高考中化學反應機理的命題趨勢分析

隨著教育改革的不斷推進和高考命題思路的不斷更新，高考化學試題在化學反應機理方面的命題趨勢愈發明顯．這一趨勢不僅要求學生掌握化學反應的基本原理和核心概念，還要求學生能夠深入理解反應機理，注重實際應用，追求創新思維．本文將探討這一命題趨勢的特點，以期幫助學生更好地進行備考．

１ 強調基礎知識和核心概念

高考化學作為一門考查學生化學知識綜合運用能力的考試，始終將基礎知識和核心概念作為命題的核心．特別是在化學反應機理的考查中，這種趨勢尤為明顯．這不僅體現在對基礎反應機理的深入探究，還體現在將反應機理與實際應用相結合，考查學生的綜合分析能力．

例１ （２０２３年６月浙江卷）一定條件下，１Ｇ苯基丙炔（Ph—C≡C—CH３）可與HCl發生催化加成，反應如圖１Ｇ甲所示：

反應過程中該炔烴及反應產物的占比隨時間的變化如圖１Ｇ乙所示（已知：反應Ⅰ、Ⅲ為放熱反應），下列說法不正確的是（ ）．

A．反應焓變：反應Ⅰ＞反應Ⅱ

B．反應活化能：反應Ⅰ＜反應Ⅱ

C．增加HCl濃度可增加平衡時產物Ⅱ和產物Ⅰ的比例

D．選擇相對較短的反應時間，及時分離可獲得高產率的產物Ⅰ

解析 由圖１Ｇ甲可知，反應Ⅱ＝反應Ⅰ＋反應Ⅲ，反應Ⅰ、反應Ⅲ都是放熱反應，所以反應Ⅱ也是放熱反應，且反應Ⅱ的反應熱比反應Ⅰ小，即存在反應焓變：反應Ⅰ＞反應Ⅱ，選項A 說法正確．反應所需的活化能越小，反應速率越快，相同時間內所占比例越大，由圖可知，短時間內，產物Ⅰ的占比遠遠大于產物Ⅱ，說明反應Ⅰ的速率遠遠大于反應Ⅱ，則所需活化能：反應Ⅰ＜反應Ⅱ，選項B說法正確．由于存在產物Ⅰ與產物Ⅱ之間的可逆反應，K 與氯化氫含量無關，因此比值不會隨著HCl含量的改變而改變，選項C說法錯誤．由圖可知，相對較短的反應時間內產物Ⅰ的占比較大，所以選擇相對較短的反應時間，及時分離可獲得高產率的產物Ⅰ，選項D說法正確．

答案 C．

２ 注重實際應用

在近年高考中，實際應用類試題在化學反應機理的考查中愈發受到重視．這一轉變不僅體現了化學學科與實際生活的緊密聯系，更突顯了高考對學生綜合應用能力的全面要求．化學反應機理，作為化學學科的核心內容，其實際應用不僅關乎學生對理論知識的理解和掌握，更在于培養學生解決實際問題的能力．

例２ （２０２３年北京卷，節選）尿素[CO（NH２）２]合成的發展體現了化學科學與技術的不斷進步．

（１）１９世紀初，用氰酸銀（AgOCN）與NH４Cl在一定條件下反應制得CO（NH２）２，實現了由無機物到有機物的合成．該反應的化學方程式是________．

（２）２０世紀初，工業上以CO２ 和NH３ 為原料在一定溫度和壓強下合成尿素．反應分兩步：

ⅰ．CO２ 和NH３ 生成NH２COONH４;

ⅱ．NH２COONH４ 分解生成尿素．

結合反應過程中能量變化示意圖（如圖２），下列說法正確的是________（填序號）．

a．活化能：反應ⅰ＜反應ⅱ

b．ⅰ為放熱反應，ⅱ為吸熱反應

c．CO２（l）＋２NH３（l）＝CO（NH２）２（l）＋H２O（l）ΔH ＝E１－E４

解析 （１）AgOCN 與NH４Cl在一定條件下反應制得CO（NH２）２ 和AgCl，根據原子守恒，該反應化學方程式為AgOCN＋NH４Cl＝CO（NH２）２＋AgCl．

