馬平

2016年全國高考理綜新課程卷Ⅱ，第27題是考查選修4《化學反應原理》內(nèi)容的一道題，題干敘述簡練，設(shè)置的問題耐人回味。本文僅對該題進行評析。

一、題目

丙烯腈（CH₂=CHCN）是一種重要的化工原料，工業(yè)上可用“丙烯氨氧化法”生產(chǎn)，主要副產(chǎn)物有丙烯醛（CH₂=CHCHO）和乙腈（CH₃CN）等，回答下列問題：

（1）以丙烯、氨、氧氣為原料，在催化劑存在下生成丙烯腈（C₃H₃N）和副產(chǎn)物丙烯醛（c₃H₄O）的熱化學方程式如下：

兩個反應在熱力學上趨勢均很大，其原因是____；有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率的反應條件是____；提高丙烯腈反應選擇性的關(guān)鍵因素是____。

（2）圖1為丙烯腈產(chǎn)率與反應溫度的關(guān)系曲線，最高產(chǎn)率對應溫度為460℃。低于460℃時，丙烯腈的產(chǎn)率____（填“是”或者“不是”）對應溫度下的平衡產(chǎn)率，判斷理由是____；高于460℃時，丙烯腈產(chǎn)率降低的可能原因是_____（雙選，填標號）

A.催化劑活性降低

B.平衡常數(shù)變大

C.副反應增多

D.反應活化能增大

（3）丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與n（氨）/n（丙烯）的關(guān)系如圖2所示。由圖可知，最佳n（氨）/n（丙烯）約為____，理由是____。進料氨、空氣、丙烯的理論體積比約為____。

二、信息梳理

（1）丙烯氨氧化法可生產(chǎn)丙烯腈，副產(chǎn)物為丙烯醛、乙腈等；而題目設(shè)問中副產(chǎn)物只討論丙烯醛。

（2）給出丙烯腈、丙烯醛的化學式和結(jié)構(gòu)簡式：丙烯腈化學式為c₃H₃N，結(jié)構(gòu)簡式為CH₂=CHCN；丙烯醛的化學式為c₃H₄O，結(jié)構(gòu)簡式為CH₂=CHCHO。

（3）給出兩個熱化學方程式，一個是生成丙烯腈的熱化學方程式，一個是生成丙烯醛的熱化學方程式；兩個反應均為放熱反應，且“單位物質(zhì)的量”放出熱量大。

（4）兩個圖象：一個是丙烯腈產(chǎn)率與溫度的關(guān)系曲線；一個是丙烯腈、丙烯醛的產(chǎn)率分別與n（氨）/n（丙烯）的關(guān)系曲線。

三、問題解析

（1）兩個反應放出的熱量大，說明兩個反應在熱力學上趨勢大。從平衡移動的角度考查反應①，降低溫度、減小壓強，有利于反應①平衡正向移動，也就有利于丙烯腈平衡產(chǎn)率的提高。催化劑對產(chǎn)物具有選擇性，可提高主要產(chǎn)物產(chǎn)率而降低或抑制副產(chǎn)物的產(chǎn)率。

（2）根據(jù)反應①，由350℃到460℃的變化過程中，反應正向進行趨勢應減弱，即丙烯腈的產(chǎn)率隨溫度的升高而降低。而圖1中350℃～460℃時，丙烯腈產(chǎn)率卻是隨著溫度升高而增大，說明該反應在進行時采用了催化劑，且每一狀態(tài)都是瞬時狀態(tài)，而不是平衡態(tài)。丙烯腈的產(chǎn)率并不是隨溫度的升高而一直在增大，當高于460℃時，丙烯腈的產(chǎn)率隨溫度的升高反而降低，原因是溫度過高，催化劑活性降低，或是副產(chǎn)物增多（或副反應增多），即題中A、C選項是問題的原因。題中又給出B、D選項，分別討論之。平衡常數(shù)變大，說明反應正向進行的趨勢增大，也就是丙烯腈的產(chǎn)率會增大，這與題中曲線變化趨勢不符，故B選項不是問題的原因?；罨艿淖饔迷谟谑狗磻锘罨瑥亩鴨臃磻蚋淖兎磻俾?，活化能對化學反應前后的能量變化并不產(chǎn)生任何影響，也就不影響該反應進行的趨勢，即D選項不是問題的原因。

