關注新題型化學反應機理圖示題的解答

廣東 童建軍

化學反應機理圖示題最早出現在2014年江蘇高考試題的非選擇題中，近三年在北京高考試題的選擇題和非選擇題中頻繁出現，2018年全國卷Ⅱ也出現了，這類試題符合新高考要求，對學生能力要求較高，在備考過程中要給予高度重視與關注。該類試題以圖示的形式來描述某一化學變化所經由的全部反應，就是把一個復雜反應分解成若干個反應，然后按照一定規律組合起來，從而達到闡述復雜反應的內在聯系的目的。反應機理包括反應物到產物這一過程中所發生的所有反應，因此對反應機理的研究、學習就顯得非常重要。

【例題分析】(2014·江蘇·20節選)將H2S和空氣的混合氣體通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反應回收S，其物質轉化如圖所示。

【圖示分析1】明確反應物：解答這類題圖時，最重要的是看清圖示中的箭頭，明確哪些物質進入循環體系、哪些物質離開循環體系，進入循環體系的物質為總反應的反應物，

離開循環體系的物質為總反應的生成物。

由圖示可知，O2和H2S進入循環體系為反應物，S離開循環體系為生成物。

【圖示分析2】明確催化劑和中間產物：從循環圖示中找出分解成的若干個反應，通過分步反應區分出哪些是催化劑，哪些是中間產物。

【高考試題賞析1】(2018·全國卷Ⅱ·8)研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時與大氣中的氨有關(如圖所示)。下列敘述錯誤的是

( )

A.霧和霾的分散劑相同

B.霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨

C.NH3是形成無機顆粒物的催化劑

D.霧霾的形成與過度施用氮肥有關

【圖示分析】

【答案】C

【解析】A項，霧的分散劑是空氣，分散質是水，霾的分散劑是空氣，分散質是固體顆粒，因此霧和霾的分散劑相同，A正確；B項，由于氮氧化物和二氧化硫轉化為銨鹽形成無機顆粒物，因此霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨，B正確；C項，NH3作為反應物參加反應轉化為銨鹽，因此氨氣不是形成無機顆粒物的催化劑，C錯誤；D項，氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時與大氣中的氨有關，由于氮肥會釋放出氨氣，因此霧霾的形成與過度施用氮肥有關，D正確。

【變式練習1】

1.(2018·北京·7)我國科研人員提出了由CO2和CH4轉化為高附加值產品CH3COOH的催化反應歷程。該歷程示意圖如下。

下列說法不正確的是

( )

A.生成CH3COOH總反應的原子利用率為100%

D.該催化劑可有效提高反應物的平衡轉化率

【答案】D

2.(2017·北京·9)我國在CO2催化加氫制取汽油方面取得突破性進展，CO2轉化過程示意圖如下：

下列說法不正確的是

( )

A.反應①的產物中含有水

B.反應②中只有碳碳鍵形成

C.汽油主要是C5～C11的烴類混合物

D.圖中a的名稱是2-甲基丁烷

【答案】B

【高考試題賞析2】(2018·北京·27節選)近年來，研究人員提出利用含硫物質熱化學循環實現太陽能的轉化與存儲。過程如下：

反應Ⅲ的熱化學方程式為________________。

【圖示分析】

【變式練習2】

1.(2017·北京·27節選)NOx的儲存和還原在不同時段交替進行，如圖所示。通過BaO和Ba(NO3)2的相互轉化實現NOx的儲存和還原。儲存NOx的物質是________。

【答案】BaO

【解析】由圖示可知BaO和NOx作用生成Ba(NO3)2，Ba(NO3)2再還原為N2，則儲存NOx的物質是BaO。

2.(2017·江蘇·18節選)先制得CuCl2，再與石灰乳反應可生成堿式氯化銅。Cu、稀鹽酸在持續通入空氣的條件下反應生成CuCl2，Fe3+對該反應有催化作用，其催化原理如圖所示，M′的化學式為________。

【答案】Fe2+

【解析】Fe3+對該反應有催化作用，結合圖可知，Cu元素的化合價升高，則M中Fe元素的化合價降低，可知M′的化學式為Fe2+。

認識化學反應機理，首先要明確每一步反應都應該是在該條件下通用的反應。解答時應從題目提取信息書寫出循環體系中某一步的具體反應，若反應是氧化還原反應，需要利用氧化還原反應的方法進行配平，并關注反應介質，從而根據題目所提供的循環圖寫出總反應，同時標出催化劑和其他反應條件。