高考圖像題解答方法攻略

雷范軍 吳惠華

高考化學圖像題能將深奧的化學理論知識巧妙地融入其中，每年所設計的圖像新穎、情境陌生，常出現在選擇、填空、簡答、實驗、計算等題型之中，且區分度良好。由于所涉及知識的覆蓋面廣、綜合性強，學生往往有所畏懼，不擅長回答此類型題。對于高考化學圖像題的解答，學生普遍感到困惑，得分較低。下面以近年高考化學圖像題為例，梳理其主要類型及解題方法和技巧，以幫助同學們復習備考。

一、化學反應能量變化圖像

根據化學反應的過渡態理論可知，放熱反應和吸熱反應過程中體系能量變化的一般規律如下圖：

① a=過渡態物質的能量-反應物的總能量，表示斷裂舊化學鍵吸收的熱量，也可以表示（正）反應的活化能；② b=過渡態物質的能量-生成物的總能量，表示新化學鍵生成放出的熱量，也可以表示活化分子變為生成物所釋放的能量或逆反應的活化能；③ 圖中c表示反應的反應熱，可通過計算焓變值求得反應熱：a.從物質所具有的焓角度分析，焓變（ΔH）為生成物的焓與反應物的焓之差：ΔH=H（生成物）-H（反應物）；b.從化學鍵角度分析，焓變為反應物的總鍵能與生成物的總鍵能之差：ΔH=E（反應物）-E（生成物）=a-b（用圖中符號填空）；c.從正逆反應的活化能角度分析，焓變為正反應的活化能與逆反應之差：ΔH=E（正反應）-E（逆反應）=[H（過渡態物質）-H（反應物）]-[H（過渡態物質）-H（生成物）]。

【例1】（2016·海南，11）由反應物X轉化為Y和Z的能量變化如圖3所示。下列說法正確的是（ ）

A. 由X→Y反應的ΔH=E5-E2

B. 由X→Z反應的ΔH < 0

C. 降低壓強有利于提高Y的產率

D. 升高溫度有利于提高Z的產率

解析：根據反應體系能量變化示意圖、活化能、反應物總能量、生成物總能量、焓變可知，X→Y反應的ΔH=H（反應產物）-H（反應物）=E3-E2，X→Y反應的活化能=E5-E2，故A錯誤；讀圖可知，E5 > E4 > E3 > E2 > E1 > 0，則X→Z[或2 X（g）?Z（g）]反應的ΔH=H（反應產物）-H（反應物）=E1-E2 < 0，故B正確；由題意可知，2 X（g）?3 Y（g）的正反應是氣體體積增大的方向，由勒夏特列原理可知，其它條件不變時，降低壓強能使2 X（g）?3 Y（g）的化學平衡正向移動，因此能提高生成物Y的產率，故C正確；2 X（g）?Z（g）的正反應是ΔH < 0的放熱反應，由勒夏特列原理可知，其它條件不變時，升高溫度能使2 X（g）?Z（g）的化學平衡逆向移動，因此能降低生成物Z的產率，故D錯誤。

答案：BC

點撥：解答此類試題，關鍵是了解化學反應過渡態理論模型、活化能、焓變等基本概念和基本理論。反應物的能量若高于生成物的能量就是放熱反應，生成物的能量若高于反應物的能量就是吸熱反應。看清反應物、生成物的能量的高低，掌握反應的熱效應的含義及反應原理，是解決本題的關鍵。

二、同一反應體系中某（或各）物質量的變化圖像

該類圖像題往往涉及化學反應速率、化學平衡的有關問題。體系中某（或各）種物質量的變化關系通過曲線給出，解決該類試題的關鍵是分析曲線中的特殊點，如起點、突變和漸變的先后、平衡點等變化數據之間的關系以及了解化學平衡建立的過程。

【例2】（2016·全國課標I，27（2））CrO42-和Cr2O72-在溶液中可相互轉化。室溫下，初始濃度為1.0 mol·L-1的Na2CrO4溶液中c（Cr2O72-）隨c（H+）的變化如圖4所示。

