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热点 12 “看图说话”描述微观结构变化过程
“看图说话”描述微观结构变化过程是近几年江苏高考的必考内容，属于热点问题，
主要考查用语言描述微观结构变化过程，解题时读懂题干信息，看清图像中微粒变化或者
结构的变化进行正确描述，注意语言精练，表达准确，同时迁移应用正确的化学原理及结
构化学知识，备考时关注核心考点的掌握至关重要。
一、反应机理
(1)反应机理是用来描述某反应物到反应产物所经由的全部基元反应，就是把一个复杂
反应分解成若干个基元反应，以图示的形式来描述某一化学变化所经由的全部反应，然后
按照一定规律组合起来，从而阐述复杂反应的内在联系，以及总反应与基元反应内在联系。
(2)反应机理详细描述了每一步转化的过程，包括过渡态的形成，键的断裂和生成，以
及各步的相对速率大小等。典型的是基元反应碰撞理论和基元反应过渡态理论。
(3)反应机理中包含的基元反应是单分子反应或双分子反应。完整的反应机理需要考虑
到反应物、催化剂、反应的立体化学、产物以及各物质的用量。
(4)认识化学反应机理，任何化合物的每一步反应都应该是在该条件下此类化合物的通
用反应。
2．有效碰撞理论
(1)化学反应发生的条件：在化学反应中，反应物分子不断发生碰撞，大多数碰撞无法
发生反应，只有少数分子的碰撞才能发生化学反应，能发生有效碰撞的分子是活化分子。
普通反应物分子形成活化分子所需要的能量叫活化能。而活化分子的碰撞也不一定都能发
生有效碰撞。发生有效碰撞不仅有能量的因素，还有空间因素，只有同时满足这两者的要
求才能发生有效碰撞。
二、有机反应机理必备知识
1.自由基反应
自由基反应，常指有机分子在反应中共价键发生均裂，产生自由基中间体。有自由基参
加的反应称为自由基反应。
2. 亲电加成反应
（1）鎓离子历程：X2与C＝C经 π- 络合物 形成卤鎓离子 ，亲核的X-经反式加成生成产物。
（2）碳正离子 历程：
（3）烯烃的自由基加成 反应机理
（4）烯烃被过氧酸氧化成环氧化合物 的反应机理
（5）1,2-环氧化合物的开环反应
1,2-环氧化合物是不稳定的，在酸或碱的催化作用下都会发生开环反应；碱催化，负离
子进攻空阻较小 的碳。酸催化，负离子进攻正性较大 的碳。
考向 “看图说话”描述微观结构变化过程
1. （2022江苏卷节选）②随着反应进行， 迅速转化为活性 ，活性
是 转化为 的催化剂，其可能反应机理如图所示。根据元素电负性的变化规
律。如图所示的反应步骤Ⅰ可描述为_______。
2. （2021江苏卷）（3）利用铜—铈氧化物(xCuO·yCeO ，Ce是活泼金属)催化氧化可除去
2
H 中少量CO，催化氧化过程中Cu、Ce的化合价均发生变化，可能机理如图2所示。将
2
n(CO)：n(O )：n(H )：n(N )=1：1：49：49的混合气体以一定流速通过装有xCuO·yCeO 催
2 2 2 2
化剂的反应器，CO的转化率随温度变化的曲线如图3所示。①Ce基态原子核外电子排布式为[Xe]4f15d16s2，图2所示机理的步骤(i)中，元素Cu、Ce化
合价发生的变化为___。
（建议用时：45分钟）
1．研究废气、废水中污染物处理的有效措施是环保领域的重要课题。
Ⅰ、 是空气的主要污染物之一，有效去除大气中的 可以保护大气环境。
(1)空气中污染物NO可在催化剂作用下用 还原。
已知：
有氧条件下， 与NO反应生成 ，相关热化学方程式为
(2)工业上含氮污染物处理以 、 、熔融 组成的燃料电池装置如题图所示，在
使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y，则该电池的正极反应式为 。
Ⅱ、在水溶液中，Cr(Ⅲ)以 形态存在；Cr(Ⅵ)主要以 和形态存在，其毒性是
Cr(Ⅲ)的100倍。处理含Cr废水的常用方法是先将其转化为Cr(Ⅲ)，再进一步将 转化
为 沉淀，减少水体中总铬含量。(3)Cr(Ⅵ)在水溶液中常有 和 两种存在形式，加酸可以使 转化为 ，
该反应的离子方程式为 。
(4) 可用于直接还原去除废水中的 ，反应时消耗大量 。废水的初始pH对去
除溶液中的Cr(Ⅵ)和总Cr的影响关系如题图所示：
①废水初始pH=2时，Cr(Ⅵ)的去除率达到100%，总Cr的去除率为0%，其原因是
。
②氢化铝锂( )、硼氢化钠( )在有机合成中应用广泛。还原能力(单位质量转移
电子数)： (填“>”、“=”或“<”)
③ 是一种应用广泛的强还原剂，在热水中生成硼酸钠和氢气，反应如下：
。 在催化剂作用下与水反应获得 的微观过程
