高考中化学反应机理的考查研究

◇ 山东 孙振法

描述一个化学反应有多种形式,化学方程式和离子方程式是两种常见形式,常用来表示化学反应中的明显变化．除此之外,涵盖所有基元反应的反应机理也可用来表示化学反应．高中阶段学生对反应机理的学习并不深入,是学生继续深造时才会系统学习的化学知识．但在2020年高考试题中却出现了有关化学反应机理的考查,这既是新高考制度实施的体现,也是对学生核心素养培养成果的考查．

1 反应机理概述

反应机理描述的是详细的化学反应过程,在一个完整的反应机理图示中,通常以箭头为主要表现方式,电子的流向、反应物参加反应的时机、生成物产生的过程都有详细的表示,箭尾的一方表示将要参加下一历程的反应物,箭头的一方表示上一历程的产物和下一历程的反应物,首尾相连,形成一个完整的循环．由于化学反应中催化剂在反应前后能保持化学性质不变,因此处于循环主线上的常是化学反应的催化剂．

反应机理并不是化学专家根据化学反应推理出来的,而是由很多实验事实总结得出的．反应机理的提出既可解释化学实验现象,又可预测即将发生的化学反应,在实际生产中有着广泛的应用．

2 反应机理考查方式

2020年因新冠病毒的肆虐,高考在时间上延迟了一个月,形式上也进行了新的尝试,如某些地区在本校进行、由本校老师监考等,此外在高考试题上也有大胆的创新．就高考化学试题而言,反应机理的出现是近年来的新题型,对学生的能力是一大考验,同时也是对新课程改革和核心素养教育理念所取得成果的考查．

例(2020年全国卷Ⅰ)铑的配合物离子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化,反应过程如图1所示．下列叙述错误的是( )．

A．CH3COI是反应中间体

B．甲醇羰基化反应为

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

图1

分析学生在初看这道题时,很可能会被看似复杂的反应机理图所“吓”到,心理上产生畏惧,也就很难静下心来解读题意．在遇到该类试题时学生首先要保持良好的心态,可以这么想：高考中考查的知识肯定是学过的,不会“超纲”,即使出现偏差,也一定不会只有我一个人不会,如果我做对了就比其他人的分数高了．然后认真审读试题．解答本题的关键是了解反应机理图示的本质：在反应机理图示中,反应物是随着箭头加入的物质,产物是随着箭头产生的物质,处于循环系统中的物质都是反应的中间产物．由题意知铑的配合物离子[Rh(CO)2I2]－是催化剂,此反应机理表示的是甲醇羰基化反应．依据反应机理图示本质分析,CH3COI既不随着箭头进入反应体系,也不随箭头脱离反应体系,则属于反应中间体,选项A说法正确．由整个反应机理图示可看出,随着箭头进入体系的物质是CH3OH和CO,随着箭头脱离体系的物质是CH3CO2H,因此,甲醇羰基化反应为CH3OH＋CO＝CH3CO2H,选项B说法正确．由反应机理图示可知,Rh的成键数目分别为4、5、6,选项C说法错误．由图示可知,在CH3OH刚进入反应体系时发生的反应是CH3OH＋HI＝CH3I＋H2O,选项D说法正确．答案为C．

由此可知,解答反应机理类试题难度并不大,关键是要找出化学反应中的反应物、生成物和催化剂．虽然此类试题只在2020年的高考试题中出现,但随着新高考制度的逐步实施,此类试题或新的考查方式还会出现,且难度会有所增加．因此,在新一轮的复习中,教师有必要对高中化学知识进行适当延伸,以拓宽学生视野．