高考中化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的考查研究

◇ 山東 孫振法

描述一個(gè)化學(xué)反應(yīng)有多種形式,化學(xué)方程式和離子方程式是兩種常見形式,常用來表示化學(xué)反應(yīng)中的明顯變化．除此之外,涵蓋所有基元反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理也可用來表示化學(xué)反應(yīng)．高中階段學(xué)生對反應(yīng)機(jī)理的學(xué)習(xí)并不深入,是學(xué)生繼續(xù)深造時(shí)才會(huì)系統(tǒng)學(xué)習(xí)的化學(xué)知識(shí)．但在2020年高考試題中卻出現(xiàn)了有關(guān)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的考查,這既是新高考制度實(shí)施的體現(xiàn),也是對學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)成果的考查．

1 反應(yīng)機(jī)理概述

反應(yīng)機(jī)理描述的是詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)過程,在一個(gè)完整的反應(yīng)機(jī)理圖示中,通常以箭頭為主要表現(xiàn)方式,電子的流向、反應(yīng)物參加反應(yīng)的時(shí)機(jī)、生成物產(chǎn)生的過程都有詳細(xì)的表示,箭尾的一方表示將要參加下一歷程的反應(yīng)物,箭頭的一方表示上一歷程的產(chǎn)物和下一歷程的反應(yīng)物,首尾相連,形成一個(gè)完整的循環(huán)．由于化學(xué)反應(yīng)中催化劑在反應(yīng)前后能保持化學(xué)性質(zhì)不變,因此處于循環(huán)主線上的常是化學(xué)反應(yīng)的催化劑．

反應(yīng)機(jī)理并不是化學(xué)專家根據(jù)化學(xué)反應(yīng)推理出來的,而是由很多實(shí)驗(yàn)事實(shí)總結(jié)得出的．反應(yīng)機(jī)理的提出既可解釋化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,又可預(yù)測即將發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),在實(shí)際生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用．

2 反應(yīng)機(jī)理考查方式

2020年因新冠病毒的肆虐,高考在時(shí)間上延遲了一個(gè)月,形式上也進(jìn)行了新的嘗試,如某些地區(qū)在本校進(jìn)行、由本校老師監(jiān)考等,此外在高考試題上也有大膽的創(chuàng)新．就高考化學(xué)試題而言,反應(yīng)機(jī)理的出現(xiàn)是近年來的新題型,對學(xué)生的能力是一大考驗(yàn),同時(shí)也是對新課程改革和核心素養(yǎng)教育理念所取得成果的考查．

例(2020年全國卷Ⅰ)銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化,反應(yīng)過程如圖1所示．下列敘述錯(cuò)誤的是( )．

A．CH3COI是反應(yīng)中間體

B．甲醇羰基化反應(yīng)為

C．反應(yīng)過程中Rh的成鍵數(shù)目保持不變

D．存在反應(yīng)CH3OH＋HI＝CH3I＋H2O

圖1

分析學(xué)生在初看這道題時(shí),很可能會(huì)被看似復(fù)雜的反應(yīng)機(jī)理圖所“嚇”到,心理上產(chǎn)生畏懼,也就很難靜下心來解讀題意．在遇到該類試題時(shí)學(xué)生首先要保持良好的心態(tài),可以這么想：高考中考查的知識(shí)肯定是學(xué)過的,不會(huì)“超綱”,即使出現(xiàn)偏差,也一定不會(huì)只有我一個(gè)人不會(huì),如果我做對了就比其他人的分?jǐn)?shù)高了．然后認(rèn)真審讀試題．解答本題的關(guān)鍵是了解反應(yīng)機(jī)理圖示的本質(zhì)：在反應(yīng)機(jī)理圖示中,反應(yīng)物是隨著箭頭加入的物質(zhì),產(chǎn)物是隨著箭頭產(chǎn)生的物質(zhì),處于循環(huán)系統(tǒng)中的物質(zhì)都是反應(yīng)的中間產(chǎn)物．由題意知銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]－是催化劑,此反應(yīng)機(jī)理表示的是甲醇羰基化反應(yīng)．依據(jù)反應(yīng)機(jī)理圖示本質(zhì)分析,CH3COI既不隨著箭頭進(jìn)入反應(yīng)體系,也不隨箭頭脫離反應(yīng)體系,則屬于反應(yīng)中間體,選項(xiàng)A說法正確．由整個(gè)反應(yīng)機(jī)理圖示可看出,隨著箭頭進(jìn)入體系的物質(zhì)是CH3OH和CO,隨著箭頭脫離體系的物質(zhì)是CH3CO2H,因此,甲醇羰基化反應(yīng)為CH3OH＋CO＝CH3CO2H,選項(xiàng)B說法正確．由反應(yīng)機(jī)理圖示可知,Rh的成鍵數(shù)目分別為4、5、6,選項(xiàng)C說法錯(cuò)誤．由圖示可知,在CH3OH剛進(jìn)入反應(yīng)體系時(shí)發(fā)生的反應(yīng)是CH3OH＋HI＝CH3I＋H2O,選項(xiàng)D說法正確．答案為C．

由此可知,解答反應(yīng)機(jī)理類試題難度并不大,關(guān)鍵是要找出化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)物、生成物和催化劑．雖然此類試題只在2020年的高考試題中出現(xiàn),但隨著新高考制度的逐步實(shí)施,此類試題或新的考查方式還會(huì)出現(xiàn),且難度會(huì)有所增加．因此,在新一輪的復(fù)習(xí)中,教師有必要對高中化學(xué)知識(shí)進(jìn)行適當(dāng)延伸,以拓寬學(xué)生視野．