1-2 化学反应历程-能量（eV）图 【上好课】2026年高考化学培优微突破系列

1-2 化学反应历程-能量（eV）图 · 图像核心：以“相对能量—反应进程”图为核心，纵轴能量单位常为 eV（电子伏特）或 kJ/mol，必须首先确认单位。 · 信息呈现：标注反应物、中间体、过渡态（TS）、生成物，可能包含催化剂吸附态（*）。 · 考查本质：通过微观能量变化，考查对反应热力学和动力学的综合理解。 · 考查知识： · 热力学：反应吸/放热（ΔH）判断 · 动力学：活化能（Ea）计算、决速步判断 · 催化原理：催化剂对反应路径和活化能的影响 · 反应机理：基元反应的识别与中间体、过渡态的分析 · 考查能力： · 关键信息提取能力：从复杂的能量图中快速定位关键能量值。 · 定量计算能力：进行能量差（尤其是eV单位）的计算。 · 概念辨析与迁移能力：区分热力学与动力学概念，并能进行单位间的量级估算。 第一步：审图先审单位，建立数量级概念 · 立刻锁定纵坐标单位是 eV 还是 kJ/mol。 · 建立核心换算关系：1 eV ≈ 96.5 kJ/mol。 这意味着：1 eV 的能量是一个很小的值。图中几个eV的变化，对应到化学键能（通常几百kJ/mol）的量级是非常合理的。 第二步：识别图中关键“点”与“线” · 点：反应物、生成物、中间体（能量谷）、过渡态TS（能量峰）。 · 线：能量变化趋势。从反应物到生成物的总能量差决定ΔH；从一个能量谷到下一个能量峰的垂直距离决定该步的活化能。 第三步：定位决速步与计算活化能 · 决速步：整个历程中，活化能最大的一步，即能量最高的TS与它前面能量最低点之间的差值。 · 计算：使用图中数据进行减法运算，并带上单位（如：Ea = TS5 - IM2 = 3.39 eV - 0.70 eV = 2.69 eV）。 第四步：结合选项进行逻辑推理与验证 · 将计算和判断结果与选项逐一对照，注意表述的严谨性（如“速控步”、“更稳定”、“吸/放热”）。 概念 说明 特别关注（单位：eV） 反应热 ΔH 生成物与反应物的能量差 ΔH = E(生成物) - E(反应物)。图中若从0 eV开始，生成物在-0.5 eV，则ΔH = -0.5 eV，放热。 活化能 Ea 过渡态与反应物/前一体能量差 Ea = E(TS) - E(反应物或中间体)。永远是正值。决速步对应最大的Ea数值。 过渡态 (TS) 能量峰，不稳定结构 能量最高点，是判断活化能和决速步的核心。 中间体 (IM) 能量谷，相对稳定 能量越低越稳定。比较中间体稳定性，直接比较其能量值大小。 催化剂 改变路径，降低Ea，不改变ΔH 催化剂通过提供不同路径（可能产生不同吸附态中间体）来降低总反应的活化能。 单位换算 1 eV ≈ 96.5 kJ/mol 心算技巧：~100 kJ/mol。2.69 eV ≈ 2.69 × 96.5 ≈ 260 kJ/mol，这是一个典型的化学键能数量级。 ❌ 单位混淆或无视单位：将eV数值误当作kJ/mol数值使用。例如，看到活化能2.69 eV觉得很小（其实换算后约260 kJ/mol，很大）。 ❌ 误判决速步：误将能量最高的物质（如某个中间体）当作决速步，决速步取决于活化能（差值），而非绝对能量。 ❌ 催化剂作用理解偏差：认为催化剂改变平衡常数或反应热。催化剂只改变动力学路径，不改变热力学始终（ΔH、平衡常数不变）。 ❌ 吸放热判断错误：只看局部步骤忽略全局。总反应的吸放热只看反应物总能量与生成物总能量的对比。 ❌ 计算错误：活化能计算时，用错参考点。必须是 TS能量 - 反应起始点能量。 【典例】 【审题】 1．（2025·河北·高考真题）氮化镓(GaN)是一种重要的半导体材料，广泛应用于光电信息材料等领域，可利用反应制备。反应历程(TS代表过渡态)如下： 下列说法错误的是 A．反应ⅰ是吸热过程 B．反应ⅱ中脱去步骤的活化能为2.69eV C．反应ⅲ包含2个基元反应 D．