高考中化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的命題趨勢(shì)分析

隨著教育改革的不斷推進(jìn)和高考命題思路的不斷更新，高考化學(xué)試題在化學(xué)反應(yīng)機(jī)理方面的命題趨勢(shì)愈發(fā)明顯．這一趨勢(shì)不僅要求學(xué)生掌握化學(xué)反應(yīng)的基本原理和核心概念，還要求學(xué)生能夠深入理解反應(yīng)機(jī)理，注重實(shí)際應(yīng)用，追求創(chuàng)新思維．本文將探討這一命題趨勢(shì)的特點(diǎn)，以期幫助學(xué)生更好地進(jìn)行備考．

１ 強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)和核心概念

高考化學(xué)作為一門考查學(xué)生化學(xué)知識(shí)綜合運(yùn)用能力的考試，始終將基礎(chǔ)知識(shí)和核心概念作為命題的核心．特別是在化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的考查中，這種趨勢(shì)尤為明顯．這不僅體現(xiàn)在對(duì)基礎(chǔ)反應(yīng)機(jī)理的深入探究，還體現(xiàn)在將反應(yīng)機(jī)理與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，考查學(xué)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(fā)生催化加成，反應(yīng)如圖１Ｇ甲所示：

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

A．反應(yīng)焓變：反應(yīng)Ⅰ＞反應(yīng)Ⅱ

B．反應(yīng)活化能：反應(yīng)Ⅰ＜反應(yīng)Ⅱ

C．增加HCl濃度可增加平衡時(shí)產(chǎn)物Ⅱ和產(chǎn)物Ⅰ的比例

D．選擇相對(duì)較短的反應(yīng)時(shí)間，及時(shí)分離可獲得高產(chǎn)率的產(chǎn)物Ⅰ

解析 由圖１Ｇ甲可知，反應(yīng)Ⅱ＝反應(yīng)Ⅰ＋反應(yīng)Ⅲ，反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅲ都是放熱反應(yīng)，所以反應(yīng)Ⅱ也是放熱反應(yīng)，且反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)熱比反應(yīng)Ⅰ小，即存在反應(yīng)焓變：反應(yīng)Ⅰ＞反應(yīng)Ⅱ，選項(xiàng)A 說法正確．反應(yīng)所需的活化能越小，反應(yīng)速率越快，相同時(shí)間內(nèi)所占比例越大，由圖可知，短時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)物Ⅰ的占比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于產(chǎn)物Ⅱ，說明反應(yīng)Ⅰ的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于反應(yīng)Ⅱ，則所需活化能：反應(yīng)Ⅰ＜反應(yīng)Ⅱ，選項(xiàng)B說法正確．由于存在產(chǎn)物Ⅰ與產(chǎn)物Ⅱ之間的可逆反應(yīng)，K 與氯化氫含量無關(guān)，因此比值不會(huì)隨著HCl含量的改變而改變，選項(xiàng)C說法錯(cuò)誤．由圖可知，相對(duì)較短的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物Ⅰ的占比較大，所以選擇相對(duì)較短的反應(yīng)時(shí)間，及時(shí)分離可獲得高產(chǎn)率的產(chǎn)物Ⅰ，選項(xiàng)D說法正確．

答案 C．

２ 注重實(shí)際應(yīng)用

在近年高考中，實(shí)際應(yīng)用類試題在化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的考查中愈發(fā)受到重視．這一轉(zhuǎn)變不僅體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科與實(shí)際生活的緊密聯(lián)系，更突顯了高考對(duì)學(xué)生綜合應(yīng)用能力的全面要求．化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，作為化學(xué)學(xué)科的核心內(nèi)容，其實(shí)際應(yīng)用不僅關(guān)乎學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握，更在于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力．

例２ （２０２３年北京卷，節(jié)選）尿素[CO（NH２）２]合成的發(fā)展體現(xiàn)了化學(xué)科學(xué)與技術(shù)的不斷進(jìn)步．

（１）１９世紀(jì)初，用氰酸銀（AgOCN）與NH４Cl在一定條件下反應(yīng)制得CO（NH２）２，實(shí)現(xiàn)了由無機(jī)物到有機(jī)物的合成．該反應(yīng)的化學(xué)方程式是________．

