2.1.3 聚焦突破2 反应历程与活化能-【优学精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修一同步教参（人教版）

本讲义聚焦过渡态理论与活化能核心知识点，系统梳理过渡态形成、活化能对反应速率影响、催化剂降低活化能的作用，以及能垒图像题中能量单位、催化历程、决速步判断等关键注意事项，构建从理论到解题的学习支架。 资料特色在于结合高考真题与集训题，通过反应历程分析、活化能比较等实例，培养学生科学思维中的证据推理与模型认知能力，强化化学观念中物质变化规律的理解。课中辅助教师讲解重难点，课后帮助学生通过典型例题巩固知识，查漏补缺。

1．过渡态理论与活化能 (1)过渡态理论认为：反应物分子并不只是通过简单碰撞直接形成产物分子，而是必须经过一个形成活化络合物的过渡态，并且达到这个过渡态需要一定的活化能。这与爬山类似，山的最高点便是过渡态。 (2)活化能和反应速率的关系：基元反应的活化能越大，反应物到达过渡态就越不容易，该基元反应的反应速率就越小。 (3)催化剂参与化学反应，生成能量更低的中间产物，降低了达到过渡态所需要的活化能，使反应易于发生，反应速率增大。 2．解答能垒图像题的注意事项 (1)能垒图中涉及物质的能量往往是指一个分子变化过程的能量变化，单位一般为eV(电子伏特)。活化能Ea一般指每摩尔物质反应的能量变化，单位多为kJ·mol-1。 (2)催化反应历程一般为扩散→吸附→断键→成键→脱附。要关注断键和成键的部位及元素化合价的变化。 (3)复杂反应的反应速率由基元反应中活化能(能垒)最大的慢反应决定。 　(2025·陕晋宁青卷)高温下MgCO3分解产生的MgO催化CO2与H2反应生成CH4，部分历程如下图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。图中所示步骤中最慢的基元反应是________(填序号)；生成水的基元反应方程式为_________________________________________ ______________________________________________________。 [解析]　反应活化能越高，反应越慢，由题图可知，第④步反应活化能最高，反应最慢；由题图可知，生成水的基元反应为第③步，方程式为HO*＋H＋CH===CH＋H2O。 [答案]　④　HO*＋H＋CH===CH＋H2O 　(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下图所示。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，故第一步反应的活化能比第二步反应的活化能小，C、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，故能量：X>Y>Z，A项错误，B项正确。 [答案]　B 　(2024·甘肃卷)甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如下图所示，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的反应比步骤2快 D．该过程实现了甲烷的氧化 [解析]　由能量变化图可知，E2＝0.70 eV－(－0.71 eV)＝1.41 eV，A项正确；步骤2逆向反应的ΔH＝－0.71 eV－(－1.00 eV)＝＋0.29 eV，B项正确；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；该过程中甲烷转化为甲醇，实现了甲烷的氧化，D项正确。 [答案]　C 【突破集训】 1．(2026·衡水高二质检)2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)的反应历程如下图所示，下列说法正确的是(　　) A．该反应决速步的活化能为E2 B．每消耗1 mol NO，转移4 mol电子 C．使用合适的催化剂会使E1、E2、E3同时减小 D．温度升高，第Ⅰ步反应中活化分子百分数增加，第Ⅱ步反应中活化分子百分数减少 解析：选A。一个化学反应的快慢由最慢的一步基元反应决定，根据反应历程图可知，第Ⅱ步反应为该反应的决速步，所以该反应决速步的活化能为E2, A项正确；根据化学方程式2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)可得关系式2NO～4e－，所以每消耗1 mol NO，转移2 mol电子，B项错误；催化剂只能降低反应的活化能，但不能改变反应的反应热，所以使用合适的催化剂只会使E1和E2减小，不能改变反应热E3，C项错误；温度升高，分子的能量增加，使一部分原来能量较低的分子变成活化分子，由于分子总数不变，活化分子数增多，活化分子百分数增加，所以温度升高，第Ⅰ步和第Ⅱ步反应中活化分子百分数都增加， D项错误。 