探本溯源 数形转换——借助数学工具绘制化学图像

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化学图像是借助数学工具对体系变化过程进行直观表征的结果，图像具有直观、简洁、内涵丰富的特点。近几年高考试题中大量出现给定陌生图像，利用化学概念、规律与原理，解释曲线发生变化的原因，这类题得分率较低。究其原因，图像隐含大量的信息，要求学生具有较强的知识迁移和“图文”转化能力，如何从图像中提炼出隐含信息？探本溯源，其关键是挖掘出因变量的受控变量，知道图像如何绘制而成的。

1.化抽象为具体，形象直观

【例1】(2019·全国卷Ⅱ·12)绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料，其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是

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A.图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度

B.图中各点对应的Ksp的关系为Ksp(m)=Ksp(n)

C.向m点的溶液中加入少量Na2S固体，溶液组成由m沿mpn线向p方向移动

D.温度降低时，q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动

结合图像可以看出，图中a和b分别表示T1和T2温度下CdS的溶解度，A项正确；CdS的沉淀溶解平衡中的溶度积受温度影响，m、n和p点均在温度为T1条件下所测的对应离子浓度，则其溶度积相同，B项错误；m点达到沉淀溶解平衡，向其中加入硫化钠后，c(S2-)增大使平衡向逆反应方向移动，c(Cd2+)减小，溶液组成由m沿曲线mpn向p方向移动，C项正确；包括CdS的绝大多数物质的Ksp随温度降低而减小，故温度降低时，q点对应饱和溶液的溶解度下降，溶液中的c(Cd2+)与c(S2-)同时减小，会沿qp线向p点方向移动，D项正确。

【点评】由沉淀的溶度积表达式可知，离子浓度间成反比，若以浓度为坐标可绘制出双曲线，对于具体的化学体系变化过程，只取第一象限图像，这样可以更加形象直观地反映出浓度之间的动态变化关系。此类图像考查内容常有水的电离平衡图像、沉淀溶解平衡图像、化学平衡中某量与压强(或温度)变化关系图像等。

2.化曲线为直线，化繁就简

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A.MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次增大

【例3】(2017·全国卷Ⅰ·13)常温下将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中，混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是

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A.Ka2(H2X)的数量级为10-6

C.NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)

D.当混合溶液呈中性时，c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(OH-)=c(H+)

3.化定性为定量，证据推理

【例4】(2017·南通一模卷)下列说法正确的是

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A.铜的金属活泼性比铁的弱，可在海轮外壳上镶入若干铜块以减缓其腐蚀

稀释0.1 mol·L-1CH3COONa溶液的pH变化

图像表明，加水稀释致使溶液的pH减小，即c(H+)增大，c(OH-)减小，通过列式计算，绘制形象直观的图像作为证据，解决了多变量疑难问题。

【点评】诸如滴定曲线图、弱电解质微粒浓度与pH变化图、弱电解质微粒分布系数图、化学平衡移动图等图像，都可以通过列式绘制，将定性问题定量化，通过图像中曲线走势，直观简洁的表征，从而理解多变量的疑难问题，同时更深刻体会电荷守恒、物料守恒、平衡常数、转化率、百分含量等重要定量关系，发展学生的“证据推理与模型认知”“变化观念与平衡思想”维度的化学学科核心素养。

4.化数据为图像，丰富内涵

【例5】(2019·江苏卷·15)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是

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B.图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率

C.图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO转化率

D.380℃下，c起始(O2)=5.0×10-4mol·L-1，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K>2 000

【分析】本题图像是保持其他条件不变，测得不同温度下NO转化率数据，然后通过描点最后连成平滑曲线绘制成图中实线，虚线则是在反应达平衡后NO的转化率曲线反向沿长而得。随温度升高NO的转化率先升高后降低，说明温度较低时反应较慢，即实线中在最高点之前反应没有达到平衡状态，主要讨论温度对化学反应速率的影响；最高点之后反应达到平衡状态，可以研究温度对化学平衡的影响。

【点评】近几年高考题中，来自科学文献资料图像、通过实验研究数据绘制的图像、工业生产实际数据绘制的图像、传感器采集数据绘制的图像等各类图像，加上试题文字量大、信息新颖、情境陌生，其中蕴含着大量的化学知识，丰富了化学知识的内涵，对学生的知识迁移和“图文”转化能力要求很高，为发展学生的化学学科素养的助力。