如题图所示，若将 中的H全部用D(重氢原子)代替，请根据上图结合相关方程式描述
生成 气体这一步的微观过程： 。
2．我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。资源化利用碳氧化合物能有
效减少 排放，实现自然界中的碳循环。
(1)以 为原料合成 涉及的主要反应如下：
I． (主反应)
II． (副反应)
反应 的反应历程可分为如下两步：i．
ii．
① 。
②相比于提高 ，提高 对反应 速率影响更大，可能的原因是 。
③ 时，向一恒容密闭容器中充入物质的量之比为 的 和 ，反应物
转化率与反应温度的关系如图所示。在 ， 得选择性
为 。
(2) 可制甲烷化， 可制甲烷化过程中， 活化的可能途径如图所示。 是
活化的优势中间体，可能的原因是 。
(3) 可用 吸收，发生反应： 。在不同温度下，达到平
衡时体系中 物质的量浓度[ ]与温度的关系如图所示。 下的 远大于
下的 ，其原因是 。
(4)研究表明 与 在 作用下发生反应的能量变化及反应过程如图所示，下列说法正确的是___________。
A． 是催化剂， 是中间产物
B．增大压强可以提高 与 的反应速率和平衡转化率
C．每当有 生成时，转移 电子
D． 与 转变成 和 的总过程，温度升高，平衡常数K增大
3． 是空气的主要污染物之一，有效去除大气中的 可以保护大气环境。含氮废水氨
氮(以 存在)和硝态氮(以 存在)引起水体富营养化，需经处理后才能排
放。
(1)空气中污染物 可在催化剂作用下用 还原。
①已知： ；
；
有氧条件下， 与 反应生成 ，相关热化学方程式为
； 。
②NO氧化反应：2NO(g)＋O(g) 2NO (g)分两步进行，其反应过程能量变化如图1。
2 2
反应Ⅰ．2NO(g) NO(g) ΔH；
2 2 1
反应Ⅱ．NO(g)＋O(g)=2NO (g) ΔH
2 2 2 2 2化学反应速率由速率较慢的反应步骤决定。以上反应决定NO氧化反应速率的步骤是反应
(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
③在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O 气体，保持其他条件不变，分别控制反应温
2
度分别为T 和T(T >T)，测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图2。根据图像信息，转化相
3 4 4 3
同量的NO，在温度 (填“T”或“T”)下消耗的时间较长。
3 4
(2)工业上含氮化合物污染物处理
①以 、熔融 组成的燃料电池装置如图3所示，在使用过程中石墨I电极反
应生成一种氮的氧化物 ，则该电池的负极反应式为 。
②纳米铁粉可用于处理含氮废水。用纳米铁粉处理水体中的 ，反应的离子方程式为
。相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中 的速
率有较大差异(如图4)，产生该差异的可能原因是 。
③电极生物膜法也能有效去除水体中的 ，进行生物的反硝化反应，其可能反应机理如图5所示。以必要文字来描述此过程为 。
4．氢气是未来的重要能源，可以通过甲烷电化学分解法、甲烷蒸汽重整法、光解水法等来
制备。
(1)甲烷电化学分解法。可能的反应机理如图，该装置中阳极反应式为 。
(2)甲烷蒸汽重整法。该方法是在重整制氢过程中加入纳米CaO作为高温 吸附剂，所涉
及的主要热化学方程式为：
反应I：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
①反应I-反应Ⅲ分两个温度段进行，工业生产中采用先高温后低温的原因是 。
②高温下 会发生积碳反应： 。高温下该
反应能自发进行的原因是 。为了防止积碳，实际操作中水蒸气要过量，发生反
应： ，其 。
③利用 为载体的催化剂可以除去 中混有的少量CO和NO， 催化剂中复合掺
杂 、CuO后能提升催化活性。实验测得当催化温度超过400℃时，催化剂的催化活性
下降，可能原因是 。
(3)光解水法。GeZnNO催化剂光照时会产生电子和具有强氧化性的电子空穴 ，加入助催
化剂 有利于电子与 的分离，该催化剂光解水可能的反应机理如图所示。 产生和 的过程可描述为 。
5．Ⅰ.我国要在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标， 的捕集与转化是
研究的重要课题。
(1) 和 重整可制合成气 和 ，其热化学方程式为