2．已知化合物A与H2O在一定条件下反应生成化合物B与HCOO－，反应历程如下图所示，其中TS表示过渡态，I表示中间体。下列说法正确的是(　　) A．该历程中的第二步为该反应的决速步 B．A与H2O在一定条件下反应生成B与HCOO－的ΔH>0 C．中间体I2比中间体I1更稳定 D．使用更高效的催化剂可降低反应的活化能和反应热 解析：选A。多步反应历程的决速步是反应最慢的一步，根据题图可知，第二步反应的活化能最大，反应速率最小，为该历程中的决速步，A正确；根据题图可知，A与H2O的总能量高于B与HCOO－的总能量，该反应属于放热反应，故ΔH<0，B错误；根据题图可知，中间体I1的相对能量低于中间体I2的，能量越低越稳定，故中间体I1比中间体I2更稳定，C错误；使用更高效的催化剂可降低反应所需的活化能，但不能降低反应热，D错误。 3．(2026·浙江卓越联盟高二联考)科学家利用计算机模拟了单个甲醇分子(CH3OH)与水在铜基催化剂上的反应机理和能量图如下： 下列说法不正确的是(　　) A．反应Ⅰ的反应方程式为CH3OH(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋3H2(g) B．反应Ⅱ的焓变ΔH＝－b kJ·mol-1 C．决定反应速率大小的步骤为反应Ⅰ D．铜基催化剂不能改变反应的焓变 解析：选A。根据反应机理图可知，反应Ⅰ的反应方程式为CH3OH(g)===2H2(g)＋CO(g)，A错误；根据反应能量图可知，反应Ⅱ为放热反应，焓变ΔH＝－b kJ·mol-1，B正确；活化能越大反应速率越小，慢反应决定整体反应速率，反应Ⅰ的活化能大于反应Ⅱ，反应Ⅰ决定反应速率，C正确；催化剂只改变反应速率，不影响反应热，D正确。 4．反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如下图所示。下列有关四种不同反应进程的说法不正确的是(　　) A．进程Ⅰ是放热反应 B．进程Ⅱ中，使用了催化剂 C．生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D．进程Ⅳ中，Z没有催化作用 解析：选C。由题图可知，进程Ⅰ中，反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，A项正确；由题图可知，进程Ⅱ是在进程Ⅰ的基础上加入催化剂X，B项正确；由题图可知，进程Ⅲ中决速步的活化能高于进程Ⅱ中决速步的活化能，故生成P的速率：Ⅲ<Ⅱ，C项错误；由题图可知，P·Z是产物，最终没有得到P＋Z，故Z没有催化作用，D项正确。 5．(2026·清源高二统考)Ni可活化C2H6放出CH4，其反应历程如下图所示： 下列关于该活化历程的说法正确的是(　　) A．该反应的决速步是中间体2→中间体3 B．只涉及极性键的断裂和生成 C．Ni是该反应的催化剂 D．该反应的热化学方程式为Ni＋C2H6===NiCH2＋CH4　ΔH＝－6.75 kJ·mol-1 解析：选A。由反应历程图可知，中间体 2→中间体 3 的活化能最大，速率最小，所以该反应的决速步是中间体 2→中间体 3，A正确；该反应中还涉及C—C非极性键的断裂，B错误；由反应历程图可知，Ni是该反应的反应物，而不是催化剂，C错误；热化学方程式中应标注物质的聚集状态，正确的热化学方程式为Ni(s)＋C2H6(g)===NiCH2(s)＋CH4(g)　ΔH＝－6.57 kJ·mol-1，D错误。 6．(2026·大庆高二月考)某科研团队以可再生纳米碳­羰基材料为催化剂，催化烷烃基氧化脱氢反应，其基元反应和能量变化如下图所示。 下列说法错误的是(　　) A．反应历程中仅有极性键的断裂和生成 B．过渡态Ⅳ的氧化性大于过渡态Ⅱ C．基元反应②为决速步骤 D．氧化脱氢可获得 和一种绿色消毒剂 解析：选A。由基元反应分析可知，反应历程中氧气参与反应生成了过氧化氢，存在非极性键的断裂和生成，故A错误；过渡态Ⅳ中含过氧键，过渡态Ⅳ的氧化性大于过渡态Ⅱ，故B正确；基元反应②的能垒最大，反应速率最小，基元反应②为决速步骤，故C正确；由基元反应分析可知，氧化脱氢可获得和一种绿色消毒剂H2O2，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $