1.4 突破选择题1 反应机理图和能量历程图（Word教参）-【正禾一本通】2026年高考化学二轮专题复习高效讲义（单选版）

该高中化学讲义聚焦高考化学反应与能量变化核心考点，围绕反应机理图和能量历程图，系统梳理基元反应、过渡态、中间体等核心知识，按“物质能量分析-多步反应速率-环式过程图解”逻辑递进，通过考点梳理、解题方法指导、真题精研及模拟预测四环节，帮助学生突破信息获取与迁移应用难点。 讲义以高考命题规律为导向，创新采用“对比分析+模型建构”教学策略，如通过对比过渡态与中间体能量差异培养科学思维，结合“决速步骤”判断方法提升解题效率。设置分层练习适配不同学生需求，助力教师精准把控复习节奏，有效提升学生应考能力。

知识区间四　化学反应与能量变化 突破选择题1　反应机理图和能量历程图　►对应学生用书P47 分析：高考常以催化剂的催化反应机理和能垒图像为情境载体进行命题，涉及角度有反应热、活化能、催化剂对反应历程的影响、能量变化分析、反应历程分析等。情境真实有用但由于陌生度高，思维转化大，重在考查学生的信息获取能力和迁移应用能力。 　　　　　　　核心知识 一、物质能量、能垒变化图像分析 1．基元反应与非基元反应 例如H＋＋OH－===H2O是反应物一步直接转化为生成物的，其总反应就是基元反应，又称为简单反应；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，带有单电子的原子或原子团称为自由基，反应活性高， 寿命短，2HI===H2 ＋ I2称为非基元反应。 2．过渡态 A＋BC―→[A…B…C]―→AB＋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．多步反应的活化能与速率的关系 如NO在空气中存在反应：2NO(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)　ΔH，反应分两步完成，其反应历程如图： (1)多步反应的活化能 一个化学反应由几个基元反应完成，每一个基元反应都经历一个过渡态，如该图中的TS1和TS2，达到该过渡态所需要的能量为该基元反应的活化能，分别为Ea1、Ea2。 (2)反应的能量变化 ①第1步基元反应ΔH1＝E2－E3<0，为放热反应，Ea1＝E4－E3。 ②第2步基元反应ΔH2＝E1－E2<0，为放热反应，Ea2＝E5－E2。 ③总反应的反应热与基元反应的活化能的大小无关，只与反应物、生成物的能量有关，ΔH＝E1－E3 <0，为放热反应。 (3)活化能和速率的关系 基元反应的活化能越大，反应物到达过渡态就越难，该基元反应的速率就越慢。 Ea1<Ea2，第2步基元反应为该反应过程的决速步骤。 解题思路 (1)计算反应热看反应物、生成物的能量差(关注系数)，催化剂不改变反应热。 (2)熟悉外部因素(温度等)对反应速率、转化率的影响。 (3)根据能量差快速找到“决速步骤”或最大活化能(能垒)。 (4)结合催化剂不影响反应热、平衡常数、平衡转化率、平衡产率等解题。 二、“环式”反应过程图分析方法 1．催化剂：在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又生成，所以仅从结果上来看似乎并没有发生变化，实则是消耗多少后续又生成了多少。 2．中间产物：在连续反应中为某一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看似乎并没有生成，实则是生成多少后续又消耗多少。 3．在机理图中，先找到确定的反应物，反应物一般是通过一个箭头进入整个历程的物质(生成物一般是通过一个箭头最终脱离这个历程的物质)，与之同时反应的就是催化剂，并且经过一个完整循环之后又会生成；中间产物则是这个循环中的任何一个环节。如图所示： 因此解答此类题目的思路为： (1)明确反应物：最重要的要看清图示中的箭头，明确哪些物质进入循环体系，哪些物质离开循环体系，进入循环体系的物质为总反应的反应物，离开循环体系的物质为总反应的生成物。 (2)明确催化剂和中间产物：从循环图示中找出分解的若干反应，通过分步反应区分哪些是催化剂，哪些是中间产物。 (3)写出总反应：依据质量守恒定律，确定循环图示中没标出的物质，利用氧化还原反应的配平方法进行配平，写出总反应，同时标出催化剂和反应条件。 　　　　　　　真题精研 1. (2025·河北高考)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：选D。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，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。 2．(2024·甘肃高考)甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是(　　) A．E2＝1.41 eV B．步骤2逆向反应的ΔH＝＋0.29 eV C．步骤1反应比步骤2快 D．该过程实现了甲烷的氧化 解析：选C。由能量变化图可知，E2＝0.70 eV－(－0.71 eV)＝1.41 eV，A项正确；由能量变化图可知，步骤2逆向反应的ΔH＝－0.71 eV－(－1.00 eV)＝＋0.29 eV，B项正确；由能量变化图可知，步骤1的活化能E1＝0.70 eV，步骤2的活化能E3＝－0.49 eV－(－0.71 eV)＝0.22 eV，步骤1的活化能大于步骤2的活化能，步骤1的反应比步骤2慢，C项错误；该过程甲烷转化为甲醇，属于加氧氧化，该过程实现了甲烷氧化，D项正确。 3．(2024·北京高考)可采用Deacon催化氧化法将工业副产物HCl制成Cl2，实现氯资源的再利用。反应的热化学方程式：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－114.4 kJ· mol-1。下图所示为该法的一种催化机理。 下列说法不正确的是(　　) A．Y为反应物HCl，W为生成物H2O B．反应制得1 mol Cl2，须投入2 mol CuO C．升高反应温度，HCl被O2氧化制Cl2的反应平衡常数减小 D．图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应 解析：选B。CuO与Y反应生成Cu(OH)Cl，则Y为HCl，Cu(OH)Cl分解生成W和Cu2OCl2，则W为H2O，CuCl2分解为X和CuCl，则X为Cl2，CuCl和Z反应生成Cu2OCl2，则Z为O2。CuO在反应中作催化剂，会不断循环，适量即可，B错误；总反应为放热反应，其他条件一定，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，C正确；图中涉及的两个氧化还原反应是CuCl2―→CuCl和CuCl―→Cu2OCl2，D正确。 4．(2023·湖南高考)N2H4是一种强还原性的高能物质，在航天、能源等领域有广泛应用。我国科学家合成的某Ru(Ⅱ)催化剂(用[L­Ru—NH3]＋表示)能高效电催化氧化NH3合成N2H4，其反应机理如图所示。 下列说法错误的是(　　) A．Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，配体NH3失去质子能力增强 B．M中Ru的化合价为＋3 C．该过程有非极性键的形成 D．该过程的总反应式：4NH3－2e－===N2H4＋2NH 解析：选B。图像分析如下： 据图可知，Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，[L­Ru—NH3]2+可与NH3反应生成[L­Ru—NH2]＋和NH，配体NH3失去质子能力增强，A项正确；结合图示可知，[L­Ru—NH3]2+Ｆ[L­Ru—NH2]＋失去1个H，所带电荷数减1，则Ru化合价不变，与[L­Ru—NH2]＋相比，M中N由含1个孤电子对变为1个单电子，是把1个e－给了Ru，所以Ru的化合价不是＋3，而是＋2，B项错误；据图可知，反应过程中有N—N非极性键的形成，C项正确；结合图示可知，总反应为4NH3－2e－===N2H4＋2NH，D项正确。 　　　　　　　