总反应的速控步包含在反应ⅱ中 读图识要素 · 横轴：反应进程；纵轴：相对能量（eV） · 标注：TS1~TS7，中间体如 GaCl₃·NH₃ 等 逐项分析选项 · A选项：反应ⅰ是吸热过程 判断依据：反应物能量 < 生成物能量（0 → +0.05 eV） 结论：正确 · B选项：反应ⅱ中 NH₃ 脱去步骤的活化能为 2.69 eV 定位：从 IM2 (0.70 eV) 到 TS5 (3.39 eV) 计算：3.39 - 0.70 = 2.69 eV 结论：正确 · C选项：反应ⅲ包含 2 个基元反应 判断依据：反应ⅲ经历 TS6、TS7 两个过渡态 结论：正确 · D选项：总反应的速控步包含在反应ⅱ中定位最高能垒：TS7 (3.07 eV) 在反应ⅲ中 结论：错误，速控步在反应ⅲ中 1．（2025·河南·高考真题）在催化剂a或催化剂b作用下，丙烷发生脱氢反应制备丙烯，总反应的化学方程式为，反应进程中的相对能量变化如图所示(*表示吸附态，中部分进程已省略)。 下列说法正确的是 A．总反应是放热反应 B．两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数不同 C．和催化剂b相比，丙烷被催化剂a吸附得到的吸附态更稳定 D．①转化为②的进程中，决速步骤为 2．（2025·云南文山·模拟预测）利用分子筛负载锰基催化剂可实现还原生成和，该过程的反应机理如下图所示，下列说法错误的是 A．IM2→IM3为该反应的决速步骤 B．IM3→IM4过程中参与反应 C．将替换为，反应可得 D．比稳定 3．（2024·贵州遵义·一模）乙炔能在催化下与水反应生成反应历程如图所示。下列说法不正确的是 A．由反应历程知，乙炔与水生成乙醛的反应为放热反应 B．该反应的快慢由过程④决定 C．催化剂改变了合成乙醛的反应历程和反应热 D．在反应过程中有化学键的断裂和形成 4．（2025·山西太原·模拟预测）铋基催化剂对电化学还原制取甲酸(HCOOH)具有高效的选择性。其反应历程与相对能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。 下列说法正确的是 A．使用Bi催化剂更有利于的吸附，该吸附过程的熵变 B．反应的 C．使用催化剂时，最大能垒(活化能)是-0.32eV D．反应中涉及极性键的形成 6 / 6 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 1-2 化学反应历程-能量（eV）图 · 图像核心：以“相对能量—反应进程”图为核心，纵轴能量单位常为 eV（电子伏特）或 kJ/mol，必须首先确认单位。 · 信息呈现：标注反应物、中间体、过渡态（TS）、生成物，可能包含催化剂吸附态（*）。 · 考查本质：通过微观能量变化，考查对反应热力学和动力学的综合理解。 · 考查知识： · 热力学：反应吸/放热（ΔH）判断 · 动力学：活化能（Ea）计算、决速步判断 · 催化原理：催化剂对反应路径和活化能的影响 · 反应机理：基元反应的识别与中间体、过渡态的分析 · 考查能力： · 关键信息提取能力：从复杂的能量图中快速定位关键能量值。 · 定量计算能力：进行能量差（尤其是eV单位）的计算。 · 概念辨析与迁移能力：区分热力学与动力学概念，并能进行单位间的量级估算。 第一步：审图先审单位，建立数量级概念 · 立刻锁定纵坐标单位是 eV 还是 kJ/mol。 · 建立核心换算关系：1 eV ≈ 96.5 kJ/mol。 这意味着：1 eV 的能量是一个很小的值。图中几个eV的变化，对应到化学键能（通常几百kJ/mol）的量级是非常合理的。 第二步：识别图中关键“点”与“线” · 点：反应物、生成物、中间体（能量谷）、过渡态TS（能量峰）。 · 线：能量变化趋势。从反应物到生成物的总能量差决定ΔH；从一个能量谷到下一个能量峰的垂直距离决定该步的活化能。 