【培优导学案】浙教版科学九年级全册：6、物质及其变化中的图像问题 学案（含解析）

 物质及其变化中的图像问题

【回顾】

所谓图像题，就是将变化过程中某些量的变化以曲线、直线的形式表示的习题，这类题目具有形象直观、简明清晰、知识面广、综合性强等特点。图像题的出现，不仅能考查同学们对化学基础知识的掌握程度，而且还能考查观察、想象、分析、综合应用知识的能力，因此备受各类考试的青睐，同时也是同学们感到最棘手的一类题。就其内容而言，主要有溶解度、溶液稀释、溶液导电性、沉淀量、化学反应过程等图像题；从形式上来看，有单线图像题、多线图像题。

1．图像题特点：简单明了，浓缩信息。

2．观察方法

(1)横坐标的含义和单位(自变量)、纵坐标的含义和单位(因变量)。

(2)特殊点：起点(初始状态)、转折点(变化)、终点(最终状态)。

(3)图像的趋势：增大、减小、不变。

(4)用控制变量法的思想看，横坐标是一个变量，纵坐标是结果。

①x轴上的点对应y轴上的点；

②x轴上一段变化对应y轴上的变化。

3．类型：直线(正比例函数)、曲线(反比例函数)、不规则。

全封闭、半开放、全开放。

4．解题方法：特殊点判断法、寻找某规律对应的图像(题目中的情景含义与图像相对应)。

注意：在化学反应中，图像有几个拐点，即有几个反应发生，就有几个化学方程式，且该点时恰好完全反应。

例1　某校科学小组在利用硫酸和氢氧化钠溶液探究酸碱中和反应时，利用数字化传感器测得烧杯中溶液pH的变化图像(如图6－1所示)。下列说法正确的是(　　)

图6－1

A．图中c点所示溶液呈碱性

B．图中a点所示溶液中，含有的溶质是Na2SO4和NaOH

C．该实验是将氢氧化钠溶液逐滴滴入盛有硫酸的烧杯中

D．图中d点说明NaOH已很少了

[答案] B

 c点的pH等于7，溶液显中性；a点的pH大于7，溶液显碱性，溶液中的溶质是硫酸钠和氢氧化钠；根据图像中pH由开始时大于7逐渐减小到7，直到小于7，可知原溶液显碱性，是把硫酸滴加到氢氧化钠溶液中；d点的pH小于7，说明溶液显酸性，故不含NaOH。

[方法点拨] 本题主要考查了中和反应及其应用，掌握溶液的酸碱性和溶液pH之间的关系、从数形结合的角度理解中和反应是正确解答本题的关键。在解答这类题目时要注意仔细观察、分析图像，准确理解题意，弄清图像题中与曲线或直线变化有关的量的关系，并且能根据图像中给定的变量关系，依据物质的性质、变化规律或通过计算解答。

例2　向一定量5%的氢氧化钠溶液中逐滴滴加盐酸，有关图像错误的是(　　)

图6－2

[答案] D

 向碱性溶液中加入酸时，溶液的pH减小，恰好完全反应时，pH等于7，继续滴加盐酸，pH小于7；该反应是放热反应，恰好中和时，温度最高，之后温度逐渐降低；氢氧化钠与盐酸反应生成氯化钠，开始时氯化钠的质量分数增加，恰好完全反应时，氯化钠的质量分数最高，继续滴加盐酸，氯化钠的质量分数降低；氢氧化钠与盐酸反应生成水，随着反应的进行，水的质量增加，恰好完全反应后，不再生成水，但因为盐酸中有水，因此随着盐酸的滴加，水的质量仍然增加。

[方法点拨] 酸入碱：在0点时，溶液的pH>7，此时溶液呈碱性，随着酸溶液的加入，pH不断减小，当酸碱恰好中和时，溶液的pH＝7，继续加入酸，溶液的pH<7，溶液呈酸性；碱入酸，跟“酸入碱”时情况相反。

例3　在做完“二氧化碳的制取和性质”实验后，废液缸中盛有大量的盐酸与氯化钙的混合溶液(不考虑其他杂质)。为了对废液进行处理，某同学做了如下实验：取废液缸上层清液40 mL于烧杯中，逐滴滴入碳酸钠溶液至过量，滴入碳酸钠溶液的质量(x)与有关量(y)的变化关系如图6－3所示。

图6－3

图中纵坐标(y轴)表示________________，OA段发生反应的化学方程式为______________

______________，反应进行到B点时，溶液中所含溶质是________，C点溶液的pH________7。

[答案] 生成碳酸钙沉淀的质量　Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑　NaCl　>

 因为废液中主要含有盐酸与氯化钙，逐滴滴入碳酸钠溶液，碳酸钠应先和盐酸反应(假设碳酸钠先和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀，在有盐酸存在的情况下，盐酸会和碳酸钙反应生成氯化钙)，待废液中盐酸被碳酸钠消耗完了，碳酸钠才开始和氯化钙反应产生碳酸钙沉淀，所以OA段发生的反应是碳酸钠和盐酸的反应，AB段是碳酸钠与氯化钙的反应，反应进行到B点时，碳酸钠和氯化钙恰好完全反应，生成碳酸钙沉淀和氯化钠，因此溶液中所含溶质是NaCl，继续滴加碳酸钠溶液，沉淀质量不会增加，溶液中因碳酸钠过量而显碱性，因此C点溶液的pH>7，综合分析图中纵坐标(y轴)表示的应该是生成碳酸钙沉淀的质量。

[方法点拨] 当两种物质和一种物质发生反应时，看反应的本质，若反应本质是两种物质和一种物质中的同一种离子发生反应，则反应会有先后顺序。假设某个反应先发生，若生成物能和剩下的一种物质共存，则该反应先发生；若不能共存，则与另一物质先发生反应。比如例题中，盐酸和氯化钙都能与碳酸钠中的碳酸根离子反应，若先与盐酸反应产物是氯化钠和水、二氧化碳，产物能和氯化钙共存，则碳酸钠先与盐酸发生反应；若先与氯化钙反应，产物是碳酸钙和氯化钠，碳酸钙不能与盐酸共存，则该反应不能先发生。

1．将一定浓度的硫酸加水稀释，下列图像符合溶液pH变化的是(m为加水的质量)(　　)

图6－4

2．在进食过程中与进食后测定唾液的pH，发现进食开始至10 min，唾液的酸性逐渐增强；10～40 min，酸性逐渐减弱。下列符合此事实的图像是(　　)

图6－5

3．下列溶液通入气体后与图6－6中的曲线变化相符的是(　　)

图6－6

A．氯化钠溶液中不断通入氯化氢气体

B．澄清石灰水中不断通入二氧化碳气体

C．盐酸中不断通入氨气

D．碳酸钠溶液中不断通入氯化氢气体

4．下列各图能表示向18.25 g质量分数为2%的盐酸中滴加20 g质量分数为2%的氢氧化钠溶液的是(　　)

图6－7

5．20 ℃时，在与外界不发生热量交换的密闭容器中，将400 g 10%的氢氧化钠溶液和稀硫酸混合，反应过程中溶液温度与稀硫酸质量的关系如图6－8所示。下列说法不正确的是(　　)

图6－8

A．稀硫酸质量大于m g时，密闭容器内含有的溶质是硫酸和硫酸钠

B．稀硫酸质量等于m g时，密闭容器内含有的溶质是硫酸和硫酸钠

C．若用浓硫酸代替稀硫酸，则恰好反应时溶液温度高于T ℃

D．若用40 g氢氧化钠固体代替氢氧化钠溶液，则恰好反应时溶液温度高于T ℃

6．在一定量AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后，下列描述相关变化的曲线中，一定不正确的是(　　)

图6－9

7．向100 g质量分数为3.65%的盐酸中逐滴加入质量分数为4%的氢氧化钠溶液，同时测定溶液的有关数据，则以每次所加氢氧化钠溶液的质量为横坐标的下列图像，正确的是(　　)

