化学反应历程机理图解题分析

黄春德

摘  要：化学反应速率是高中化学《化学反应原理》模块的重要探究内容，属于化学动力学范畴。2020新版人教版教材对化学反应速率给了定义并剖析了影响因素，并引入了基元反应，碰撞理论等概念，对影响化学反应速率的因素展开了定性和定量分析。2017版课标也明确要求掌握基元反应，催化剂作用的要求。在新高考考题中，我们不难发现，化学反应历程机理遍布各地考题，构建思维模型等的教育理念推层出新，各类新科研成果，前言技术以情境模型出现于高考题型，无疑引领时代的进步，考察的不再是学生死记硬背的能力，而更多的是思维的能力，迁移的能力。本文就此部分知识出现的考题进行探索与研究。

关键词：情境教学;思维模型;催化剂;反应历程

纵观近几年高考真题与各地模拟题，笔者发现，在化学反应历程考察的题型，有以下几种题型：总能量变化曲线模型;非均相反应历程模型;“环式”反应历程模型……以下是介绍这几种题型的常见解法。

一、简单的总能量变化曲线模型

此类题型属于最基础的反应历程：清晰的展现能量变化趋势图。如图1所示，可以读出以下信息：

1.起点反应物的总能量与终点生成物的总能量的变化为降低的，故为放热反应，△H<0。

2.E1為正反应的活化能;E2为逆反应的活化能。故放热反应的正向活化能大于逆向活化能;反之，吸热反应的正向活化能小于逆向活化能。

3.加入催化剂，活化能明显降低，且反应历程为单一基元反应变成两个基元反应组合起来。

4.结合动力学理论，可以读出另外的信息：有催化剂的情况下，该反应历程有经历两个基元反应。反应①的活化能比反应②的活化能高，故该反应的速率由活化能高的慢反应决定。

例1  1，3-丁二烯和Br2以物质的量之比为1∶1发生加成反应分两步：第一步Br+进攻1，3-丁二烯生成中间体C（溴鎓正离子）;第二步Br?进攻中间体C完成1，2-加成或1，4-加成。反应过程中的能量变化如下图所示，下列说法正确的是

A.1，2-加成产物A比1，4-加成产物B稳定

B.第一步的反应速率比第二步慢

C.该加成反应的反应热为Eb–Ea

D.升高温度，1，3-丁二烯的平衡转化率增大

【解析】A.根据图像可知，1，2-加成产物A含有的总能量大于1，4-加成产物B，则1，4-加成产物B稳定，故A说法错误;

B.第一步的反应的活化能大于第二步，则第一步的反应速率比第二步慢，B说法正确;

C.该加成反应的反应热为1，3-丁二烯的总能量分别与1，2-加成产物A和1，4-加成产物B的总能量的差值，所以C说法错误;

D.根据图像可知，该反应为放热反应。升高温度，平衡逆反应方向移动，则1，3-丁二烯的平衡转化率减小，因此D说法错误。

二、非均相反应历程模型

所谓“均相”模型，就如H2O2的分解反应，用FeCl3溶液作为催化剂，均在水相中进行的反应;而“非均相”模型，就如H2O2液体相的分解反应，用固体相MnO2作为催化剂，经常表现为催化剂表面的“吸附”与“解吸”反应历程模型，如图2所示。

三、“环式”反应历程模型

此类题型，可以观察图3，可以看到整个反应过程中涉及多种物质，解题的关键在于有些物质循环出现，如⑤⑥⑦⑧，有可能是催化剂或者中间产物。如果是一开始就存在的，那么就是催化剂;中间产生的后来又反应掉的，则为中间产物。有些物质是进入旋转圈的，如①④，为反应物;由旋转圈出来的物质，如③，为反应产物。

例1（2020年全国1卷第10题）铑的配合物离子[Rh（CO）2I2]-可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。

下列叙述错误的是：

A.CH3COI是反应中间产物

B.甲醇羰基化反应为CH3OH+CO=CH3CO2H

C.反应过程中Rh的成键数目保持不变

D.存在反应CH3OH+HI=CH3I+H2O

[解析]

A.CH3COI为左侧循环圈的中间产物，正确。

B.纵观整个图，进入的物质有CO和CH3OH，生成的物质为CH3CO2H，所以B正确。

C.图中左右的Rh，可以看到6个键，而最上方的Rh只有4个键，最下方的Rh是5个键，故C错误。

D.图的左侧，可以看到H2O和CH3COI接触，生成HI和CH3CO2H，正确。

结合上述几道反应历程。笔者发现，考题主要考察的知识主要如下：1）化学反应的过程伴随能量的变化，加入催化剂能改变反应的历程，不改变反应的反应热。2）催化剂所起的作用是降低反应的活化能，以提高反应速率的作用;3）催化剂改变的历程有多种情况：可以是被吸附在催化剂表层，降低反应物的键能;也可能是反应物与催化剂反应生成中间产物，再重新与另一反应物反应生成目标产物…不管考题以何种情境何种类型出现，考察的内容都是基本概念基本原理。只有掌握课本知识，养成提炼题目信息的能力，构建科学的催化剂发挥作用模型，从“学会知识”转变为“会学”、“会研究”，才能满足新高考选拔人材的需要。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：74.

[2]徐聪，魏锐.由合成氨工艺引发的化学反应速率相关问题探讨[J].中学化学教学参考，2020（04）：31-33.

惠州市华罗庚中学  516000