第三步：定位决速步与计算活化能 · 决速步：整个历程中，活化能最大的一步，即能量最高的TS与它前面能量最低点之间的差值。 · 计算：使用图中数据进行减法运算，并带上单位（如：Ea = TS5 - IM2 = 3.39 eV - 0.70 eV = 2.69 eV）。 第四步：结合选项进行逻辑推理与验证 · 将计算和判断结果与选项逐一对照，注意表述的严谨性（如“速控步”、“更稳定”、“吸/放热”）。 概念 说明 特别关注（单位：eV） 反应热 ΔH 生成物与反应物的能量差 ΔH = E(生成物) - E(反应物)。图中若从0 eV开始，生成物在-0.5 eV，则ΔH = -0.5 eV，放热。 活化能 Ea 过渡态与反应物/前一体能量差 Ea = E(TS) - E(反应物或中间体)。永远是正值。决速步对应最大的Ea数值。 过渡态 (TS) 能量峰，不稳定结构 能量最高点，是判断活化能和决速步的核心。 中间体 (IM) 能量谷，相对稳定 能量越低越稳定。比较中间体稳定性，直接比较其能量值大小。 催化剂 改变路径，降低Ea，不改变ΔH 催化剂通过提供不同路径（可能产生不同吸附态中间体）来降低总反应的活化能。 单位换算 1 eV ≈ 96.5 kJ/mol 心算技巧：~100 kJ/mol。2.69 eV ≈ 2.69 × 96.5 ≈ 260 kJ/mol，这是一个典型的化学键能数量级。 ❌ 单位混淆或无视单位：将eV数值误当作kJ/mol数值使用。例如，看到活化能2.69 eV觉得很小（其实换算后约260 kJ/mol，很大）。 ❌ 误判决速步：误将能量最高的物质（如某个中间体）当作决速步，决速步取决于活化能（差值），而非绝对能量。 ❌ 催化剂作用理解偏差：认为催化剂改变平衡常数或反应热。催化剂只改变动力学路径，不改变热力学始终（ΔH、平衡常数不变）。 ❌ 吸放热判断错误：只看局部步骤忽略全局。总反应的吸放热只看反应物总能量与生成物总能量的对比。 ❌ 计算错误：活化能计算时，用错参考点。必须是 TS能量 - 反应起始点能量。 【典例】 【审题】 1．（2025·河北·高考真题）氮化镓(GaN)是一种重要的半导体材料，广泛应用于光电信息材料等领域，可利用反应制备。反应历程(TS代表过渡态)如下： 下列说法错误的是 A．反应ⅰ是吸热过程 B．反应ⅱ中脱去步骤的活化能为2.69eV C．反应ⅲ包含2个基元反应 D．总反应的速控步包含在反应ⅱ中 读图识要素 · 横轴：反应进程；纵轴：相对能量（eV） · 标注：TS1~TS7，中间体如 GaCl₃·NH₃ 等 逐项分析选项 · A选项：反应ⅰ是吸热过程 判断依据：反应物能量 < 生成物能量（0 → +0.05 eV） 结论：正确 · B选项：反应ⅱ中 NH₃ 脱去步骤的活化能为 2.69 eV 定位：从 IM2 (0.70 eV) 到 TS5 (3.39 eV) 计算：3.39 - 0.70 = 2.69 eV 结论：正确 · C选项：反应ⅲ包含 2 个基元反应 判断依据：反应ⅲ经历 TS6、TS7 两个过渡态 结论：正确 · D选项：总反应的速控步包含在反应ⅱ中定位最高能垒：TS7 (3.07 eV) 在反应ⅲ中 结论：错误，速控步在反应ⅲ中 【答案】D 【解析】A．观察历程图可知，反应ⅰ中的相对能量为0，经TS1、TS2、TS3完成反应，生成和，此时的相对能量为0.05eV，因此体系能量在反应中增加，则该反应为吸热过程，A正确； B．反应ⅱ中因脱去步骤需要经过TS5，则活化能为0.70eV与TS5的相对能量差，即3.39eV-0.70eV=2.69eV，B正确； C．反应ⅲ从生成经历过渡态TS6、TS7，说明该反应分两步进行，包含2个基元反应，C正确； D．整反应历程中，活化能最高的步骤是反应ⅲ中的TS7对应得反应步骤(活化能为3.07eV)，所以总反应的速控步包含在反应ⅲ中，D错误； 故选D。 1．