① 用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉化反應 。

② 由圖可知，溶液酸性增大，CrO42-的平衡轉化率 （填“增大”“減小”或“不變”）。根據A點數據，計算出該轉化反應的平衡常數為 。

③ 升高溫度，溶液中CrO42-的平衡轉化率減小，則該反應的ΔH （填“大于”“小于”或“等于”）。

解析：① Na2CrO4溶液中的轉化反應不涉及化合價升降，不屬于氧化還原反應，可以根據電荷守恒、原子個數守恒或設Cr2O72-的系數為1法配平，則2 CrO42- + 2 H+ ? Cr2O72- + H2O；② 讀圖可知，隨著橫坐標所代表的c（H+）逐漸增大，溶液的酸性增強，縱坐標所代表的c（Cr2O72-）逐漸增大，說明2 CrO42- + 2 H+ ? Cr2O72- + H2O的化學平衡右移，因此使CrO42-的平衡轉化率增大；A點的橫、縱坐標的數值為1.0×10-7、0.25，CrO42-的初始濃度為1.0 mol·L-1，根據三行數據法推斷如下：

③由勒夏特列原理可知，升溫能使化學平衡向吸熱反應方向移動，由溶液中CrO42-的平衡轉化率減小可知，2 CrO42- + 2 H+ ? Cr2O72- + H2O的化學平衡向逆反應方向移動，由上述結論可知，逆反應是吸熱反應，進而推斷正反應是放熱反應，因此該反應的ΔH小于0。

答案：① 2 CrO42- + 2 H+ ? Cr2O72- + H2O ② 增大 1.0×1014 ③ 小于

點評：本題屬于只有一個自變量和一個因變量的圖像題，隨著一個變量的變化，根據曲線的走勢可以判斷化學平衡移動的方向，因此確定平衡轉化率的變化。根據起始濃度及曲線中某點的橫縱坐標的值，利用三行數據法可以計算有關組分的平衡濃度，進而計算該指定條件下的平衡常數。基本步驟為：書寫（寫出有關化學平衡的化學反應方程式）→列變量（列出各物質的起始、變化、平衡量）→計算（根據已知條件列方程式計算）。

三、多變量化學平衡圖像

多條件變量圖像是指某一變量或某些變量在不同條件下的變化關系，這類圖像往往表現為多條曲線并存，解題時關鍵是分析這些曲線變化的相同點和不同點，根據條件的不同，結合化學原理，作出解答。

【例3】（2016·全國課標II，27（2）（3））丙烯腈（CH2=CHCN）是一種重要的化工原料，工業上可用“丙烯氨氧化法”生產。主要副產物有丙烯醛（CH2=CHCHO）和乙氰（CH3CN）和副產物丙烯醛（C3H4O）的熱化學方程式如下：

（1）圖5為丙烯腈產率與反應溫度的關系曲線，最高產率對應的溫度為460℃。低于460℃時，丙烯腈的產率

（填“是”或“不是”）對應溫度下的平衡轉化率，判斷理由是 ；高于460℃時，丙烯腈產率降低的可能原因是 （雙選，填標號）。

A. 催化劑活性降低 B. 平衡常數變大

C. 副反應增多 D. 反應活化能增大

（2）丙烯腈和丙烯醛的產率與n（氨）/n（丙烯）的關系如圖6所示。由圖可知，最佳n（氨）/n（丙烯）約為 ，理由是 。進料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為 。

解析：（1）反應①的正反應是氣體體積增大的放熱反應，如果已經達到化學平衡狀態，當投料比、壓強、濃度等變量不變時，升溫能使平衡逆向移動，丙烯晴的產率會減小，讀圖可知，低于460℃時，丙烯腈的產率不是對應溫度下的平衡產率；溫度高于460℃，催化劑活性可能降低，導致丙烯晴產率降低，A項正確；反應①的正反應是放熱反應，升溫使平衡逆向移動，平衡常數逐漸變小，B項錯誤；溫度高于460℃，反應②或副反應進行程度可能增多，反應①進行程度減少，導致丙烯晴產率降低，C項正確；反應活化能與催化劑有關，與溫度、壓強、濃度等改變無關，升溫，反應活化能不變，D項錯誤；（2）讀圖可知，最佳n（氨）/n（丙烯）約為1.0，因為該比例下丙烯晴產率最高，而副產物丙烯醛產率最低；由反應①的熱化學方程式、阿伏加德羅定律的推論可知，進料氣中氨、氧氣、丙烯氣體的理論體積之比等于方程式中對應的化學計量系數之比，即1 ∶ 1.5 ∶ 1，空氣中氧氣的體積分數約為1/5（氮氣約占4/5），則進料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為1 ∶ [][-][1.5] ∶ 1=1 ∶ 7.5 ∶ 1 。