已知下列热化学方程式：
反应1：
反应2：
反应3：
则
(2)一种电化学法将 转化为乙烯的原理如图所示，电解所用电极材料均为惰性电极。
①阴极上的电极反应式为 。
②以铅蓄电池为电源，每生成 乙烯，理论上需消耗铅蓄电池中的硫酸的物质的量为
。
Ⅱ.过量含磷物质的排放会致使水体富营养化，因此发展水体除磷技术非常重要。常用的除
磷技术有化学沉淀法，吸附法等。
(3)铁炭混合物在水溶液中形成微电池，铁转化为 进一步被氧化为 与
结合成 沉淀。铁炭总质量一定，反应时间相同，测得磷去除率随铁炭质量比的变化如图所示。
①当 时，随着 增加，磷去除率降低，原因是 。
②当 时，随着 增加，磷去除率也降低。但降低幅度低于 增
加时的降低幅度，原因是 。
(4)次磷酸根( )具有较强的还原性。利用 联合除去废水中次磷酸根，转化
过程如图所示。
①转化(Ⅰ)除生成 和羟基自由基 外，还生成一种离子，其化学式为 。
②利用 联合除去废水中 的过程可描述为 。
6． 的脱除和资源化利用是一项重要研究课题。
(1)热解 制 。将 和 混合气导入热解器，反应分两步进行。
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
现将硫化氢和甲烷按体积比 投料，并用 稀释。在常压和不同温度下，反应相同时间
后， 、 和 的体积分数随温度的变化关系如图所示。① 。
②1100℃时， 的体积分数为 。
③在常压、1000℃下，保持通入的 体积分数不变，提高投料比 ，
的转化率不变，原因是 。
④在1100℃~1150℃范围内，其他条件不变，随着温度的升高， 的体积分数减小，原
因是 。
(2)通过电化学循环法可将 转化为 和 ，如图所示。其中氧化过程发生两步反应：
、 。
①电极a上发生反应的电极反应式为 。
②理论上 参加反应可产生 的物质的量为 。
(3) 可用作脱除 气体的脱硫剂。 脱硫和 再生的可能反应机理如图所示。
① 脱硫和 再生过程可以描述为 。
②再生时需控制通入 的浓度和温度。400℃条件下，氧气浓度较大时，会出现脱硫剂再
生时质量增大，且所得再生脱硫剂脱硫效果差，原因是 。
7． 的资源化利用和转化已成为当今科学研究的热点。
(1)以 、 为原料合成 的主要反应为：
该反应历程可分为如下两步：
i：
ii：① 。
②提高 比提高 对 产率影响更大，其原因是 。
(2)用 与 ，通过不同途径可得到甲酸。
①一种利用电催化反应器合成甲酸的工作原理如图所示。
生成HCOOH的电极反应方程式为 。
② 时，水在Mn粉表面产生的 与 反应生成甲酸和MnO。直接加热 与
难以生成甲酸，该条件下能较快生成甲酸的原因是 。
(3) 和环氧乙烷在MgO作催化剂的条件下可以合成碳酸乙烯酯。
① 溶液中加入尿素 生成 沉淀，同时有 气体产生，
该反应的离子方程式为 。
② 溶液与沉淀剂(尿素或氢氧化钠)反应生成沉淀，过滤后将沉淀焙烧得到MgO。与
氢氧化钠作沉淀剂相比，用尿素作沉淀剂焙烧生成的MgO作催化剂效果更好，其原因为
。
③MgO催化 合成碳酸乙烯酯( )可能的反应机理如图所示，根据元素电负性的变
化规律，步骤Ⅰ、Ⅱ的过程可描述为 。
8．甲硫醇( )是重要的有机化工中间体，可用于合成维生素。通过 和 合
成 的主要反应为：
Ⅰ．
Ⅱ．
回答下列问题：(1)计算反应 的ΔH= 。
(2) 时，向恒容密闭容器中充入一定量 和 发生反应，下列事实能说明
反应达到平衡状态的是 (填选项字母)；若按相同比例再充入一定量 和
， 的平衡转化率将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
A．容器内气体密度不再发生变化 B．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
C． 的体积分数不再发生变化 D． 和 的物质的量之比不再变
化
(3) 时，按物质的量之比为1︰2向压强为 的恒压密闭容器中充入 和
发生反应，达到平衡时， 的转化率为80％， 的体积分数为
5％。
①计算 的选择性为 ( 的选择性
)。
②反应Ⅰ的平衡常数 ( 是用分压表示的平衡常数)。
(4)在 、反应压力为0.7 Mpa条件下，气体按90 mL／min的速率通过催
化剂表面发生反应，每分钟反应体系中 转化率、 选择性随温度的变
化如图甲所示，催化机理如图乙所示。
①370℃时，用 分压表示的反应速率为 Mpa／min。
②结合催化机理分析，当温度高于370℃时， 转化率随温度升高而降低的原因可能为 。
③从化学键的角度描述ⅲ→ⅰ脱水的过程： 。