模拟预测 1.(2025·福建福州模拟)某团队通过修饰铜基催化剂，在碳氧化物与有机分子转化的研究中获得多项突破。甲醇与水(均为气态)在铜基催化剂上的反应机理和能量变化如图： 下列说法正确的是(　　) A．选择优良的催化剂可以降低反应Ⅰ和Ⅱ的活化能，从而减少反应过程中的能耗 B．总反应的快慢由反应Ⅰ决定，是因为反应Ⅰ吸热、反应Ⅱ放热 C．反应Ⅱ的热化学方程式为：CO(g)＋H2O(g)===H2(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋a kJ/mol D．反应过程涉及极性共价键、非极性共价键的断裂和形成 解析：选A。反应Ⅰ活化能比反应Ⅱ高，因此反应Ⅰ为慢反应，总反应的反应速率由慢反应决定，总反应的快慢由反应Ⅰ决定，B错误；由图可知，反应Ⅱ反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，则反应Ⅱ的热化学方程式为：CO(g)＋H2O(g)===H2(g)＋CO2(g)　 ΔH＝－a kJ/mol(a>0)，C错误；反应过程涉及C—H、O—H断裂，H—H、C===O形成，故涉及极性共价键的断裂与形成，非极性共价键的形成，无非极性键的断裂，D错误。 2．(2025·河南开封三模)我国科学家研究发现稀土铈基催化剂可低温脱硝，其反应历程如图所示(“—”表示共价键，“□”代表空位)。下列说法错误的是(　　) A．历程中S原子的化合价保持不变 B．历程②中每形成2 mol氢氧键，形成1 mol“空位” C．历程中Ce、Ti原子形成的共价键数目保持不变 D．反应中NH3与NO按物质的量比为1∶1发生反应 解析：选C。根据反应历程图可知，S原子在循环过程中都形成4个共价键，成键数目一直没变，故S的化合价始终不变，A正确；由图示反应历程可知，历程②中每形成1 mol“空位”生成1 mol H2O，即每形成2 mol氢氧键，形成1 mol“空位”，B正确；“□”代表空位，由图示反应历程可知，Ce、Ti形成的共价键数目发生变化，如生成N2＋2H2O的过程中，C错误；上述历程的总反应为O2＋4NH3＋4NO4N2＋6H2O，反应中NH3与NO按物质的量比为1∶1发生反应，D正确。 3．(2025·山东青岛二模)以金属镍为催化剂由乙烷制备甲烷，反应过程中的部分反应历程如图所示，下列说法正确的是(　　) A．总反应为Ni(s)＋C2H6(g)―→NiCH2(s)＋CH4(g)　ΔH>0 B．由中间体2生成中间体3的反应速率影响了总反应的反应速率 C．催化剂镍的使用降低了该反应的活化能，同时也改变了该反应的焓变 D．该反应过程中既有极性键和非极性的断裂，又有极性键和非极性键的形成 解析：选B。从图中可知总反应为放热反应，即焓变小于0，A错误；由图可知，中间体2到过渡态2的能垒最大，为决速步骤，所以由中间体2生成中间体3的反应速率影响了总反应的反应速率，B正确；催化剂只加快反应速率，降低反应活化能，不改变反应的始态和终态，故不改变反应的焓变，C错误；该反应过程中有极性键和非极性的断裂，但只有极性键的形成，没有非极性键的形成，D错误。 4．(2025·山西吕梁二模)电催化合成氨存在如下两种可能的转化路径，其相对能量变化如图(*表示吸附位点)。 下列说法错误的是(　　) A．电催化合成过程存在非极性键的断裂和极性键的形成 B．两种路径中生成氨的速率：v>v C．若用氘(D)代替H，可在路径Ⅰ的某些吸附位点上检测出4个D原子 D．路径Ⅰ和路径Ⅱ对应的焓变相同 解析：选B。电催化合成过程存在N≡N非极性键的断裂和N—H极性键的形成，A项正确；两种转化路径中对比生成第一个NH3，路径Ⅱ最高能垒低于路径Ⅰ，因此两种路径中生成氨的速率：v(Ⅰ)<v(Ⅱ)，B项错误；路径Ⅰ中，吸附位点*NH2NH2上可检测出4个D原子，C项正确；根据盖斯定律，反应的焓变只与始态和终态有关，与路径无关，路径Ⅰ和路径Ⅱ对应的焓变相同，D项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $