2014届二轮专题复习高考化学（广西专用）特训：压轴题四图像表格中数据和结果分析

压轴题四　图像表格中数据和结果的分析
策略模型
纵观近几年的高考化学试题，每年都有试题以图表方式呈现相关实验结果及化学信息，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表的创新得以体现，这也是新课程高考的重要特点之一。所以，图文转化能力是学生适应高考的必备能力。
(1)图形题——坐标曲线图。坐标曲线题解题时可以拆分为识图、析图、用图三个步骤。其中识图是基础，析图是关键，用图是目的。①识图。识图的关键是三看：一看轴即横、纵坐标所表示的化学含义(自变量X轴和函数Y轴表示的意义)，寻找X、Y轴之间的关系，因为这是理解题意和进行正确思维的前提；二看点即曲线中的特殊点(顶点、始点、终点、拐点、交叉点)；三看线即曲线的走势(变化趋势是上升、下降、波动、正态、偏态等变化)。②析图。分析：图中为什么会出现这些特殊点，曲线为什么有这样的变化趋势和走向，分析曲线变化的因果关系；联想：通过联想，把课本内的有关化学概念、原理、规律等与图像曲线中的图形与相关点建立联系。③用图。迁移：将相关的化学知识与图像曲线紧密结合，在头脑中构建新的曲线——知识体系，然后运用新的曲线——知识体系揭示问题的实质，解决实际问题。
(2)表格题——数据表格分析题。该题常常以列表形式，传递有关化学的概念、原理等基础知识的信息，主要考查学生对基础知识的理解和掌握程度，获取并处理信息，综合分析问题等能力。题目信息一般比较隐蔽，它要求学生作答时首先要能够从题目中获取相关的信息，并能够将此信息与教材相关的理论紧密结合，从而寻找解答题目的切入点。解题步骤：①审题。要明确行标题、列标题和数据标题的含义；分析各行各列的数据变化，最大值、最小值和平衡点。②找答案。把表格转变成文字，经联想找出所要考的知识；分析各行各列的数据变化，最大值、最小值和平衡点的原因。③定答案。结合概念和原理答题，把表格转变成文字，要表达准确，尽量用课本上的术语表述；书写要工整、条理要清楚。
1． 氨有着广泛的用途，如可用于化肥、合成纤维等工业生产。氨的水溶液中存在电离平衡，常用电离常数Kb和电离度α来定量表示其电离程度。Kb和α常用的测定方法：在一定温度时用酸度计测定一系列已知浓度氨水的pH，可得各浓度氨水对应的c(OH－)，然后通过换算求得各对应的α值和Kb值。下面是某中学化学兴趣小组在25 ℃时测定一系列浓度氨水的pH所对应的c(OH－)：
[仪器与试剂]酸度计、50 mL碱式滴定管、100 mL烧杯、0.10 mol·L－1氨水
[实验数据](不必填表格)
烧杯号 V氨水(mL) V水(mL) c(NH3·H2O)(mol·L－1) c(OH－)(mol·L－1) Kb α
1 50.00 0.00 1.34×10－3 1.34%
2 25.00 25.00 9.48×10－4 1.90%
3 5.00 45.00 4.24×10－4 4.24%
请根据以上信息回答下述问题：
(1)25 ℃时，氨水的电离常数：Kb≈________(保留三位有效数字)。通过计算所得的数据和简洁的文字说明电离常数、电离度与弱电解质的初始浓度的关系________。
(2)用0.10 mol·L－1盐酸分别滴定20.00 mL 0.10 mol·L－1的NaOH溶液和20.00 mL
0.10 mol·L－1氨水所得的滴定曲线如下：请指出盐酸滴定氨水的曲线为________(填“A”或“B”)，请写出曲线a点所对应的溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序________。
(3)液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨在燃烧试验中相关的反应有：
4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(l)　ΔH1①
4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(l)　ΔH2②
4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(l)　ΔH3③
请写出上述三个反应中ΔH1、ΔH2、ΔH3三者之间关系的表达式，ΔH1＝________。
(4)Allis Chalmers制造公司发现可以用氨作为燃料电池的燃料。其总反应式为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，正极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，则负极上的电极反应式为________________。
答案　(1)1.80×10－5　在三组实验中Kb始终约等于1.80×10－5，说明电离平衡常数与初始浓度无关，而电离度分别为1.34%、1.90%、4.24%，说明电离度与初始浓度有关，且随着初始浓度减少而增大
(2)B　c(NH)＞c(Cl－)＞c(OH－)＞c(H＋)
(3)
(4)2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O
解析　(1)NH3·H2O??NH＋OH－
Kb＝＝α·c(OH－)
＝1.34%×1.34×10－3
≈1.80×10－5
电离平衡常数只与温度有关，与初始浓度无关，而α与初始浓度有关。
(2)根据初始pH的大小关系可判断B为盐酸滴定氨水的曲线。a点为NH4Cl和NH3·H2O的混合液(NH4Cl多，NH3·H2O少)，呈碱性，其离子浓度大小关系为c(NH)＞c(Cl－)＞c(OH－)＞c(H＋)。