答案：（1）不是 該反應為放熱反應，平衡轉化率隨溫度升高而降低 AC

（2）1 該比例下丙烯晴產率最高，而副產物丙烯醛產率最低 1 ∶ 7.5 ∶ 1

點評：有關化學平衡圖像的試題涉及知識面廣、靈活性大，大多注重對學生的知識綜合應用能力和分析判斷能力的考查，其將數學知識和化學平衡理論融為一體，體現新課改的要求。本題涉及熱化學方程式、速率和平衡圖像、外界條件（投料比、濃度、溫度、壓強、催化劑等）對化學反應速率和化學平衡的影響，側重考查學生對知識的理解及綜合運用能力。

四、溶液導電性圖像

溶液的導電性與溶液中離子濃度大小和所帶的電荷數有關。只有溫度、濃度相同的強、弱電解質溶液的導電能力才有可比性。濃度不同時，難溶的強電解質在水溶液中的導電能力甚至弱于弱電解質。相同濃度的強電解質的導電性明顯強于弱電解質，弱酸（堿）與弱堿（酸）反應生成了強電解質，溶液的導電性增強。

【例4】（2016·北京，11）在兩份相同的Ba（OH）2溶液中，分別滴入物質的量濃度相等的H2SO4、NaHSO4溶液，其導電能力隨滴入溶液體積變化的曲線如圖7所示。下列分析不正確的是（ ）

A. ①代表滴加H2SO4溶液的變化曲線

B. b點，溶液中大量存在的離子是Na+、OH-

C. c點，兩溶液中含有相同量的OH-

D. a、d兩點對應的溶液均顯中性

解析：由酸、堿、鹽的性質可知，兩份溶液中反應式分別為H2SO4 + Ba（OH）2=BaSO4↓ + 2H2O、NaHSO4 + Ba（OH）2=BaSO4↓ + H2O + NaOH和NaHSO4 + NaOH=Na2SO4 + H2O，當H2SO4和Ba（OH）2 恰好中和完全時，由于生成的硫酸鋇難溶、水難電離，則溶液的導電性降低程度最大（幾乎為0），而NaHSO4和Ba（OH）2中和時，生成的NaOH或Na2SO4易溶且易電離，溶液的導電性降低且會呈現兩個拐點（一定大于0），則①代表滴加H2 SO4溶液的變化曲線，②代表滴加NaHSO4溶液的變化曲線，故A正確；b點，只發生反應NaHSO4 + Ba（OH）2=BaSO4↓ + H2O + NaOH，且NaHSO4和Ba（OH）2 均無剩余，所得溶液含有NaOH，故B正確；c點，曲線①代表過量的硫酸溶液（呈酸性），曲線②則發生反應NaHSO4 + NaOH=Na2SO4 + H2O且NaOH過量，所得溶液呈堿性，則前者所含OH-少于或者，故C錯誤；a、d兩點的溶質分別是BaSO4、Na2SO4，分別是難溶、易溶的強酸強堿鹽，均不能水解，因此溶液均呈中性，故D正確。

答案：C

點評：本題屬于兩線圖像題，涉及強堿溶液與強酸、強酸酸式鹽溶液混合過程中溶液導電性的對照實驗。根據題目所給信息和圖像信息，提取“起點”“折點”“終點”的縱、橫坐標數據，結合相關的化學反應原理，寫出可能發生反應的化學方程式或離子方程式，根據反應中生成的水和沉淀的量，探究化學反應的本質。“折點”越多，表示分步發生的化學反應越多，每個“折點”代表不同的含義。②中第一個“折點”表示第一個反應已經完成，第二個反應開始發生。而①中只含一個“折點”，說明只發生一個復分解反應。

五、酸堿中和滴定曲線

向一定體積一定濃度的酸（或堿）溶液中滴人一定體積堿（或酸）溶液時的pH變化曲線也是高考的熱點之一，解題的關鍵在于能準確分析坐標曲線圖中所標點的化學含義。坐標圖上的曲線是滿足一定條件的點的集合，其中有些特殊點（如曲線的起點、頂點、轉折點、交叉點等）隱含著某些限制條件或某些特殊的化學含義，明確它們的含義，有助于快速、準確地提取有效信息，再經過分析判斷，得出相應的結論。

【例5】（2016·天津，6）室溫下，用相同濃度的NaOH溶液，分別滴定濃度均為0.1mol·L-1的三種酸（HA、HB和HD）溶液，滴定的曲線如圖8所示，下列判斷錯誤的是（ ）

