化学-催化剂判断与循环反应机理（中间产物与最终产物辨析）
考点：科学推理 / 化学-催化剂判断与循环反应机理（中间产物与最终产物辨析）
问法模型：选非题’下列判断错误的是’+循环反应图 → 先由图写出分步反应和总反应，再逐项对照找与图不符项
推理链
- 第1步：读图提取过程Ⅰ——Fe₃O₄在’太阳能’作用下沿虚线上半圆分解，释放出O₂并生成FeO（箭头：太阳能指向Fe₃O₄，O₂在I处离开循环）
- 第2步：读图提取过程Ⅱ——H₂O沿箭头进入右侧FeO，FeO与H₂O沿下半圆（II）反应，重新生成Fe₃O₄并释放出H₂
- 第3步：用’进出对抵’写出总反应：Fe₃O₄、FeO在循环中再生（中间体/催化剂），整个反应实为水在太阳能（和Fe₃O₄）作用下分解为H₂和O₂
- 第4步：对照A项——Fe₃O₄参与过程Ⅰ被消耗、又在过程Ⅱ再生，反应前后不变，作催化剂，表述正确
- 第5步：对照B项——总反应最终产物只有H₂和O₂，而FeO是过程Ⅱ要继续消耗的中间产物，把FeO（以及把循环内物质）说成最终产物错误
- 第6步：对照C项——‘机理Ⅱ为FeO与H₂O反应生成H₂和Fe₃O₄’与图中下半圆进出物质完全一致，正确；对照D项——该法用太阳能、不耗电能，电解水需耗电能，故能耗更低，正确
- 第7步：本题为选非题，错误项为B
最快解法：⚡ 循环图’中间体对抵法’+排除法：将过程Ⅰ与过程Ⅱ中循环圈内的Fe₃O₄、FeO进出相消，立即看出总产物只有圈外离开的O₂和H₂；凡把圈内物质（如FeO）或反应物H₂O列为’产物’的选项即为错，秒杀B
易错点
- ⚠ 把中间产物FeO（或进入循环的H₂O）误当成整个反应的最终产物，落入B项陷阱
- ⚠ 忽略题干’判断错误的是’为选非题，验证出三个正确项后误选其一
- ⚠ 判断催化剂时只看’参与反应’不看’是否再生’，误把Fe₃O₄当作反应物而错判A项
母题抽象
🧩 当题干出现’循环反应图（物质在圈中再生、产物从圈上离开）‘特征时，用中间体进出对抵法写出总反应，据此验证催化剂（参与且再生）与最终产物（只离开不回归），再逐项对照选非。
同类特征：光分解水技术、Fe₃O₄/FeO循环反应图、太阳能制氢、催化剂与中间产物、与电解水比较能耗、选非题（判断错误的是）
相关题
题干
氢气是一种可持续发展的新能源和工业原料。利用太阳能将水转化为氢气是一种理想途径。某种光分解水技术的反应过程如图所示，下列判断错误的是：
选项
- A.
的作用是作催化剂 - B.
产物除
✅
外，还有
和
- C.
该反应机理Ⅱ为
与
反应生成和 - D.
与电解水相比，该方法的优点是能耗低
官方解析
A项：由图可知，过程Ⅰ的反应为在太阳光的作用下分解生成和，过程Ⅱ的反应为和生成和，由过程Ⅰ和过程Ⅱ的反应可知，整个过程的反应为：水在太阳光和的作用下分解生成了和，因此为整个过程的催化剂，正确；
B项：由A项的分析可知，整个过程的反应产物为和，错误；
C项：由图可知，过程Ⅱ的反应为和生成和，正确；
D项：电解水是指水通电后生成氢气和氧气，此过程需要消耗电能。而光分解水技术是利用太阳能将水转化为氢气和氧气，此过程只需要太阳光的照射，不需要消耗电能，因此光分解水技术比电解水的能耗更低，正确。
本题为选非题，故正确答案为B。
给定材料
（无）