图6－10

8．杭州二中保送生已知溶液的导电性与单位体积内离子的数目、离子所带电荷多少有关，单位体积内离子数目越多，导电性越强；离子所带电荷越多，导电性越强(如两个氯离子和一个硫酸根离子导电性相当)。现向含有Ca(OH)2和NaOH的混合液中通入CO2气体，下列测得溶液导电性(用电流强度“I”表示)变化与通入CO2气体体积(V)关系的图像正确的是(　　)

图6－11

9．(多选)烧杯中盛有BaCl2和HCl的混合溶液100.0 g，向其中滴加溶质质量分数为10.0%的Na2CO3溶液，烧杯中溶液的质量与滴加溶液的质量关系如图6－12所示。下列说法正确的是(　　)

图6－12

A．ab段产生白色沉淀

B．bc段溶液质量增加86.3 g

C．c点对应溶液的溶质质量分数为7.5%

D．向d点溶液中滴加酚酞试液，溶液显红色

10．(多选)王亮同学在实验室中制取CO2气体后，对废液进行后续探究，他向一定质量的含CaCl2和HCl的废液中逐滴加入溶质质量分数为10%的Na2CO3溶液，实验过程中加入Na2CO3溶液的质量与产生沉淀或气体的质量关系如图6－13甲所示，加入Na2CO3溶液的质量与溶液的pH变化关系如图乙所示。下列说法正确的是(　　)

图6－13

A．图甲中b→c段表示产生气体的过程

B．图甲中b点的值为53

C．图甲中c点时，溶液中的溶质有两种

D．图甲中O→a段反应过程中溶液的pH变化情况可用图乙中d→e段表示

11．图6－14表示向硫酸中滴加氢氧化钡溶液，发生中和反应时，溶液导电性的变化，请回答：

图6－14

(1)B点表示_____________________________________________________。

(2)由A到B导电性降低的原因是_________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)由B到C导电性升高的原因是________________________________________________

________________________________________________________________________。

12．杭州校级月考 请根据下表中的物质回答有关问题。

(1)上表中的物质属于碱的是________(用化学式表示)。

(2)选用上表中的物质作为反应物，写出制取氢氧化钠的化学方程式：____________________________________；该反应属于________(填基本反应类型)反应。

(3)某澄清溶液由HNO3、Na2SO4、K2CO3、CuCl2四种物质中的两种组成，向溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液，产生沉淀的质量(m)与加入Ba(OH)2溶液的体积(V)的关系如图6－15所示，则该溶液所含的溶质是________________；滴加Ba(OH)2后最终反应产生的沉淀是________。

图6－15

答案

1．B　2.C　3.D

4．A　 根据计算可知，18.25 g质量分数为2%的盐酸与20 g质量分数为2%的氢氧化钠溶液恰好完全反应，生成的溶液显中性。

5．B　 溶液温度达到最高点时，说明氢氧化钠溶液和稀硫酸恰好中和，此时消耗稀硫酸的质量是m g，若稀硫酸质量大于m g时，说明稀硫酸过量，此时溶液含有的溶质是生成的硫酸钠和过量的稀硫酸；当稀硫酸质量等于m g时，溶液中的溶质只有生成的硫酸钠；因为浓硫酸溶于水放热，若用浓硫酸代替稀硫酸，则恰好反应时溶液温度应高于T ℃；因为氢氧化钠固体溶于水放热，若用氢氧化钠固体代替氢氧化钠溶液，则恰好反应时溶液温度应高于T ℃。

6．B　 由金属活动性顺序可知，铁会先与硝酸银反应生成硝酸亚铁和银，然后再与硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜，每56份质量的铁置换出216份质量的银，64份质量的铜，所以随着反应的进行，溶液质量减小，硝酸根的质量不变，所以硝酸根的质量分数先增大得较快，后增大得较慢，最后保持不变。

7．D　 盐酸呈酸性，pH小于7，氢氧化钠呈碱性，pH大于7，向盐酸中逐滴加入氢氧化钠溶液，pH由小于7逐渐到大于7；由氢氧化钠溶液与盐酸的反应：NaOH＋HCl===   NaCl＋H2O可知，50 g 4%的氢氧化钠溶液与盐酸反应时，混合溶液的质量为150 g，故盐酸的质量分数一定不为1.83%；向100 g 3.65%的盐酸中，逐滴加入100 g 4%的氢氧化钠溶液时，二者完全反应，此时氯化钠的质量分数最大，为2.93%，继续加入氢氧化钠溶液，其质量分数变小。