（２）由圖可知，反應ⅰ的活化能是E１，反應ⅱ的活化能是E３，E１＜E３，故a正確．從圖中反應物和生成物能量的相對大小可看出ⅰ為放熱反應，ⅱ為吸熱反應，故b正確．總反應的ΔH ＝E１－E２＋E３－E４，即CO２（l）＋２NH３（l）＝CO（NH２）２（l）＋H２O（l）的ΔH ＝E１－E２＋E３－E４，故c錯誤．答案為a、b．

３ 強調實驗探究

高考試題對于化學反應機理的考查逐漸轉向與實驗探究相結合，這一轉變不僅凸顯了化學作為一門實驗科學的本質，更強調了實驗在理解和分析化學反應機理中的核心地位．考生不僅需要掌握理論知識，更需要通過實驗來驗證、探究和應用這些理論知識．

例３ （２０２４年１月浙江卷，節選）通過電化學、熱化學等方法，將CO２ 轉化為HCOOH 等化學品，是實現“雙碳”目標的途徑之一．

為提高效率，該研究小組參考文獻優化熱化學方法，在圖３ 所示密閉裝置中充分攪拌催化劑M 的DMSO（有機溶劑）溶液，CO２ 和H２ 在溶液中反應制備HCOOH，反應過程中保持CO２（g）和H２（g）的壓強不變，總反應CO２＋H２?HCOOH 的反應速率為v，反應機理如下列３個基元反應，各反應的活化能E２＜E１?E３（不考慮催化劑活性降低或喪失）．

Ⅳ：M＋CO２?Q E１．

Ⅴ：Q＋H２?L E２．

Ⅵ：L?M＋HCOOH E３．

（１）催化劑M 足量條件下，下列說法正確的是________（填序號）．

A．v 與CO２（g）的壓強無關

B．v 與溶液中溶解H２ 的濃度無關

C．溫度升高，v 不一定增大

D．在溶液中加入N（CH２CH３）３，可提高CO２ 轉化率

（２）實驗測得：２９８K，p（CO２）＝p（H２）＝２MPa下，v 隨催化劑M 濃度c 變化如圖４所示．c≤c０ 時，v隨c 增大而增大;c＞c０ 時，v 不再顯著增大．請解釋原因： ________．

解析 （１）v 與CO２（g）的壓強有關，壓強越大，溶液中CO２ 的濃度越大，v 越大，選項A 錯誤．v與溶液中溶解H２ 的濃度有關，H２ 的濃度越大，速率越快，選項B錯誤．溫度升高，v 不一定增大，反應Ⅳ和Ⅴ是快反應，而Ⅵ是慢反應（決速步驟），若Ⅳ和Ⅴ是放熱反應且可以快速建立平衡狀態，則隨著溫度升高L的濃度減小，若L的濃度減小對反應速率的影響大于溫度升高對總反應速率的影響，則總反應速率減小，總反應的速率不一定增大，選項C正確．在溶液中加入的N（CH２CH３）３ 會與HCOOH 反應，使得３個平衡正向移動，可提高CO２ 轉化率，選項D正確．

（２）因各反應的活化能E２＜E１?E３，反應Ⅵ為決速步驟，但L的濃度取決于反應Ⅴ和Ⅳ，故v 與催化劑M 的濃度、反應物CO２ 和H２ 的濃度有關．當c≤c０時，催化劑M 活性位點數量不夠，v 取決于催化劑M的濃度;當c＞c０ 時，催化劑M 活性位點數量足夠，v取決于反應物CO２ 和H２ 的濃度．

總之，學生需要全面掌握理論知識，加強實驗探究和實踐應用，并提高分析和解決問題的能力．

（完）