(3)4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(l)　ΔH1①
4NO(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋5O2(g)　－ΔH2②
①×5＋②×3得：
4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(l)
ΔH3＝
即：ΔH1＝
(4)4NH3＋3O2===2N2＋6H2O
正极反应式：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－
负极反应式：4NH3＋12OH－－12e－===2N2＋12H2O
2． 高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾(K2FeO4)易溶于水，具有强氧化性，是一种新型水处理剂。替代传统的净水剂及Cl2对淡水进行净化消毒是城市饮用水处理新技术。
工业上常用如下方法制备高铁酸钾：以铁丝网为阳极电解NaOH溶液，然后在阳极液中加入50%的KOH溶液，充分反应后，过滤、用异丙醇洗涤、干燥，即可制得。
(1)高铁酸钾具有强氧化性的原因是________________。
(2)用异丙醇代替水洗涤产品的好处是________________。
(3)高铁酸钾是一种理想的水处理剂，其处理水的原理为________，________。
(4)高铁电池是正在研制中的可充电干电池，下图为该电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出的高铁电池的优点有________、________。
(5)探究高铁酸钾的某种性质。
[实验1]将适量K2FeO4固体分别溶解于pH为4.74、7.00、11.50的水溶液中，配得FeO浓度为1.0 mmol·L－1(1 mmol·L－1＝10－3 mol·L－1)的试样，静置，考察不同初始pH的水溶液对K2FeO4某种性质的影响，结果见图1(注：800 min后，三种溶液中高铁酸钾的浓度不再改变)。
[实验2]将适量K2FeO4溶解于pH＝4.74的水溶液中，配制成FeO浓度为1.0 mmol·
L－1的试样，将试样分别置于20 ℃、30 ℃、40 ℃和60 ℃的恒温水浴中，考察不同温度对K2FeO4某种性质的影响，结果见图2。则
①实验1的目的是____________________；
②实验2可得出的结论是____________________；
③高铁酸钾在水中的反应为4FeO＋10H2O??4Fe(OH)3＋8OH－＋3O2↑。由图1可知，800 min时，pH＝11.50的溶液中高铁酸钾最终浓度比pH＝4.74的溶液中高，主要原因是__________________。
答案　(1)铁元素为＋6价，易得电子
(2)减少洗涤时产品的损失且产品易干燥
(3)高铁酸钾有强氧化性，能杀菌消毒　产生的Fe(OH)3有吸附性，有净化作用
(4)放电时间长　工作电压稳定
(5)①研究FeO在不同pH溶液中的稳定性(或反应的速率)
②温度越高，FeO越不稳定(或与水反应的速率越快)
③pH＝11.50的溶液中OH－浓度大，使平衡向左移动
解析　(1)在K2FeO4中Fe的价态为＋6价，易得电子。
(2)K2FeO4在有机溶剂中的溶解度很小，可减少洗涤时的损失。
(3)K2FeO4具有强氧化性，可杀菌消毒，其还原产物Fe3＋水解生成Fe(OH)3胶体，具有吸附性能。
(4)根据曲线判断，电压稳定，放电时间长。
(5)图1研究的是FeO在不同pH时的稳定性，图2研究的是FeO在不同温度时的稳定性，根据曲线变化，pH越大，FeO越稳定；温度越高，FeO越不稳定。
3． 草酸是一种重要的试剂。下面是利用草酸探究浓度对反应速率影响的实验。
(1)为证明浓度对反应速率的影响，教科书《化学反应原理》中设计了如下实验：取两支试管，各加入4 mL 0.01 mol·L－1的KMnO4酸性溶液，分别向其中加入0.1 mol·L－1、
0.2 mol·L－1 H2C2O4溶液2 mL，记录溶液褪色所需时间。
实验中发生反应的离子方程式为______________。
预期现象是：
①溶液的颜色由________色变为________色。
②其中加入____________ mol·L－1 H2C2O4的那支试管中的溶液先变色。然而实验结果并不尽如人意。实验过程颜色复杂，且褪色先缓慢后逐渐加快；最大的问题是草酸浓度大，反应速率却更慢。
本实验能否作为课堂实验研究浓度对化学反应速率的影响？适宜的条件是怎样的？某校一研究小组对此进行了探究。下面是他们的实验报告的一部分：
表1　试验安排及结果
实验编号 A(KMnO4溶液浓度/mol·L－1) B(草酸溶液浓度/mol·L－1) C(硫酸溶液浓度/mol·L－1) 褪色时间/s
1 3 3 1 336
2 1 2 3 82
3 3 1 3 76
4 1 3 2 133
5 2 3 3 102
6 3 2 2 156
7 2 2 1 300
8 2 1 2 115
9 1 1 1 200
应用SPSS16.0对正交试验结果进行方差分析，结果如下表：
表2　各因素水平的数据处理结果
A(KMnO4溶液) B(草酸溶液) C(硫酸溶液)
浓度/mol·L－1 0.005 0.010 0.015 0.1 0.5 0.9 6 12 18
平均褪色时间/s 138.3 172.3 189.3 130.3 179.3 190.3 278.7 134.7 86.7