A. 三種酸的電離常數關系：KHA > KHB > KHD

B. 滴定至P點時，溶液中：c（B-） > c（Na+） > c（HB）> c（H+）> c（OH-）

C. pH=7時，三種溶液中：c（A-）=c（B-）=c（D-）

D. 當中和百分數達100%時，將三種溶液混合后：c（HA）+c（HB）+c（HD）=c（OH-）-c（H+）

解析：當中和百分數為0時，0.1mol·L-1的三種酸（HA、HB和HD）溶液的pH：1 < HA < HB < HD，說明酸性或電離程度：HA > HB > HD，則電離常數：KHA > KHB > KHD，且KHB=≈10-5，KHD=≈10-7，故A正確；NaOH滴定HB至P點時，HB一半被消耗，一半未被消耗，溶液中溶質為NaB、HB，且NaB、HB的濃度相等，由于HB的電離常數KHB=≈10-5，而NaB的水解常數Kh==10-9，則NaB的水解程度小于HB的電離常數，因此溶液中：c（B-） > c（Na+） > c（HB） > c（H+） > c（OH-），故B正確；當加入等體積等濃度NaOH溶液時，中和百分數達100%，所得溶質分別為NaA、NaB、NaD，由于酸性：HA > HB > HD，則三種鹽的水解程度：NaA < NaB < NaD，溶液的pH：7 < NaA < NaB < NaD，由此推斷，當pH=7時，加入的NaOH的量：HA > HB > HD，則所得鹽的量：NaA > NaB > NaD，則c（Na+） 不相等，由電荷守恒原理可知，c（A-）、c（B-）、c（D-）不相等，故C錯誤；由質子守恒原理可知，c（H+） + c（HA）+c（HB）+c（HD）=c（OH-），故D正確。

答案：C

點評：離子濃度的大小比較問題是中學化學中的難點問題。這類問題一般有兩種考查方式：離子濃度大小排序和離子濃度守恒關系。其中解答離子濃度大小排序問題時要遵守以下三個原則：①弱電解質的電離、鹽類的水解（除雙水解反應外）的程度微弱（通常在10%以內）；②多元弱酸分步電離，且逐級減弱；③多元弱酸根也分步水解，且逐級減弱。解答離子濃度守恒關系問題也有三種思路：①電荷守恒（溶液電中性原理）；②質子守恒；③原子守恒（物料守恒）。

六、溶液中部分微粒的物質的量濃度隨pH的變化曲線

溶液中部分微粒的物質的量濃度隨pH的變化曲線是比較復雜的化學圖像題之一，解答時需要弄清坐標系中橫坐標、縱坐標的含義，認識幾種粒子濃度與溶液pH的關系。

【例6】（2016·江蘇，14）H2C2O4為二元弱酸。20℃時，配制一組c（H2C2O4） + c（HC2O4-） + c（C2O42-）=0.100 mol·L-1的H2C2O4和NaOH混合溶液，溶液中部分微粒的物質的量濃度隨pH的變化曲線如圖9所示。下列指定溶液中微粒的物質的量濃度關系一定正確的是（ ）

答案：BD

點評：比較離子濃度的大小關系時，經常要用到物料守恒、電荷守恒、質子守恒三大守恒關系。

七、熱重曲線

熱重曲線也是高考中的常考題型之一，常以綜合題的形式出現。解答這類試題時，應靈活使用質量守恒定律，根據質量變化確定剩余固體的成分，由此推斷有關反應的方程式。

【例7】（2014·新課標II，27（4））鉛及其化合物可用于蓄電池、耐酸設備及X射線防護材料等。PbO2在加熱過程發生分解的失重曲線如圖10所示，已知失重曲線上的a點為樣品失重的4.0%（即樣品起始質量-a點固體質量/樣品起始質量×100%）的殘留固體。若a點固體組成表示為PbOx或

mPbO2 ·nPbO，列式計算x值和m∶n值 。

解析：根據PbO2[△][=] PbOx+O2↑，1 mol PbO2受熱分解失去的重量為mol×32g·mol-1=1mol ×239g·mol-1×4.0%，解得：x=2-=1.4；根據mPbO2 ·nPbO的組成可知， n（O）： n（Pb）=（2m+n）：（m+n）=1.4，解得：==。

