化學反應歷程機理圖解題分析

黃春德

摘? 要：化學反應速率是高中化學《化學反應原理》模塊的重要探究內容，屬于化學動力學范疇。2020新版人教版教材對化學反應速率給了定義并剖析了影響因素，并引入了基元反應，碰撞理論等概念，對影響化學反應速率的因素展開了定性和定量分析。2017版課標也明確要求掌握基元反應，催化劑作用的要求。在新高考考題中，我們不難發現，化學反應歷程機理遍布各地考題，構建思維模型等的教育理念推層出新，各類新科研成果，前言技術以情境模型出現于高考題型，無疑引領時代的進步，考察的不再是學生死記硬背的能力，而更多的是思維的能力，遷移的能力。本文就此部分知識出現的考題進行探索與研究。

關鍵詞：情境教學;思維模型;催化劑;反應歷程

縱觀近幾年高考真題與各地模擬題，筆者發現，在化學反應歷程考察的題型，有以下幾種題型：總能量變化曲線模型;非均相反應歷程模型;“環式”反應歷程模型……以下是介紹這幾種題型的常見解法。

一、簡單的總能量變化曲線模型

此類題型屬于最基礎的反應歷程：清晰的展現能量變化趨勢圖。如圖1所示，可以讀出以下信息：

1.起點反應物的總能量與終點生成物的總能量的變化為降低的，故為放熱反應，△H<0。

2.E1為正反應的活化能;E2為逆反應的活化能。故放熱反應的正向活化能大于逆向活化能;反之，吸熱反應的正向活化能小于逆向活化能。

3.加入催化劑，活化能明顯降低，且反應歷程為單一基元反應變成兩個基元反應組合起來。

4.結合動力學理論，可以讀出另外的信息：有催化劑的情況下，該反應歷程有經歷兩個基元反應。反應①的活化能比反應②的活化能高，故該反應的速率由活化能高的慢反應決定。

例1? 1，3-丁二烯和Br2以物質的量之比為1∶1發生加成反應分兩步：第一步Br+進攻1，3-丁二烯生成中間體C（溴鎓正離子）;第二步Br?進攻中間體C完成1，2-加成或1，4-加成。反應過程中的能量變化如下圖所示，下列說法正確的是

A.1，2-加成產物A比1，4-加成產物B穩定

B.第一步的反應速率比第二步慢

C.該加成反應的反應熱為Eb–Ea

D.升高溫度，1，3-丁二烯的平衡轉化率增大

【解析】A.根據圖像可知，1，2-加成產物A含有的總能量大于1，4-加成產物B，則1，4-加成產物B穩定，故A說法錯誤;

B.第一步的反應的活化能大于第二步，則第一步的反應速率比第二步慢，B說法正確;

C.該加成反應的反應熱為1，3-丁二烯的總能量分別與1，2-加成產物A和1，4-加成產物B的總能量的差值，所以C說法錯誤;

D.根據圖像可知，該反應為放熱反應。升高溫度，平衡逆反應方向移動，則1，3-丁二烯的平衡轉化率減小，因此D說法錯誤。

二、非均相反應歷程模型

所謂“均相”模型，就如H2O2的分解反應，用FeCl3溶液作為催化劑，均在水相中進行的反應;而“非均相”模型，就如H2O2液體相的分解反應，用固體相MnO2作為催化劑，經常表現為催化劑表面的“吸附”與“解吸”反應歷程模型，如圖2所示。

三、“環式”反應歷程模型

此類題型，可以觀察圖3，可以看到整個反應過程中涉及多種物質，解題的關鍵在于有些物質循環出現，如⑤⑥⑦⑧，有可能是催化劑或者中間產物。如果是一開始就存在的，那么就是催化劑;中間產生的后來又反應掉的，則為中間產物。有些物質是進入旋轉圈的，如①④，為反應物;由旋轉圈出來的物質，如③，為反應產物。

例1（2020年全國1卷第10題）銠的配合物離子[Rh（CO）2I2]-可催化甲醇羰基化，反應過程如圖所示。

下列敘述錯誤的是：

A.CH3COI是反應中間產物

B.甲醇羰基化反應為CH3OH+CO=CH3CO2H

C.反應過程中Rh的成鍵數目保持不變

D.存在反應CH3OH+HI=CH3I+H2O

[解析]

A.CH3COI為左側循環圈的中間產物，正確。

B.縱觀整個圖，進入的物質有CO和CH3OH，生成的物質為CH3CO2H，所以B正確。

C.圖中左右的Rh，可以看到6個鍵，而最上方的Rh只有4個鍵，最下方的Rh是5個鍵，故C錯誤。

D.圖的左側，可以看到H2O和CH3COI接觸，生成HI和CH3CO2H，正確。

結合上述幾道反應歷程。筆者發現，考題主要考察的知識主要如下：1）化學反應的過程伴隨能量的變化，加入催化劑能改變反應的歷程，不改變反應的反應熱。2）催化劑所起的作用是降低反應的活化能，以提高反應速率的作用;3）催化劑改變的歷程有多種情況：可以是被吸附在催化劑表層，降低反應物的鍵能;也可能是反應物與催化劑反應生成中間產物，再重新與另一反應物反應生成目標產物…不管考題以何種情境何種類型出現，考察的內容都是基本概念基本原理。只有掌握課本知識，養成提煉題目信息的能力，構建科學的催化劑發揮作用模型，從“學會知識”轉變為“會學”、“會研究”，才能滿足新高考選拔人材的需要。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：74.

[2]徐聰，魏銳.由合成氨工藝引發的化學反應速率相關問題探討[J].中學化學教學參考，2020（04）：31-33.

惠州市華羅庚中學? 516000