专题4 选择题突破(4) 命题点1 物质能量、能垒反应历程图分析(Word教参)-【精讲精练】2026年高考化学二轮专题辅导与训练

该高中化学讲义聚焦高考化学反应与热能、速率与平衡核心考点，以物质能量变化、反应历程分析（过渡态、中间体）、催化机理能垒图为逻辑主线，通过考点梳理（基元反应等概念辨析）、方法指导（活化能计算步骤）、真题训练（2025河南卷等）及分层练习，帮助学生构建从微观到宏观的反应分析框架，突破能垒图解读难点。 资料突出科学思维与证据推理能力培养，如结合CO₂加氢制甲醇反应历程图，引导学生对比不同基元反应能垒，判断速控步并计算焓变，强化图像信息转化能力。设置基础应用（示例解析）、真题演练（河北卷等）、模拟提升三层练习，助力教师精准把控复习节奏，高效提升学生应考能力。

专题四　化学反应与热能　化学反应速率与平衡 选择题突破(四) 命题点1　物质能量、能垒反应历程图分析 [对应学生用书P58] 1．基元反应与非基元反应 例如H＋＋OH－===H2O，反应几乎没有过程，瞬间平衡一步到位，称为简单反应；而2HI===H2＋I2的实际机理是分两步进行的，每一步都是一个基元反应：2HI―→H2＋2I·、2I·―→I2，存在未成对电子的微粒称为自由基，反应活性高， 寿命短，2HI===H2 ＋ I2称为非基元反应。 2．过渡态 A＋B—C―→[A…B…C]―→A—B＋C 特别提醒：(1)以上为一种基元反应，其中正反应活化能Ea正＝b－a，逆反应活化能Ea逆＝b－c，ΔH＝Ea正－Ea逆。 (2)过渡态(A…B…C)不稳定。 3．中间体 特别提醒：处于能量最高点的是反应的过渡态，在多步反应中两个过渡态之间的是中间体，中间体很活泼，寿命很短，但是会比过渡态更稳定些。 4．催化机理能垒图 (1)在催化机理能垒图中，有几个活化状态，就有几个基元反应。可以用图中每步基元反应前后的活性物质写出其热化学方程式。注意：如果纵坐标相对能量的单位是电子伏特(eV)，焓变应转化成每摩尔。 (2)每步基元反应的快慢取决于其能垒的大小，能垒越大，反应速率越慢。 例如：在Rh催化下，甲酸分解制H2反应的过程如图所示。 其中带“*”的物种表示吸附在Rh表面，该反应过程中决定反应速率步骤的化学方程式为HCOOH*===HCOO*＋H*；甲酸分解制H2的热化学方程式可表示为HCOOH(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－0.16NA eV·mol-1(阿伏加德罗常数用NA表示)。 应用示例 我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了CO2与H2在TiO2/Cu催化剂表面生成CH3OH和H2O的部分反应历程，如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。 反应历程中最小能垒(活化能)E正＝________ eV。写出历程②的化学方程式及焓变：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　该历程中最小能垒(活化能)为能量上升阶段，可知最小的活化能为1.08到1.69阶段，等于0.61 eV；历程②是HOCO*＋H*===CO*＋H*＋*OH，反应时由相对能量0.07 eV升至0.75 eV的过渡态Ⅱ再降至－0.13 eV，ΔH＝[0.07－(－0.13)]NA eV·mol-1＝＋0.20NA eV·mol-1。 答案　0.61　HOCO*＋H*===CO*＋H*＋*OH　ΔH＝＋0.20NA eV·mol-1 1．(2025·河南卷)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CH3CH2CH3(g)⥫⥬CH3CH===CH2(g)＋H2(g)，反应进程中的相对能量变化如图所示(*表示吸附态，*CH3CHCH2＋2*H―→CH3CH===CH2(g)＋H2(g)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*CH3CH2CH3―→*CH3CHCH3＋*H 解析　由图可知，生成物能量高，总反应为吸热反应，A错误；平衡常数只和温度有关，与催化剂无关，B错误；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；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。 答案　C 2．(2025·河北卷)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Ga2O3(s)＋2NH3(g)⥫⥬2GaN(s)＋3H2O(g)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H2O(g)脱去步骤的活化能为2.69 eV 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 解析　观察历程图可知，反应ⅰ中Ga2O3(s)＋NH3(g)的相对能量为0，经TS1、TS2、TS3完成反应，生成Ga2O2NH(s)和H2O(g)，此时的相对能量为0.05 eV，因此体系能量在反应中增加，则该反应为吸热过程，A正确；反应ⅱ中因H2O(g)脱去步骤需要经过TS5，则活化能为0.70 eV与TS5的相对能量差，即3.39 eV－0.70 eV＝2.69 eV，B正确；反应ⅲ从Ga2ON2H2(s)生成2GaN(s)＋H2O(g)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；整个反应历程中，活化能最高的步骤是反应ⅲ中的TS7对应的反应步骤(活化能为3.07 eV)，所以总反应的速控步包含在反应ⅲ中，D错误。 