8．B　 Ca(OH)2和NaOH的混合液中含有钙离子、钠离子和氢氧根离子，具有一定的导电性。当通入CO2时，Ca(OH)2会和CO2反应生成CaCO3和H2O，NaOH会和CO2反应生成Na2CO3和H2O，由于CaCO3是一种不溶于水的物质，因此其中的钙离子会以CaCO3固体的形式析出使导电性减弱，但不会为零；继续通入CO2，其中的CaCO3会溶解成为可溶性的Ca(HCO3)2，使溶液中的离子数目增加，因此导电性又会增强。

9．BD　 ab段，向混合溶液中加入Na2CO3溶液，Na2CO3先与HCl反应生成CO2、H2O和NaCl，烧杯中溶液的质量增加；bc段，Na2CO3与溶液中的BaCl2反应，生成NaCl和BaCO3沉淀，烧杯中溶液的质量依旧增加，但是有所减缓；cd段混合溶液中的HCl和BaCl2已反应完全，烧杯中溶液的质量快速增加。

设ab段生成NaCl的质量为x，生成CO2的质量为y。

Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O

106     117   44

106．0 g×10.0%  x    y

＝　x＝11.7 g

＝　y＝4.4 g

bc段消耗Na2CO3的质量为：(212.0 g－106.0 g)×10.0%＝10.6 g。

设bc段生成BaCO3的质量为z，生成NaCl的质量为w。

Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl

106     197  117

10．6 g    z   w

＝　z＝19.7 g

＝　w＝11.7 g

c点对应溶液的溶质质量分数为：×100%≈8.1%。

bc段溶液质量增加106 g－19.7 g＝86.3 g；因为d点的溶液中含有大量的Na2CO3，Na2CO3显碱性，所以滴加酚酞试液，显红色。

10．BD　 图中Oa段表示生成气体的过程，根据题意可知碳酸钠先与盐酸反应，再与氯化钙反应，由图示可知碳酸钠与盐酸反应生成气体2.2 g，与氯化钙反应生成沉淀5.0 g。设生成2.2 g气体所需Na2CO3的质量为y，则

Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O

106       44

y        2.2 g

＝　y＝5.3 g

Na2CO3溶液的质量为：＝53 g，所以图甲中b点的值为53。

c点表示碳酸钠恰好完全反应，溶液中只含有NaCl一种溶质；图甲中O→a段反应过程是碳酸钠溶液和盐酸反应，开始盐酸有剩余，溶液呈酸性，当盐酸反应完后，溶液中溶质有氯化钠和氯化钙，溶液呈中性，所以图甲中O→a段反应过程中溶液的pH变化情况可用图乙中d→e段曲线表示。

11．(1)硫酸和氢氧化钡恰好完全反应

(2)硫酸和氢氧化钡发生了中和反应，生成的BaSO4难溶于水，溶液中的离子浓度逐渐降低

(3)硫酸和氢氧化钡完全反应后，再加入的氢氧化钡，溶液中的离子浓度逐渐增大

12．(1)Ca(OH)2

(2)Ca(OH)2＋Na2CO3===2NaOH＋CaCO3↓

复分解　(3)HNO3、CuCl2　Cu(OH)2

 (3)观察图像可知，在滴加的氢氧化钡溶液达一定体积时，才开始出现沉淀，此现象说明原混合溶液中含有能与氢氧化钡反应但却不生成沉淀的物质硝酸；碳酸钾和硝酸不能共存，二者反应生成硝酸钾、水和二氧化碳，所以一定不含碳酸钾，硫酸钠、氯化铜都能和氢氧化钡反应生成沉淀，但硫酸钠和氢氧化钡反应生成硫酸钡白色沉淀不溶于硝酸，若含有硫酸钠，一开始就会产生沉淀，所以该溶液中不含硫酸钠，一定含有硝酸和氯化铜，由上述分析可知，滴加氢氧化钡后最终反应产生的沉淀是氢氧化铜。