答案：設起始時PbO2為1 mol ，根據PbO2 [△][=] PbOx + O2↑可知其受熱分解失去的重量為mol×32g·mol-1=1mol ×239g·mol-1×4.0%，解得：x=2- =1.4；根據mPbO2 ·nPbO的組成可知， n（O）：n（Pb）=（2m+n）：（m+n）=1.4，解得：==。

點評：不管是哪種類型的圖像，分析問題時都應該注意以下三個關鍵點：一是讀圖，明確圖像含義，通過觀察弄清橫坐標、縱坐標的含義及單位，搞清特殊點的意義，分析曲線的變化趨勢等，將圖像和具體化學反應等聯系起來。二是識圖，進行信息提取，挖掘隱含信息，排除干擾信息，提煉有用信息，在統攝信息的基礎上進行邏輯推理或運用數據計算。三是用圖，聯系化學原理最終解決問題。

八、沉淀的變化圖像

解析：由最高正價=主族序數和圖中信息可知，x、e分別是第IA族的氫、鈉；由最低負價+8=主族序數和圖中信息可知，d、g分別是第VIA族的氧、硫；由同周期主族元素原子半徑由大到小的順序推斷，y、z分別是第二周期的碳、氮，f、h分別是鋁、氯，則R為NH4Al（SO4）2，該鹽在水中完全電離：NH4Al（SO4）2=NH4+ + Al3+ + 2 SO42-，堿性：NH3·H2O > Al（OH）3，則水解程度：Al3+ > NH4+，則平衡時該溶液中離子濃度由大到小的順序是：c（SO42-） > c（NH4+） > c（Al3+） > c（H+） > c（OH-）；由于水解程度：Al3+ > NH4+，則Al3+ 優先與滴入的NaOH溶液反應，當Al3+完全變為沉淀后，NH4+才能與繼續滴入的NaOH溶液反應，生成一水合氨；當NH4+也完全反應之后，繼續滴入的NaOH溶液才能逐漸溶解之前生成白色沉淀；圖中NaOH溶液體積在0～30 mL時，反應為Al3+ + 3OH-=Al（OH）3↓；NaOH溶液體積在30～40 mL時，反應為NH4+ + OH-=NH3·H2O；NaOH溶液體積在40～50 mL時，反應為Al（OH）3 + OH-=AlO2- + 2H2O；由c·V可知，n[NH4Al（SO4）2]=0.01 mol，n[Ba（OH）2]=0.024 mol，由NH4Al（SO4）2=NH4+ + Al3+ + 2 SO42-可知，NH4+ 、Al3+、SO42-分別為0.01 mol、0.01 mol、0.02 mol，由Ba（OH）2=Ba2+ + 2 OH-可知，Ba2+、OH-分別為0.024 mol、0.048 mol；由Al3+ + 3OH-=Al（OH）3↓、NH4+ + OH-=NH3·H2O、Al（OH）3 + OH-=AlO2- + 2H2O可知，0.01 mol Al3+完全轉化為0.01 mol Al（OH）3沉淀需消耗0.03 mol OH-，0.01 molNH4+完全轉化為0.01 mol NH3·H2O需消耗0.01 mol OH-，因此只有0.048 mol -0.03 mol - 0.01 mol=0.008 mol OH-能溶解0.008 mol Al（OH）3，還有0.01mol-0.008mol=0.002 mol Al（OH）3過量，除了陽離子之外，由SO42- + Ba2+=BaSO4↓可知，還有0.02 mol SO42-與0.02 mol Ba2+反應生成0.02 mol BaSO4沉淀，還有0.024 mol–0.02 mol=0.004 mol Ba2+過量；因此，最終沉淀為0.02 mol BaSO4和 0.002 mol Al（OH）3，共0.022 mol沉淀。

答案： ① c（SO42-）> c（NH4+） > c（Al3+）> c（H+） > c（OH-）

② NH4+ + OH-=NH3·H2O ③ 0.022

點評：這類題型常以物質的化學性質，特別是化學特性為基點進行命題。如 Al（OH）3等鋁的化合物的兩性，不同價態鐵之間的轉化關系等。解答這類試題的關鍵是：（1）根據溶液中離子的種類確定反應的先后順序，判斷何時產生沉淀，何時沉淀溶解，找到沉淀生成和溶解的關鍵點，然后將化學反應和圖像進行比對，由此確定答案；（2）要掌握物質的化學性質（或特性），注意不同物質化學性質的差異，根據相關量的關系進行分析討論。

責任編輯 李平安