化學反應歷程教學的再思考

王昀

摘要：反應歷程是化學反應中的反應物轉化為最終產物通過的途徑。通過了解反應歷程，可以找到相應的主反應和副反應，從而找出決定反應速率的關鍵。

關鍵詞：反應歷程；基元反應；活化能；能壘；催化劑

中圖分類號：O621 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2021）08-0102

反應歷程是化學反應中的反應物轉化為最終產物通過的途徑。通過了解反應歷程，可以找到相應的主反應和副反應，從而找出決定反應速率的關鍵，達到生產中多快好省的目的。高等教育出版社出版的《課程標準2017版解讀》上談到：對于一個化學反應來說，在反應的過程中互相碰撞產生作用，轉化成了生成物分析，這個化學反應我們把它叫作基元反應，那么反之其實就是非基元反應。或者被我們稱之為總包反應。在我們日常的教學中存在著一個嚴重的錯誤認識，就是覺得化學反應方程式就是反應過程，為此我們需要針對化學反應歷程教學進行進一步的思考探究。

這些陌生化學反應歷程在高考試卷上的呈現，由于其歷程復雜、知識綜合程度高、維度廣、陌生度高等在學科知識層面難度加大；在學生心理等方面更是不小的考驗. ；挖掘題的背景、探尋出題人的思想；我們不難發現它以基礎性、應用性、綜合性的考查要求詮釋了必備知識和學生需要具備的能力。

而這一呈現更多的是應引起廣大一線教師在教學上的再思考、再深入：

思考一：歸納化學反應歷程的幾種呈現方式：直線圖式能壘圖式循環圖式等：歷程圖表示的含義：活化能、能壘真實含義及如何求算；在循環機理圖中，凡是出現在歷程中進去的箭頭表示反應物，出來的箭頭表示生成物，既有進去又有出來的箭頭表示為催化劑或反應條件，其余可以看成為中間物種。在能壘圖式中首先改變將總反應當作基元反應一樣，將總反應的活化能看作活化分子與反應物分子的能量差值的錯誤認識。通過這些分析讓學生有效的了解這部分的知識和內容。活化分子平均的能量和全部反應物分子之間平均能量的差，而且在復雜的化學反應中它也僅僅就是基元反應活化能一個綜合性的體現，是反應速率當中的溫度系數，在這個階段我們把活化能稱作為這個總包反應的表觀活化能。而且通過研究我們認識到了兩個分子在反應的過程中需要經歷過渡態，這個過渡態要比反應物分析和產物分子具備更好的勢能。活化能是反應物從初始的狀態到能夠參加反應所需要的能量，一般說需要多少能量，或活化能是多少。而能壘更多的表示上述概念的一種障礙性概念，比如說克服能壘，或畫成圖的形式給出。最大能壘步驟，決定了整個反應步驟的反應速率，稱為“控速步”。

思考二：催化劑的實質———如何改變反應歷程；對調控反應速率的重要意義：在催化反應中，如化學反應A+B→AB，所需活化能為E，加入催化劑C后，反應分兩步進行，所需活化能分別為F，G，其中F，G均小于E。催化劑與反應物發生化學作用，改變了反應途徑，從而降低了反應的活化能，這是催化劑得以提高反應速率。

2、A+C→AC———AC+B→AB+C，這兩步的活化能基本都是比E值小的，而且小了很多。根據阿倫尼烏斯公式k=Ae-E/ RT，催化劑參與到了反應當中，使得E值變小，加速了反應的速率。當然也有一些反應，在催化劑的參與下活化能E值的改變并不大，但是指前因子逐漸地增大，這樣也是可以帶來反應速率提升的。

實際教學中通過如合成氨反應中，氮氣在鐵催化劑上得到了活性吸附，離解是氮原子，之后不斷加氫，合稱生成NH（亞氨基）、NH2（氨基）和NH3。

延伸到大部分的實際反應中催化劑的應用：在很多個催化反應當中，固體催化劑對于反應物分子產生了化學吸附的效果，這樣就能使得反應物分子被火花，從而使得反應活化能降低，加快了反應的速率。固體催化劑的表面具有著不均勻性，而且只有部分反應物分子會發生化學吸附的效果。

將這些深度思考恰當地融入教學中，知識層面將基元反應、反應歷程的引入不僅僅是幫助學生建立”化學反應是有歷程的”的認識角度，以便對活化能、催化劑對活化能的影響等的描述、理解更加準確。更是在能力層面上學生科學態度探究素養的建立。

參考文獻：

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（作者單位：新疆生產建設兵團第四師第一中學 伊寧 835000）