答案　D 3．(2024·贵州卷)AgCN与CH3CH2Br可发生取代反应，反应过程中CN－的C原子和N原子均可进攻CH3CH2Br，分别生成腈(CH3CH2CN)和异腈(CH3CH2NC)两种产物。通过量子化学计算得到的反应历程及能量变化如图(TS为过渡态，Ⅰ、Ⅱ为后续物)。 由图示信息，下列说法错误的是(　　) A．从CH3CH2Br生成CH3CH2CN和CH3CH2NC的反应都是放热反应 B．过渡态TS1是由CN－的C原子进攻CH3CH2Br的α-C而形成的 C．Ⅰ中“N—Ag”之间的作用力比Ⅱ中“C—Ag”之间的作用力弱 D．生成CH3CH2CN放热更多，低温时CH3CH2CN是主要产物 解析　由反应历程及能量变化图可知，两种路径生成的产物的总能量均低于反应物，故从CH3CH2Br生成CH3CH2CN和CH3CH2NC的反应都是放热反应，A项正确；与Br原子相连的C原子为α-C，由反应历程及能量变化图可知，过渡态TS1是由CN－的C原子进攻CH3CH2Br的α-C形成碳碳键，B项正确；由反应历程及能量变化图可知，后续物Ⅰ、Ⅱ转化为产物，分别断开的是N—Ag和C—Ag，且后者吸收更多的能量，故Ⅰ中“N—Ag”之间的作用力比Ⅱ中“C—Ag”之间的作用力弱，C项正确；由于生成CH3CH2CN所需要的活化能高，反应速率慢，故低温时更容易生成CH3CH2NC，为主要产物，D项错误。 答案　D 4．(2024·安徽卷)某温度下，在密闭容器中充入一定量的X(g)，发生下列反应：X(g)⥫⥬Y(g)(ΔH1<0)，Y(g)⥫⥬Z(g)(ΔH2<0)，测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是(　　) 解析　由题图可知，生成Y的速率大于生成Z的速率，则第一步反应的活化能比第二步反应的活化能小，C项、D项错误；结合ΔH1、ΔH2均小于0可知，两步反应均为放热反应，故反应物总能量高于生成物总能量，则能量：X>Y>Z，A项错误，B项正确。 答案　B 1．一定条件下，丙烯与HCl发生加成反应：CH3CH===CH2＋HCl⥫⥬CH3CH2CH2Cl，CH3CH===CH2＋HCl⥫⥬CH3CHClCH3，其反应过程如图所示。 (已知：CH3CH2CH2Cl的选择性＝×100%)。 下列说法正确的是(　　) A．丙烯与HCl的加成反应一定能自发进行 B．一定温度下，对丙烯与HCl的加成反应增大压强，平衡正向移动，平衡常数增大 C．根据该反应推测，相同条件下丙烯与HBr加成产物中2-溴丙烷的选择性较高 D．其他条件不变，降低温度，体系中增大 解析　由反应过程与能量图可知，丙烯的加成反应是放热反应，即ΔH＜0，且ΔS＜0，根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0时，反应可以自发进行，则该反应在低温下才能自发进行，故A错误；增大压强平衡正向移动，但温度不变，平衡常数不变，故B错误；因CH3CHClCH3的能量低于CH3CH2CH2Cl，所以CH3CHClCH3更稳定，且生成CH3CHClCH3反应的活化能比生成CH3CH2CH2Cl反应的活化能小，故相同条件下CH3CHClCH3更易生成，选择性较高，而Br与Cl同主族，性质相似，故C正确；CH3CH2CH2Cl生成的反应物活化能更大，反应更难进行，反应更慢，但升高温度，增大活化分子百分数，反应速率加快，有利于提高CH3CH2CH2Cl的产量，故降低温度不利于CH3CH2CH2Cl的生成，降低，故D错误。 答案　C 2．十氢萘(C10H18)是具有高储氢密度的氢能载体，一定条件下，在某催化剂作用下，依次经历反应ⅰ和反应ⅱ释放氢气： 反应ⅰ.C10H18(l)⥫⥬C10H12(l)＋3H2(g)　ΔH1 反应ⅱ.C10H12(l)⥫⥬C10H8(l)＋2H2(g)　ΔH2 脱氢过程中的能量变化如图所示。 下列叙述错误的是(　　) A．反应ⅰ的活化能大于反应ⅱ的活化能 B．萘(C10H8)的储氢过程是放热反应 C．“低压、高温”条件下，能提高十氢萘的脱氢率 D．十氢萘脱氢反应达平衡时，适当升高温度，反应体系中增大 解析　活化能是指化学反应中由反应物分子到达活化分子所需的最小能量，由图可判断，反应ⅰ的活化能大于反应ⅱ的活化能，A正确；由图可判断，十氢萘脱氢时的两步反应中反应物的总能量小于生成物的总能量，均为吸热反应，则萘(C10H8)的储氢过程是放热反应，B正确；反应ⅰ、ⅱ均为气体体积增大的吸热反应，“低压、高温”条件下，有利于反应ⅰ、ⅱ向正反应方向进行，能提高十氢萘的脱氢率，C正确；反应ⅰ、ⅱ均为气体体积增大的吸热反应，平衡时，适当升高温度，反应ⅰ、ⅱ均向正反应方向移动，则减小，D错误。 答案　D 3．常温常压下利用Cu/ZnO/ZrO催化剂实现二氧化碳加氢制甲醇的反应历程和能量变化图如下(其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注)： 下列说法正确的是(　　) A．转化历程有四个基元反应，决速步为：HCOO*＋5H*===CH3O*＋H2O＋H* B．若无Cu/ZnO/ZrO催化剂，二氧化碳加氢制甲醇不能自发进行 C．反应过程中断裂与形成的共价键类型相同 D．寻找高效催化剂，有利于CO2的回收利用，使该反应原子利用率达到100% 解析　由图可知，转化历程有四个基元反应；活化能越大，反应越慢，为决速步，决速步为HCOO*＋5H*===CH3O*＋H2O＋H*，故A正确；催化剂能改变反应的速率，不能决定反应是否自发进行，无Cu/ZnO/ZrO催化剂，二氧化碳加氢制甲醇依然能自发进行，故B错误；反应过程中断裂与形成的共价键类型不相同，故C错误；反应产物还有水生成，原子利用率不可能达到100%，故D错误。 答案　A 学科网（北京）股份有限公司 $