“小題大做”突破電解質溶液中的平衡圖像題

■謝美珊

2019年全國卷化學考試大綱明確指出：“學生需具備通過對圖形、圖表的閱讀,獲取有關的感性知識和印象,并進行初步加工、吸收、有序存儲的能力；從提供的新信息中,準確地提取實質性內容,并與已有知識整合,重組為新知識的能力”。電解質溶液中的平衡圖像題是高三學生化學備考的重、難點之一。本文通過分析兩道全國卷理綜化學試題的特點,采取“小題大做”的方式,層層遞進,突破學生的疑點,以幫助學生提高高三化學的復習效率。

一、近四年全國卷理綜化學試題涉及電解質溶液中的平衡圖像題的考查內容及命題規律分析

從近四年的全國卷理綜化學試題涉及電解質溶液的考查情況分析,選擇題中必有一題,命題情境主要以坐標圖的形式給予解答問題所需的信息。考點設置上,既包括對中和反應、弱電解質電離、鹽類水解、溶液導電能力的影響因素、混合溶液中離子濃度大小的比較、沉淀溶解平衡的影響因素等知識點的考查,也包括對數學圖形信息提取、定量推理等能力的考查。

二、“小題大做”,拓展考點,梯度上升,提升能力

選擇題涉及的電解質溶液中的平衡圖像題綜合性強,大多數考生存在畏難情緒,基礎較差的考生甚至隨意選取答案。同樣的題目學生經過幾次練習后,正確率并無明顯提升。筆者通過不斷反思和嘗試,發現若將該類選擇題改編成填空題,每個圖像可以承載多個不同的選項,設置梯度、拓展考點由易到難,可以幫助學生懂一題會一類,使得學生變得樂學且對該類題目的分析能力增強,再遇到類似題目時能夠靜心分析,不隨意選擇。此類試題經過“小題大做”改編訓練后,很多學生的做題正確率都有了明顯的提升。

三、聯系已知,巧用信息,分類突破,建構模型

電解質溶液中的平衡圖像題的類型可分為酸堿中和滴定曲線、難溶電解質的沉淀溶解平衡曲線、分布系數圖等。下面以滴定曲線為例進行分析,首先學生要了解橫、縱坐標的代表意義；然后觀察各曲線的變化趨勢(其中對比曲線找出同一條件下曲線之間的差別與聯系,多曲線時注意分析曲線變化的原理和交點)；最后結合選項理解各特殊點(如零點、中和點、中性點)的含義并以此作為答題的突破口,逐步建構答題的思維模型。

滴定曲線包括中和滴定、氧化還原滴定等,其中中和滴定是高考的熱點,近四年的全國Ⅰ卷理綜化學均考查了這一熱點,雖然載體不同,但答題模式有跡可循。學生只要熟練掌握基礎知識,仔細分析題干或圖表,準確提取信息,就可以找到解題的突破口,從而順利解答試題。

例1(pH-lgc圖)(2017年高考全國Ⅰ卷理綜第13題改編)常溫下將NaOH 溶液添加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH 與離子濃度變化的關系如圖1所示。

(1)曲線_____(填“M”或“N”)表示pH 與_____的變化關系。

(2)Ka2(H2X)的數量級為____。

(3)NaHX 溶液中,c(H+)_________c(OH-)(填“＞”“＜”或“=”)。

圖1

(4)當溶液的pH=4.6時,c(HX-)_____c(X2-)(填“＞”“＜”或“=”)。

(5)當混合溶液呈中性時,X2-、Na+、HX-、H+、OH-的離子濃度大小關系為_____。

解題策略：準確地從圖中獲取信息是解答此類陌生試題的關鍵。橫坐標為0.0 時(突破口),溶液中的c(X2-)=c(HX-),c(HX-)=c(H2X),因為Ka1(H2X)＞Ka2(H2X),故c(H+)大(即pH 小)的為第一步電離,即曲線N代表第一步電離,曲線M代表第二步電離。當c(X2-)=c(HX-)時,Ka2=c(H+)≈10-5.4,所以Ka2(H2X)的數量級為10-6,此時溶液中NaHX、Na2X 的濃度相等,故NaHX 溶液中的c(H+)＞c(OH-)。pH=4.6 時,由圖可知,即溶液中的,故c(X2-)＜c(HX-)。當溶液的pH=7(中性點)時,由曲線M可知,,即溶液中的,故c(Na+)＞c(X2-)＞c(HX-)＞c(H+)=c(OH-)。當,即溶液中的時,c(HX-)=c(H2X)。

例2(電導率-V圖)(2019年高考全國Ⅰ卷理綜第11 題改編)用NaOH 溶液滴定鄰苯二甲酸氫鉀(鄰苯二甲酸氫鉀H2A 的Ka1=1.1×10-3,Ka2=3.9×10-6)溶液,混合溶液的相對導電能力變化曲線如圖2 所示,其中b點為反應終點。

(1)混合溶液的導電能力與離子的濃度和種類有關,滴定至終點時發生的化學反應方程式為____。

圖2

(2)a、b、c三點的溶質分別是____。

(3)常溫下,b點混合溶液的pH_____7(填“＞”“＜”或“=”)。

(4)Na+與A2-的導電能力之和____HA-的(填“大于”“小于”或“等于”)。

(5)c點的混合溶液中,Na+、K+、OH-、H+的離子濃度大小關系為____。

(6)在相同溫度下,a、b、c三點溶液中水電離出的c(H+)由小到大的順序為____。

解題策略：導電能力和加入NaOH 溶液的體積、溶液中離子濃度大小的關系是解題的關鍵。根據題干信息可以書寫出滴定至終點時發生反應的化學方程式,為2NaOH+2KHA==K2A+Na2A+2H2O,從而推知a、b、c三點的溶質。常溫下,b點的混合溶液其pH＞7,由方程式可知,滴定的過程中,c(K+)、c(HA-)減小,而導電能力上升,說明Na+、A2-的導電能力強于HA-的。滴定至終點時,c(Na+)＜c(K+),由b點滴定至c點時,加入的NaOH 溶液體積較小,可得c(Na+)＞c(K+)＞c(OH-)＞c(H+)。

在高三二輪復習中,匯集各種類型的電解質溶液中的平衡圖像題,可以幫助學生形成一個全面的認識。再根據薄弱知識進行“小題大做”的不斷強化,更新題目載體,可以加強學生適應新信息的能力,從而熟練應用已有知識和模型順利解答題目。

四、展望未來高考電解質溶液中的平衡圖像題的命題趨勢

一是在基礎知識和基本能力上延續穩定的考查頻率,例如對溶液中離子濃度大小的比較、平衡常數的計算及其應用等的考查；二是增加陌生物質和陌生橫、縱坐標的含義在題中并存的情況；三是增強在圖像題的基礎上對數據的定量分析考查。

綜合以上分析,學生在高三復習備考過程中,要在平時的訓練中嚴格要求自己,掌握扎實的基礎知識,根據對應的題型,合理分析圖像和題干的信息,選準題目的突破口,選取合適的方法和技巧,只要落實好各個環節,電解質溶液中的平衡圖像題一定能有所突破。