(2)由表2可知，三因素中，________的浓度(选填“A”、“B”或“C”，下同)对反应速率影响显著，而________的浓度对反应速率的影响不显著。
(3)由表2可知，当高锰酸钾浓度为________ mol·L－1、草酸浓度为________ mol·L－1时，反应最快。即因素A、B的较适宜实验条件得以确定。
根据以上实验结果，该小组同学继续探究硫酸的浓度是怎样影响本反应速率的，测得实验结果如下：
表3　不同硫酸浓度下的褪色时间
c(H2SO4)/mol·L－1 18 16 14 12 10 8 6
褪色时间/s 67 83 90 103 129 146 200
(4)根据课堂实验的合适时间，可选溶液的褪色时间约为1分钟和2分钟的两份溶液，即此时硫酸的浓度为________ mol·L－1和________ mol·L－1，这也有利于观察这两个反应速率的差异。
结论：草酸与酸性高锰酸钾溶液的反应，可作为课堂实验探究浓度对反应速率的影响。
答案　(1)2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O　紫(或紫红)　无　0.2
(2)C　A、B
(3)0.005　0.1
(4)18　10
解析　(1)由于MnO被还原成Mn2＋，所以溶液由紫红色变为无色。浓度越大，反应速率越快，所以加入0.2 mol·L－1的H2C2O4溶液先变色。
(2)根据表2中的数据可判断，H2SO4溶液的浓度对反应速率影响显著，而KMnO4、H2C2O4的浓度对反应速率影响不显著。
(3)由表2中数据判断，当KMnO4溶液浓度为0.005 mol·L－1，H2C2O4溶液浓度为0.1 mol·
L－1时，反应速率最快。
(4)褪色时间大约为1分钟时，硫酸浓度为18 mol·L－1，褪色时间大约为2 min时，H2SO4浓度为10 mol·L－1。
4． 800 ℃时，向容积为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O维持恒温，发生反应CO(g)＋H2O(g)??H2(g)＋CO2(g)，反应过程中测定的部分数据见下表：
反应时间/min 0 2 4 6
n(CO)/mol 1.20 0.90 0.80
n(H2O)/mol 0.60 0.20
(1)反应在2 min内的平均速率为v(H2O)＝________。
(2)800 ℃时，化学平衡常数K的值为________。
(3)保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20 mol H2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)在恒温恒压密闭容器中通入CO和H2O各1 mol发生该反应，当反应达到平衡后，维持温度与压强不变，t1时再通入各1 mol的CO和H2O的混合气体，请在下图中画出正(v正)、逆(v逆)反应速率在t1后随时间t变化的曲线图。
答案　(1)0.075 mol·L－1·min－1
(2)1
(3)增大
(4)
解析　(1)v(H2O)＝＝0.075 mol·L－1·min－1
(2)4 min已达平衡状态
　 　　　　CO(g)＋H2O(g)??H2(g)＋CO2(g)
起始(mol) 1.20 0.60 0 0
转化(mol) 0.40 0.40 0.40 0.40
平衡(mol) 0.80 0.20 0.40 0.40
K＝＝1
(3)再加入H2O(g)，CO的转化率将增大。
(4)恒温、恒压，再通入1 mol CO、1 mol H2O(g)，和原平衡等效，达到平衡时，速率和原平衡相等。
5． 由菱镁矿(主要成分为MgCO3)制阻燃型氢氧化镁的工艺流程如下：
(1)从图1和图2可以得出的结论为__________________、____________________。
(2)水化反应MgO＋H2O===Mg(OH)2能自发进行的原因是____________________。
(3)结合元素周期律和下表可知，金属氢氧化物受热分解的规律有__________________。(写一条即可)
部分主族元素的金属氢氧化物热分解温度/℃
LiOH NaOH KOH Al(OH)3 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Ba(OH)2
924 不分解 不分解 140 258 390 700
(4)已知热化学方程式：Mg(OH)2(s)===MgO(s)＋H2O(g)　ΔH＝＋81.5 kJ·mol－1
①Mg(OH)2起阻燃作用的主要原因是________________。
②与常用卤系(如四溴乙烷)和有机磷系(磷酸三苯酯)阻燃剂相比，Mg(OH)2阻燃剂的优点是____________。
答案　(1)随着水化时间延长，MgO的量不断减少，Mg(OH)2的量不断增加　温度升高，水化反应速率加快
(2)ΔH＜0
(3)金属离子半径越大，氢氧化物越难分解(或金属性越强，氢氧化物越难分解等)
(4)①Mg(OH)2分解时吸热，使环境温度下降；同时生成耐高温、稳定性好的MgO覆盖在可燃物表面，阻燃效果更佳
②无烟、无毒、腐蚀性小
解析　(1)水化时间越长，MgO越少，Mg(OH)2越多，并且温度越高，水化速率越快。
(2)MgO＋H2O===Mg(OH)2属于放热反应。
(3)金属性越强，氢氧化物热稳定性越强。
(4)①Mg(OH)2分解时要吸热，且生成的MgO耐高温，覆盖在可燃物表面，阻止燃烧进一步进行。
②有机阻燃剂有一定的毒性和腐蚀性，且有烟产生。