大单元5 选择题突破(1) 物质能量 能垒变化图像分析(复习讲义)-【优化探究】2026年高考化学二轮专题复习配套课件（广东专版）

选择题突破(一)　物质能量　能垒变化图像分析 优化探究 大单元五　热化学　化学反应速率与平衡 提炼　核心知识 精研　高考真题 强化 关键能力 2 提炼　核心知识 3 提炼　核心知识 一、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:2HI→H2+2I·、2I·→I2,每一步都是一个基元反应,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。 4 二、过渡态 A+B—C→[A…B…C]→A—B+C 备注　(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。 5 三、中间体 备注　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。 6 四、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,写出相应的热化学方程式。 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。 7 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。 如C40H20(g) C40H18(g)+H2(g)的能量变化如下: 图示历程包含3个基元反应,分别为C40H20+H·⥫⥬H19+H2,H19+H2⥫⥬H19'+H2,H19'+H2⥫⥬C40H18+H·+H2,其中速率最慢的是第3个。 8 精研　高考真题 9 精研　高考真题 1.(2024·广东卷)对反应S(g)⥫⥬T(g)(I为中间产物),相同条件下:①加入催化剂,反应达到平衡所需时间大幅缩短;②提高反应温度,c平(S)/c平(T)增大,c平(S)/c平(I)减小。基于以上事实,可能的反应历程示意图(——为无催化剂, 为有催化剂)为(　　) A 10 解析:提高反应温度,c平(S)/c平(T)增大,说明反应S(g)⥫⥬T(g)平衡逆向移动,即该反应为放热反应,c平(S)/c平(I)减小,说明S生成中间产物I的反应平衡正向移动,属于吸热反应,由此可排除C、D选项,加入催化剂,反应达到平衡所需时间大幅缩短,即反应的决速步骤的活化能下降,使得反应速率大幅加快,活化能大的步骤为决速步骤,符合条件的反应历程示意图为A,故选A。 11 2.(2023·广东卷)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应R(g)⥫⥬P(g)。反应历程(如图)中,M为中间产物。其他条件相同时,下列说法不正确的是(　　) A.使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行 B.反应达平衡时,升高温度,R的浓度增大 C.使用Ⅱ时,反应体系更快达到平衡 D.使用Ⅰ时,反应历程中M所能达到的最高浓度更大 C 12 解析:由图可知使用两种催化剂均出现四个波峰,所以使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行,A正确;该反应是放热反应,升高温度平衡向左移动,R的浓度增大,B正确;由图可知使用Ⅰ时的最高活化能小于使用Ⅱ时的最高活化能,所以使用Ⅰ时反应速率更快,反应体系更快达到平衡,C错误;在前两个反应历程中使用Ⅰ,活化能较低,反应速率较快,后两个反应历程中使用Ⅰ,活化能较高,反应速率较慢,所以使用Ⅰ时,反应历程中M所能达到的最高浓度更大,D正确。 13 3.(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+ H→ CH3CH==CH2(g)+H2(g)中部分进程已省略)。 14 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 C 15 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;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;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+ H,D错误。 16 4.(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 D 17 解析:观察历程图,反应ⅰ的反应物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。 18 强化 关键能力 强化 关键能力 1.(2025·广东深圳高三第二次调研)水煤气变换反应是获取H2的重要方式之一,在不同催化剂作用下,其反应历程如图所示(*表示吸附态)。下列说法正确的是(　　) A.使用Ⅰ、Ⅱ,反应历程均分4步进行 B.反应达平衡时,增大压强,n(H2)增大 C.使用Ⅰ时,反应体系更快达到平衡 D.Ⅰ、Ⅱ均能降低反应的焓变 C 20 解析:A.吸附在催化剂上和从催化剂上脱附不属于基元反应,其他各步有键断裂属于基元反应,故使用催化剂Ⅰ反应历程分4步进行,使用催化剂Ⅱ反应历程分3步进行,如图: A错误;B.由始态和终态可得反应方程式为CO+H2O⥫⥬CO2+H2,方程式两边气体系数和相等,反应达平衡时,增大压强,平衡不移动,n(H2)不变,B错误;C.由图可知使用催化剂Ⅰ时反应的最大活化能比催化剂Ⅱ小,反应速率更快,反应体系更快达到平衡,C正确;D.催化剂只能改变反应的活化能,不能改变焓变,故Ⅰ、Ⅱ均不能改变反应的焓变,D错误。 2.(2025·广东普通高中高三二模)对于反应X(g)⥫⥬2Z(g)[Y(g)为中间产物]:①反应过程中各物质的浓度随时间变化如图所示;②提高反应温度, 均增大。基于以上事实,可能的反应历程示意图为(　　) B 解析:图中信息显示,随着反应的进行,反应物X的浓度不断减小,中间产物Y的浓度先增大后减小,生成物Z的浓度不断增大,则发生两步反应:第一步为X→Y,第二步为Y→Z,第一步反应中,X、Y的浓度变化相对较快,而第二步反应中,Y、Z的浓度变化相对较慢,则第一步反应的活化能小,第二步反应为决速步。提高反应温度,增大,表明平衡正向移动,则第一步反应的正反应为吸热反应;提高反应温度,增大,表明平衡逆向移动,则第二步反应的正反应为放热反应。A.图中两步反应都为吸热反应,而由 题干分析,第二步反应为放热反应,A不符合题意;B.图中第一步反应为吸热反应,第二步反应为放热反应,且第一步反应的活化能小,第二步反应为决速步,B符合题意;C.图中第一步反应为吸热反应,第二步反应为放热反应,但第一步反应的活化能大于第二步反应,第一步反应为决速步,C不符合题意;D.图中两步反应都是放热反应,而由题干分析,第一步反应为吸热反应,D不符合题意。 3.(2025·广西适应性测试)如果在反应体系中只有底物和溶剂,没有另加试剂,那么底物就将与溶剂发生反应,这样的反应称为溶剂解反应。如2-甲基-2-溴丙烷在乙醇中可发生溶剂解反应,反应的机理如下所示。 第一步: 第二步: 第三步: 下列说法不正确的是(　　) A.该反应的决速步为第一步 B.该反应的中间产物( )中所有碳原子的杂化方式均为sp3杂化 C.2-甲基-2-溴丙烷在氢氧化钠的乙醇溶液中发生消去反应时可能生成(CH3)3COC2H5 D.2-甲基-2-溴丙烷在乙醇中发生的溶剂解反应为取代反应 B 解析:A.该反应的速率取决于第一步慢反应,故A正确;B.中间产物 中的碳原子存在sp2、sp3两种杂化方式,故B错误;C.由图可知,2-甲基-2-溴丙烷在氢氧化钠的乙醇溶液中可能发生取代反应生成(CH3)3COC2H5,故C正确;D.2-甲基-2-溴丙烷在乙醇中的溶剂解的总反应最终得到(CH3)3COC2H5和HBr,因此反应属于取代反应,故D正确。 4.(2025·四川教学质量联合测评) 一定条件下,丙烯与HCl发生加成反应:CH3CH==CH2+HCl⥫⥬CH3CH2CH2Cl,CH3CH==CH2+HCl⥫⥬ CH3CHClCH3,其反应历程如图所示。下列说法正确的是(　　) 已知:CH3CH2CH2Cl的选择性= ×100%。 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 答案:C 解析:A.由反应历程图可知,丙烯与HCl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;B.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;C.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;D.生成CH3CH2CH2Cl反应的活化能更大,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, 减小,故D错误。 $