的关联点。将其加工成化学语言，同时联系化学概念、化学原理等，从而快速解决问题。

3. 答题：针对题意运用图形特征解决相关问题。

三、结语

纵观近几年的各地高考化学试题，每年都有以图形方式呈现相关实验结果及各类信息的试题。要求学生在获取信息后对相关化学现象、事实作出合理解释，在分析推理基础上作出合理的判断或得出正确的结论。试题的新颖度、难度和区分度在一定程度上都借助于图形的创新得以体现。图形题将数据、图线与化学问题融为一体，信息量大，信息加工涉及诸如信息的寻找、选择、整理、重组、应用等各方面。因此要学会了解图形所呈现的化学含义，掌握化学图形最基本的剖析方法，从中提炼出相关的信息，尝试应用图形分析解决化学问题，表述自己的思路与思维的结果。这样不仅可以提高自己的识图能力，更能通过这个过程训练与优化思维策略，加深对化学基础知识、基本理论的理解，更好地解决化学实际问题，不断提升学生的信息素养和综合运用能力。

附练习题参考答案：

参考文献

[1] 钟启权.普通高中新课程方案导读.上海：华东师范大学出版社，2003：10-11

[2] 朱越 岳刚德.高中化学新课程理念与实施.海南：海南出版社，2004：27-28

[3] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003：7-8

[4] 江苏省教育考试院.2014年江苏省普通高中学业水平测试（选修科目）.南京：江苏教育出版社，2014：33