（２）２０世紀(jì)初，工業(yè)上以CO２ 和NH３ 為原料在一定溫度和壓強(qiáng)下合成尿素．反應(yīng)分兩步：

ⅰ．CO２ 和NH３ 生成NH２COONH４;

ⅱ．NH２COONH４ 分解生成尿素．

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

a．活化能：反應(yīng)ⅰ＜反應(yīng)ⅱ

b．ⅰ為放熱反應(yīng)，ⅱ為吸熱反應(yīng)

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(yīng)制得CO（NH２）２ 和AgCl，根據(jù)原子守恒，該反應(yīng)化學(xué)方程式為AgOCN＋NH４Cl＝CO（NH２）２＋AgCl．

（２）由圖可知，反應(yīng)ⅰ的活化能是E１，反應(yīng)ⅱ的活化能是E３，E１＜E３，故a正確．從圖中反應(yīng)物和生成物能量的相對(duì)大小可看出ⅰ為放熱反應(yīng)，ⅱ為吸熱反應(yīng)，故b正確．總反應(yīng)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(cuò)誤．答案為a、b．

３ 強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)探究

高考試題對(duì)于化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的考查逐漸轉(zhuǎn)向與實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合，這一轉(zhuǎn)變不僅凸顯了化學(xué)作為一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)的本質(zhì)，更強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)在理解和分析化學(xué)反應(yīng)機(jī)理中的核心地位．考生不僅需要掌握理論知識(shí)，更需要通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證、探究和應(yīng)用這些理論知識(shí)．

例３ （２０２４年１月浙江卷，節(jié)選）通過電化學(xué)、熱化學(xué)等方法，將CO２ 轉(zhuǎn)化為HCOOH 等化學(xué)品，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的途徑之一．

為提高效率，該研究小組參考文獻(xiàn)優(yōu)化熱化學(xué)方法，在圖３ 所示密閉裝置中充分?jǐn)嚢璐呋瘎㎝ 的DMSO（有機(jī)溶劑）溶液，CO２ 和H２ 在溶液中反應(yīng)制備HCOOH，反應(yīng)過程中保持CO２（g）和H２（g）的壓強(qiáng)不變，總反應(yīng)CO２＋H２?HCOOH 的反應(yīng)速率為v，反應(yīng)機(jī)理如下列３個(gè)基元反應(yīng)，各反應(yīng)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(hào)）．

A．v 與CO２（g）的壓強(qiáng)無關(guān)

B．v 與溶液中溶解H２ 的濃度無關(guān)

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(zhuǎn)化率

（２）實(shí)驗(yàn)測(cè)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(shí)，v隨c 增大而增大;c＞c０ 時(shí)，v 不再顯著增大．請(qǐng)解釋原因： ________．

解析 （１）v 與CO２（g）的壓強(qiáng)有關(guān)，壓強(qiáng)越大，溶液中CO２ 的濃度越大，v 越大，選項(xiàng)A 錯(cuò)誤．v與溶液中溶解H２ 的濃度有關(guān)，H２ 的濃度越大，速率越快，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．溫度升高，v 不一定增大，反應(yīng)Ⅳ和Ⅴ是快反應(yīng)，而Ⅵ是慢反應(yīng)（決速步驟），若Ⅳ和Ⅴ是放熱反應(yīng)且可以快速建立平衡狀態(tài)，則隨著溫度升高L的濃度減小，若L的濃度減小對(duì)反應(yīng)速率的影響大于溫度升高對(duì)總反應(yīng)速率的影響，則總反應(yīng)速率減小，總反應(yīng)的速率不一定增大，選項(xiàng)C正確．在溶液中加入的N（CH２CH３）３ 會(huì)與HCOOH 反應(yīng)，使得３個(gè)平衡正向移動(dòng)，可提高CO２ 轉(zhuǎn)化率，選項(xiàng)D正確．

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

總之，學(xué)生需要全面掌握理論知識(shí)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究和實(shí)踐應(yīng)用，并提高分析和解決問題的能力．

（完）