中考化學數字化實驗題例析

區大柱

數字化實驗題是全國近幾年考查的新趨勢，主要從壓強傳感器、溫度傳感器、pH傳感器、O2濃度傳感器、CO2濃度傳感器等角度進行考查，常以坐標曲線圖的形式呈現。解答這類試題的思路為：①直接讀出坐標中的兩個變量（橫、縱坐標）之間的變化關系（關注起點、終點以及變化的趨勢）;②對多個變化曲線，要對比它們之間的關系;③結合化學反應過程，形成對變化規律的認識;④根據題干要求作出解答。

例1（2019年新疆）小明將未打磨的鋁片和稀鹽酸放入密閉容器中，用傳感器探究反應過程中溫度和壓強的變化，如圖1所示。從圖中所獲信息不正確的是（ ）。

解析從溫度與時間的圖像看，50s～100s，溶液的溫度升高明顯，因此反應過程中放出熱量，A正確。50 s，壓強開始增大，說明鹽酸與鋁反應生成了氫氣，因此，溶液中的溶質除氧化鋁與鹽酸反應生成的氯化鋁外，還有鹽酸，B錯誤。0-50 s，密閉容器中的壓強沒有改變，即鋁與鹽酸沒有反應，可確定該段時間內是鹽酸與氧化鋁的反應，c正確。因為反應過程中容器是密閉的，所以容器內的壓強減小，是溫度降低的結果，D正確。

答案：B

例2（2019年海南）某實驗小組進行物質溶解實驗，20°C時，稱取2.5 g、5.0 g、7.5 g NaOH固體，分別加入3個小燒杯中（均已盛裝50 mL水），均完全溶解。通過數字化實驗測得它們在溶解過程中溶液溫度的變化情況如圖2所示。

依據該實驗，你能獲得哪些有關NaOH在水中溶解的實驗結論？（寫出兩點，請按示例回答）

示例：證據：曲線均呈上升趨勢。結論：NaOH在水中溶解時放出熱量。

解析（1）證據：2.5g氫氧化鈉溶于水時，溫度上升最小;7.5g氫氧化鈉溶于水時，溫度上升最大。結論：相同條件下，溶解的氫氧化鈉越多，放出的熱量越多。（2）證據：20℃時，7.5 g氫氧化鈉能完全溶解在50 mL水中。結論：氫氧化鈉易溶于水。

答案：相同條件下，溶解的氫氧化鈉越多，放出的熱量越多;氫氧化鈉易溶于水（合理即可）

例3（2019年北京）用圖3裝置進行實驗，先后將溶液快速全部推入，測得一段時間內壓強變化如圖4所示。

（1）先推入的溶液是——。

（2）6c段壓強不變，原因是——。

（3）cd段壓強變大，用化學方程式解釋：

例4（2019年攀枝花）某學習小組運用傳感器探究鈉與水的反應得到圖像，其中圖5是反應過程中溶液溫度與時間的圖像，圖6是反應過程中溶液pH與時間的圖像。

回答下列問題：

（1）鈉與水的反應屬于——反應（填“吸熱”或者“放熱”）。

（2）反應產生的氣體為氫氣。檢驗氫氣純度的操作是（請補充完整）：用拇指堵住集滿氣體的試管口，——。實驗中能表明氫氣不純的現象是一C）

（3）鈉與水反應的化學方程式為——。

（4）將少量金屬鈉投入稀的氯化鐵溶液中，產生了無色氣體和一種紅褐色沉淀，紅褐色沉淀的化學式為——;與反應前溶液相比，反應后溶液質量——（填“增大”、“不變”或者“減小”）。

解析（1）根據圖5信息可知，鈉和水的反應過程中，溫度升高，屬于放熱反應。（5）檢驗氫氣的純度，其操作是用拇指堵住集滿氫氣的試管口，靠近火焰，移開拇指點火，如發出尖銳的爆鳴聲，則不純。（3）根據圖6信息可知，鈉和水反應后溶液的pH>7，呈堿性，生成了氫氧化鈉溶液，化學方程式為2Na+2H2O=2NaOH+H2。

（4）將金屬鈉投入稀的氯化鐵溶液中，鈉先與水反應生成氫氧化鈉溶液和氫氣，氫氧化鈉溶液再與氯化鐵溶液反應生成紅褐色的氫氧化鐵沉淀;分析化學方程式可知，反應過程中生成的氫氣和氫氧化鐵沉淀的質量大于投入鈉的質量，故反應后溶液的質量減小。

答案：（1）放熱（5）靠近火焰，移開拇指點火發出尖銳的爆鳴聲（3）2Na+2H2O=2NaOH+H2（4）Fe（OH）3減小

例5（2019年常州）中和反應是一類重要的化學反應。某同學利用如圖7裝置研究稀鹽酸與氫氧化鈉溶液反應的過程，并用pH和溫度傳感器測量反應過程中相關物理量的變化情況，得到圖8和圖9。

（1）燒杯中發生反應的化學方程式為——;

（2）儀器A中溶液的溶質是——（填化學式）;

（3）圖9中V的數值最接近——（填“6”、“12”或“16”）;

（4）下列說法錯誤的是——。

A.圖8中6點所示溶液中的溶質是NaCI和NaOH;

B.取圖8中d點所示溶液加熱蒸干所得固體為純凈物

C.圖8中c→d所示溶液中NaCl的質量不斷增加;

D.圖9中e→f變化趨勢可說明該反應是放熱反應

解析（1）在燒杯中氫氧化鈉和鹽酸反應生成氯化鈉和水，化學方程式為NaOH+HCl=NaCl+H2O。（2）根據圖8，反應過程中pH逐漸減小，是將酸逐漸加入堿中，因此儀器A中是鹽酸溶液，溶質是HCl。（3）根據圖8和圖9的信息可知，該反應是放熱反應，當二者恰好完全反應時，溶液的溫度最高，所以圖9中y的數值最接近12。（4）圖8中6點所示溶液中pH>7，溶液呈堿性，溶液中的溶質是NaCl和NaOH，A正確;圖8中d點所示溶液中pH<7，溶液呈酸性，溶質是NaCl和HCl，氯化氫氣體在蒸發過程中逸出了，所得固體為純凈物，B正確;圖8中在c點鹽酸和氫氧化鈉恰好完全反應，c→d所示溶液中，氯化鈉的質量不會增加，C錯誤;圖9中e→f變化趨勢可說明該反應是放熱反應，D正確。

答案：（1）NaOH+HCI=NaCI+H2O

（2）HCI（3）12（4）C