高考中化學反應機理的考查研究

◇ 山東 孫振法

描述一個化學反應有多種形式,化學方程式和離子方程式是兩種常見形式,常用來表示化學反應中的明顯變化．除此之外,涵蓋所有基元反應的反應機理也可用來表示化學反應．高中階段學生對反應機理的學習并不深入,是學生繼續深造時才會系統學習的化學知識．但在2020年高考試題中卻出現了有關化學反應機理的考查,這既是新高考制度實施的體現,也是對學生核心素養培養成果的考查．

1 反應機理概述

反應機理描述的是詳細的化學反應過程,在一個完整的反應機理圖示中,通常以箭頭為主要表現方式,電子的流向、反應物參加反應的時機、生成物產生的過程都有詳細的表示,箭尾的一方表示將要參加下一歷程的反應物,箭頭的一方表示上一歷程的產物和下一歷程的反應物,首尾相連,形成一個完整的循環．由于化學反應中催化劑在反應前后能保持化學性質不變,因此處于循環主線上的常是化學反應的催化劑．

反應機理并不是化學專家根據化學反應推理出來的,而是由很多實驗事實總結得出的．反應機理的提出既可解釋化學實驗現象,又可預測即將發生的化學反應,在實際生產中有著廣泛的應用．

2 反應機理考查方式

2020年因新冠病毒的肆虐,高考在時間上延遲了一個月,形式上也進行了新的嘗試,如某些地區在本校進行、由本校老師監考等,此外在高考試題上也有大膽的創新．就高考化學試題而言,反應機理的出現是近年來的新題型,對學生的能力是一大考驗,同時也是對新課程改革和核心素養教育理念所取得成果的考查．

例(2020年全國卷Ⅰ)銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化,反應過程如圖1所示．下列敘述錯誤的是( )．

A．CH3COI是反應中間體

B．甲醇羰基化反應為

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

圖1

分析學生在初看這道題時,很可能會被看似復雜的反應機理圖所“嚇”到,心理上產生畏懼,也就很難靜下心來解讀題意．在遇到該類試題時學生首先要保持良好的心態,可以這么想：高考中考查的知識肯定是學過的,不會“超綱”,即使出現偏差,也一定不會只有我一個人不會,如果我做對了就比其他人的分數高了．然后認真審讀試題．解答本題的關鍵是了解反應機理圖示的本質：在反應機理圖示中,反應物是隨著箭頭加入的物質,產物是隨著箭頭產生的物質,處于循環系統中的物質都是反應的中間產物．由題意知銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]－是催化劑,此反應機理表示的是甲醇羰基化反應．依據反應機理圖示本質分析,CH3COI既不隨著箭頭進入反應體系,也不隨箭頭脫離反應體系,則屬于反應中間體,選項A說法正確．由整個反應機理圖示可看出,隨著箭頭進入體系的物質是CH3OH和CO,隨著箭頭脫離體系的物質是CH3CO2H,因此,甲醇羰基化反應為CH3OH＋CO＝CH3CO2H,選項B說法正確．由反應機理圖示可知,Rh的成鍵數目分別為4、5、6,選項C說法錯誤．由圖示可知,在CH3OH剛進入反應體系時發生的反應是CH3OH＋HI＝CH3I＋H2O,選項D說法正確．答案為C．

由此可知,解答反應機理類試題難度并不大,關鍵是要找出化學反應中的反應物、生成物和催化劑．雖然此類試題只在2020年的高考試題中出現,但隨著新高考制度的逐步實施,此類試題或新的考查方式還會出現,且難度會有所增加．因此,在新一輪的復習中,教師有必要對高中化學知識進行適當延伸,以拓寬學生視野．