广东 童建军
化学反应机理图示题最早出现在2014年江苏高考试题的非选择题中,近三年在北京高考试题的选择题和非选择题中频繁出现,2018年全国卷Ⅱ也出现了,这类试题符合新高考要求,对学生能力要求较高,在备考过程中要给予高度重视与关注。该类试题以图示的形式来描述某一化学变化所经由的全部反应,就是把一个复杂反应分解成若干个反应,然后按照一定规律组合起来,从而达到阐述复杂反应的内在联系的目的。反应机理包括反应物到产物这一过程中所发生的所有反应,因此对反应机理的研究、学习就显得非常重要。
【例题分析】(2014·江苏·20节选)将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应回收S,其物质转化如图所示。
【图示分析1】明确反应物:解答这类题图时,最重要的是看清图示中的箭头,明确哪些物质进入循环体系、哪些物质离开循环体系,进入循环体系的物质为总反应的反应物,
离开循环体系的物质为总反应的生成物。
由图示可知,O2和H2S进入循环体系为反应物,S离开循环体系为生成物。
【图示分析2】明确催化剂和中间产物:从循环图示中找出分解成的若干个反应,通过分步反应区分出哪些是催化剂,哪些是中间产物。
【高考试题赏析1】(2018·全国卷Ⅱ·8)研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如图所示)。下列叙述错误的是
( )
A.雾和霾的分散剂相同
B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂
D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关
【图示分析】
【答案】C
【解析】A项,雾的分散剂是空气,分散质是水,霾的分散剂是空气,分散质是固体颗粒,因此雾和霾的分散剂相同,A正确;B项,由于氮氧化物和二氧化硫转化为铵盐形成无机颗粒物,因此雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵,B正确;C项,NH3作为反应物参加反应转化为铵盐,因此氨气不是形成无机颗粒物的催化剂,C错误;D项,氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关,由于氮肥会释放出氨气,因此雾霾的形成与过度施用氮肥有关,D正确。
【变式练习1】
1.(2018·北京·7)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。
下列说法不正确的是
( )
A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
【答案】D
2.(2017·北京·9)我国在CO2催化加氢制取汽油方面取得突破性进展,CO2转化过程示意图如下:
下列说法不正确的是
( )
A.反应①的产物中含有水
B.反应②中只有碳碳键形成
C.汽油主要是C5~C11的烃类混合物
D.图中a的名称是2-甲基丁烷
【答案】B
【高考试题赏析2】(2018·北京·27节选)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:
反应Ⅲ的热化学方程式为________________。
【图示分析】
【变式练习2】
1.(2017·北京·27节选)NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图所示。通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是________。
【答案】BaO
【解析】由图示可知BaO和NOx作用生成Ba(NO3)2,Ba(NO3)2再还原为N2,则储存NOx的物质是BaO。
2.(2017·江苏·18节选)先制得CuCl2,再与石灰乳反应可生成碱式氯化铜。Cu、稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2,Fe3+对该反应有催化作用,其催化原理如图所示,M′的化学式为________。
【答案】Fe2+
【解析】Fe3+对该反应有催化作用,结合图可知,Cu元素的化合价升高,则M中Fe元素的化合价降低,可知M′的化学式为Fe2+。
认识化学反应机理,首先要明确每一步反应都应该是在该条件下通用的反应。解答时应从题目提取信息书写出循环体系中某一步的具体反应,若反应是氧化还原反应,需要利用氧化还原反应的方法进行配平,并关注反应介质,从而根据题目所提供的循环图写出总反应,同时标出催化剂和其他反应条件。