（2025·河南·高考真题）在催化剂a或催化剂b作用下，丙烷发生脱氢反应制备丙烯，总反应的化学方程式为，反应进程中的相对能量变化如图所示(*表示吸附态，中部分进程已省略)。 下列说法正确的是 A．总反应是放热反应 B．两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数不同 C．和催化剂b相比，丙烷被催化剂a吸附得到的吸附态更稳定 D．①转化为②的进程中，决速步骤为 【答案】C 【解析】A．由图可知，生成物能量高，总反应为吸热反应，A错误；B．平衡常数只和温度有关，与催化剂无关，B错误；C．由图可知，丙烷被催化剂a吸附后能量更低，则被催化剂a吸附后得到的吸附态更稳定， C正确；D．活化能高的反应速率慢，是反应的决速步骤，故决速步骤为*CH3CHCH3→*CH3CHCH2+*H或*CH3CHCH3+*H→*CH3CHCH2+2*H，D错误；故选C。 2．（2025·云南文山·模拟预测）利用分子筛负载锰基催化剂可实现还原生成和，该过程的反应机理如下图所示，下列说法错误的是 A．IM2→IM3为该反应的决速步骤 B．IM3→IM4过程中参与反应 C．将替换为，反应可得 D．比稳定 【答案】C 【解析】A．决速步骤为反应历程中活化能最高的步骤，即过渡态（TS）能量最高的步骤。IM2→IM3对应的过渡态（TS1）能量变化最大，其活化能最大，则为决速步骤，A正确；B．由图中得，IM3→IM4的过程NO参与了反应，构建了新的中间体，B正确；C．H2O中的O来自反应物NOx，催化剂Z2-[MnO]2+中的O不参与产物H2O的形成；将MnO替换为Mn18O后，18O仍留在催化剂中，产物H2O不含18O，C错误；D．中间体能量越低越稳定，由图得Z2-[MnOH-NHNOH]2+（IM5）的能量低于Z2-[MnOH-NH2NO]2+（IM4），则前者更稳定，D正确；答案选C。 3．（2024·贵州遵义·一模）乙炔能在催化下与水反应生成反应历程如图所示。下列说法不正确的是 A．由反应历程知，乙炔与水生成乙醛的反应为放热反应 B．该反应的快慢由过程④决定 C．催化剂改变了合成乙醛的反应历程和反应热 D．在反应过程中有化学键的断裂和形成 【答案】C 【解析】A．由反应历程图可知，乙炔和水的总能量高于乙醛的能量，所以该反应为放热反应，A正确；B．由反应历程图可知，第④步反应的能垒最高，反应速率最小，所以该化学反应的快慢由过程④决定，B正确；C．催化剂Hg2+改变了合成乙醛的反应历程，但不能改变反应物和生成物的总能量，即没有改变反应热，C错误；D．化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，该反应中乙炔与水反应生成乙醛，存在C≡C键、O-H键等断裂及C-O键、C-H键等形成，D正确；故选C。 4．（2025·山西太原·模拟预测）铋基催化剂对电化学还原制取甲酸(HCOOH)具有高效的选择性。其反应历程与相对能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。 下列说法正确的是 A．使用Bi催化剂更有利于的吸附，该吸附过程的熵变 B．反应的 C．使用催化剂时，最大能垒(活化能)是-0.32eV D．反应中涉及极性键的形成 【答案】D 【解析】A．CO2的吸附过程是气体分子在催化剂表面被束缚，分子混乱度降低，熵变ΔS<0，A错误；B．由反应历程图可知，反应物（CO2）相对能量高于生成物（HCOOH），总反应为放热反应，ΔH<0，B错误；C．活化能是过渡态与反应物的能量差，应为正值，由图可知，对应的最大能垒(活化能)是-2.54eV-(-2.86)eV=0.32eV，C错误；D．反应中涉及碳氧极性键的形成，D正确；故选D。 7 / 7 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $