安徽 尉言勛 杜松庭
高考中對化學反應機理的考查最早出現(xiàn)在2014年全國卷Ⅰ第9題,考查H2O2的分解機理。后來多次出現(xiàn)在江蘇、浙江高考試題的非選擇題中,近幾年全國卷對基元反應及反應機理的考查逐年增多,比如2020全國卷Ⅰ第10題、2020全國卷Ⅱ第11題均涉及此內容的考查。這類試題符合新一輪課程改革的理念,有效滲透宏觀辨識與微觀探析的化學學科核心素養(yǎng),從更深層次的視角認識物質的多樣性。《中國高考評價體系》及其說明,是高考命題、評價與改革的理論基礎和實踐指南。各位教師最高效、最具有“靶向作用”的復習備考,就是在《中國高考評價體系》的框架下,基于《普通高中化學課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱《課程標準》、新教材進行原創(chuàng)命題。
2020年1月,教育部考試中心發(fā)布《中國高考評價體系》,文件指出,高考考查內容體系由“一核”“四層”“四翼”組成,即從高考的核心功能、考查內容、考查要求三個方面回答“為什么考、考什么、怎么考”的考試本源性問題。該體系是高考命題、評價與改革的理論基礎和實踐指南,供高考命題人員以及廣大師生學習參考使用。其中“四翼”為高考的考查要求,即“基礎性、綜合性、應用性、創(chuàng)新性”,回答“怎么考”的問題,同時也是評價試題質量的基本指標。
《課程標準》在選擇性必修課程模塊1中明確要求考生,知道化學反應是有歷程的,認識基元反應的活化能對化學反應速率的影響。新魯科版教材選擇性必修一《化學反應原理》第65頁提出了基元反應的概念。基元反應構成的反應序列,稱為反應歷程,又稱反應機理。


圖1
( )
A.1,4-加成產物比1,2-加成產物穩(wěn)定
B.與0℃相比,40℃時1,3-丁二烯的轉化率增大
C.從0℃升至40℃,1,2-加成正反應速率增大,1,4-加成正反應速率減小
D.從0℃升至40℃,1,2-加成正反應速率的增大程度小于其逆反應速率的增大程度
【答案】AD
【解析】根據圖像分析可知該加成反應為放熱反應,且生成的1,4-加成產物的能量比1,2-加成產物的能量低。根據能量越低越穩(wěn)定,可得1,4-加成產物比1,2-加成產物穩(wěn)定,故A正確;該加成反應不管生成1,4-加成產物還是1,2-加成產物,均為放熱反應,升高溫度,不利于1,3-丁二烯的轉化,即在40℃時,其轉化率會減小,故B錯誤;從0℃升至40℃,正化學反應速率均增大,即1,4-加成和1,2-加成反應的正速率均會增大,故C錯誤;從0℃升至40℃,對于1,2-加成反應來說,化學平衡向逆反應方向移動,即1,2-加成正反應速率的增大程度小于其逆反應速率的增大程度,故D正確。
【例1命題思路分析】
1.從學科內容上分析融合了能量變化、有機化學中的加成反應、反應歷程,溫度對轉化率、速率和平衡的影響,將多個概念進行綜合呈現(xiàn),提升了題目的綜合性。
2.以文字描述、能量變化圖的形式呈現(xiàn)試題,考查學生獲取信息、分析推斷的能力。如:①從圖中讀取能量變化、產物能量高低的信息,分析得出1,4-加成產物具有的能量低,更穩(wěn)定;②在文字描述中,以新情境介紹了學生已有知識范圍內的概念,考查學生從試題情境中提取信息的能力。如0℃與40℃時,產物比例的不同,要求學生運用動態(tài)思維理解兩個溫度與兩個比例的關系,實際上是升高溫度才實現(xiàn)了產物比例的變化,從而得出升高溫度使化學平衡發(fā)生移動的結論。
本題作為第一年新高考試題的范例,具有一定的引導性,對新高三備考人員具有較大的指導性。受本題啟發(fā),筆者命制了1道原創(chuàng)試題供復習使用,如【例2】所示。
【例2】1,3-丁二烯烴與HBr的1,2-加成和1,4-加成是高中有機化學學習中一個易混淆的概念,學生常把它混淆為兩個反應,其實這是一個反應的兩種取向,因為它們的反應機理、反應中間體是相同的,只是取向不同而已。其反應機理如圖2所示,下列說法不正確的是

圖2
( )
已知:“游離基”,是指化合物的分子在光熱等外界條件下,共價鍵發(fā)生均裂而形成的具有不成對電子的原子或基團。
A.1,3-丁二烯與H+作用后生成了一個具有共軛體系的三中心兩電子的烯丙基型碳正離子
B.該反應不可能產生1,3-加成,因為2,4-雙游離基是不穩(wěn)定產物
C.無論溫度是否發(fā)生明顯變化,兩種產物均同時產生,且沒有主次取向
D.1,3-丁二烯與HI也可以發(fā)生1,2-加成和1,4-加成
【答案】C
【解析】鹵素負離子對共軛的烯丙基型碳正離子的2號位進攻則生成1,2-加成產物,鹵素負離子對共軛的烯丙基型碳正離子的4號位進攻則生成1,4-加成產物,不可能發(fā)生1,3-加成,A、B項正確;1,2-加成和1,4-加成產物的比例不僅受共軛二烯結構的影響,也隨溫度、溶劑和催化劑體系等的改變而改變,C項不正確;HI與HBr結構相似,可以與1,3-丁二烯發(fā)生1,2-加成和1,4-加成,得到兩種反應產物,D項正確。
【例2命題思路分析】
近年高考多次考查無機反應的反應機理,預測2022年高考中可能會涉及有機反應機理的考查,于是查閱文獻,結合教材,命制了該試題。化學反應機理是近年高考的熱點,備考時可以結合教材上的典型反應,查閱《化學教育》《大學化學》等資料,命制原創(chuàng)試題,提高備考效率。學生在平時訓練中遇到反應機理題時,重點要讀取題目給予的新信息、新材料,結合圖像尋找突破口。
例2的命題依據是寧夏大學李學強教授發(fā)表在《化學教育》上的一篇文章《有機化學教學中幾個概念的講授》。共軛二烯烴屬于高中化學教材的拓展內容,命題時給予新信息,引導學生從鍵能的大小、極性的強弱,以及發(fā)生化學反應的空間位阻的大小三個方面認識加成反應。

以高考評價體系的“一核”“四層”“四翼”為指導,對比分析高考原題和原創(chuàng)試題得出以下幾點思路:
1.反映時代性。當今時代是知識經濟時代,隨著中國特色社會主義進入新時代,中華民族正加速邁向偉大復興,所以試題中應當選取我國最新的科技成果為素材,激勵學生不斷學習,提升民族自信心。
2.試題要兼顧基礎知識、基礎能力和基本素養(yǎng),還要對學科內多個知識進行綜合化、網格化,考查學生融會貫通的能力,以及學科知識、能力內部的整合及綜合運用,通過創(chuàng)設合理情境,設置新穎的試題呈現(xiàn)方式和設問方式,考查學生在陌生情境中主動思考完成開放性或探究性的任務。如:可以使用最新科研成果中的數(shù)據、圖表、圖形、圖像等,提取出與高中知識相關的內容,作為試題的素材,考查學生能否從情境中提取有效信息,透過現(xiàn)象看本質,發(fā)現(xiàn)隱含的規(guī)律和原理。