（3）看圖2，橫坐標是氨與丙烯的物質(zhì)的量比，縱坐標是主產(chǎn)物丙烯腈和副產(chǎn)物丙烯醛的產(chǎn)率，最佳的氨與丙烯的物質(zhì)的量比應是主產(chǎn)物產(chǎn)率高、而副產(chǎn)物產(chǎn)率最低甚或為零之時，從圖上的數(shù)據(jù)來看，應在橫坐標軸的1.0處，即氨與丙烯的物質(zhì)的量比為1.0，此時反應幾乎完全按反應①進行，其反應物的用量按反應①的系數(shù)計量，即n（氨）：n（氧氣）：n（丙烯）：1：1.5：1，由于空氣中的氧氣體積占空氣體積的1/5，空氣中氧氣的物質(zhì)的量也就是空氣中各種氣體物質(zhì)的量和的1/5，按空氣計量，應有

n（氨）：n（空氣）：n（丙烯）=1：（1.5÷1/5）：1=1：7.5：1

四、參考答案

（1）兩個反應均為放熱量大的反應

降低溫度、降低壓強催化劑

（2）不是

該反應為放熱反應，平衡產(chǎn)率應隨溫度升高而降低A、C

（3）l該比值下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低1：7.5：1

五、命題導向探究

（1）本題純系考查《化學反應原理》的內(nèi)容，考查的概念有熱化學方程式、產(chǎn)率、催化劑、平衡常數(shù)、活化能等，考查的化學原理主要有化學平衡及影響化學平衡的因素等。對于化學概念、化學原理的考查，該題置于理解和應用的層次。題目主線明晰，要求回答的問題確切、精當，學生易讀懂題目，易做出答案。如第（2）問的最后一空，題中提示是“雙選”，這利于學生準確判斷，且減少思考量。

（2）表面上看，題型學生不太陌生，書本知識考查成分重，而實則在技巧上、設(shè)問上、靈活性上高于教材中的練習題。如題中的第（2）（3）問都是看圖回答問題，而看圖的要點是：看坐標意義、曲線走向、轉(zhuǎn)折點、“零點”等，再結(jié)合變化或原理進行分析。如圖1中350℃～450℃丙烯腈的產(chǎn)率隨溫度升高而增大，這與用化學平衡移動原理分析反應①得出的結(jié)論相矛盾，為什么？學生應聯(lián)想學到的催化劑的作用，或題中（1）明示丙烯氨氧化法是在催化劑存在下進行這一信息。

（3）題目整體不難，不偏，但能考出學生的化學思維和化學素養(yǎng)，如第（3）問中設(shè)問的進料氨、空氣、丙烯的理論體積比是多少，從反應①的系數(shù)看出的是物質(zhì)的量之比，而對于氣體反應而言，氣體的體積之比等于氣體的物質(zhì)的量之比。注意反應①中是氧氣，還要把氧氣的量換算成空氣的量。這不僅考查學生的嚴謹細心，也引導學生關(guān)注理論與實際的結(jié)合。另外，也從一個側(cè)面考查學生對氣體物質(zhì)的量之比等于氣體體積之比關(guān)系的掌握。

（4）題目的導向在于引導學生，要重視教材知識的學習，重視教材知識的靈活掌握。不是一味地讓學生跳進題海，整天沒完沒了的做題，而是要求學生會對教材知識梳理、歸納、提升，努力在學習中培養(yǎng)學生的化學學科能力和化學思辨能力，讓學生在學習中少些模仿，多些思考，多些創(chuàng)新，用思考的腦袋去學習和鞏固知識，去提升能力。在強調(diào)核心素養(yǎng)的今天，這道題有良好的導向作用。