热点突破18 反应历程和催化机理图像分析【大单元核心精讲精练】2027届高三化学一轮复习讲义●分层对点训练（新高考通用）

该高中化学高考复习讲义聚焦反应历程和催化机理图像分析核心考点，涵盖能垒图像、微观粒子型及循环型反应历程三大类型，系统梳理过渡态与中间体辨别、催化剂作用等关键知识。通过考向预测明确命题趋势，核心梳理构建知识框架，对点训练结合真题案例，帮助学生突破图像分析难点，体现复习的系统性与针对性。 资料以科研真实情境为载体，创新采用“辨析对比+逻辑推理”教学策略，如设计催化剂与中间体区分、能垒高低判断决速步骤等活动，培养学生科学思维与证据推理能力。设置基础巩固到综合应用的分层练习，配合高频易错点总结，确保高效突破，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。

大单元五化学反应原理 第二单元化学反应速率与化学平衡 热点突破18　反应历程和催化机理图像分析 复习导航 01 考向预测●明考向 对标核心素养，研判高考命题趋势 02 核心梳理●明考点 搭建知识框架，构建系统思维 03 对点训练●夯基础 夯实基础知识，总结易错难点 【考向预测●明考向】 综合近三年高考考频分析，反应历程和催化机理图像分析属于化学反应原理模块高频热点难点考点，主要以能量‑反应历程图为载体，既常见于选择题，也常作为原理综合大题的情境素材，命题多依托新型催化、能源转化等科研真实背景，重点考查过渡态与中间体的辨别、催化剂判断、各步基元反应活化能（能垒）大小识别、决速步骤判断，结合能垒分析基元反应快慢，辨析催化剂对焓变、活化能的影响，高频易错点集中在混淆催化剂与反应中间体、误将总反应焓变当作基元反应活化能、不会依据能垒高低判断反应速率、忽视催化剂不改变总反应的ΔH，预测2027年高考预计延续陌生机理图像命题风格，会出现多步复杂反应历程图，强化图像信息提取与逻辑推理能力，还可与反应速率、热化学、选择性等角度综合设问，减少固定模板，侧重学生读懂分步反应逻辑，试题区分度较强，整体难度中等偏上，备考要加强机理图像专项训练，理清过渡态、中间体、催化剂三者的本质差异。 【核心梳理●明考点】 类型一　能垒图像 【例1】　C40H20(g)C40H18(g)＋H2(g)的反应机理和能量变化如下: 则:(1)该历程包含________个基元反应，判断的依据是________。  (2)图中每步反应的活化能分别是________，其中为决速步骤的是________。  (3)总反应是________(填“吸热反应”或“放热反应”)。  类型二　微观粒子型反应历程图像 微观粒子模型举例: 1.微观粒子型反应历程的特点 每步反应中的反应物和生成物基本都以原子、离子等形式呈现。从反应物到生成物，是反应物在催化剂表面不断发生反应，最终得到生成物的过程。 2.针对每步反应，要注意从微观角度分析，把握化学键的断裂和形成，并从整体上把握反应过程。 3.在反应过程中，会有旧键的断裂与新键的形成，要区别极性键和非极性键。极性键是不同种元素(或电负性不同的元素)的原子之间形成的共价键，如HCl、HClO等；非极性键是同种元素(或电负性相同的元素)的原子之间形成的共价键，如H2O2、N2H4、C2H2等。 4.在判断反应物和生成物时，注意看箭头，箭头加入的为反应物，箭头出来的为生成物，当然也要注意隐含的表示反应物和生成物的其他因素。据此可以写出总反应方程式或某一步的反应式。 【例2】　(2025·晋陕青宁适应性演练)某团队合成了一种铁掺杂二氧化钛的新型催化剂，用于转化H2S为单质S，提出的催化历程示意图如下。NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　) A.O2使Fe2＋转化成Fe3＋，恢复催化剂活性 B.过程①和④均发生了非极性键的断裂 C.过程②和③均发生了氧化还原反应 D.理论上，每转化34 g H2S，转移的电子数目为NA 类型三　循环型反应历程图像 1.循环型反应历程的特点 对于“环式”反应过程图像(如图)，位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体，如⑤、⑥、⑦和⑧，“入环”的物质为反应物，如①和④，“出环”的物质为生成物，如②和③，由反应物和生成物可写出总反应化学方程式。 注意　进入机理的物质为反应物，离开机理的物质为生成物；催化剂参与反应，生成最终产物的步骤同样生成催化剂，其余为中间产物。 2.解题思维方法 找准一“剂”三“物” (1)一“剂” 一“剂”指催化剂。催化剂在机理图中多数是以完整的循环出现的，以催化剂粒子为主体的多个物种一定在机理图中的主线上。 (2)三“物” 三“物”指反应物、生成物、中间物种(或中间体)。反应物:通过一个箭头进入整个历程的物质是反应物。 生成物:通过一个箭头最终脱离整个历程的物质一般多是生成物。 中间体:通过一个箭头脱离整个历程，但又生成生成物的是中间体，通过两个箭头进入整个历程的物质也是中间体，中间体有时在反应历程中用“[　]”标出。 【例3】　(2025·北京卷)乙烯、醋酸和氧气在钯(Pd)催化下高效合成醋酸乙烯酯(CH2==CHOOCCH3)的过程示意图如下。 下列说法不正确的是(　　) A.①中反应为4CH3COOH＋O2＋2Pd===2Pd(CH3COO)2＋2H2O B.②中生成CH2==CHOOCCH3的过程中，有σ键断裂与形成 C.生成CH2==CHOOCCH3总反应的原子利用率为100% D.Pd催化剂通过参与反应改变反应历程，提高反应速率 【对点训练●夯基础】 1.(2025·安庆示范高中三模)利用计算机技术测得在甲、乙两种催化剂作用下由正丁烷(g)制备1－丁烯(g)的反应历程如下，其中标*的物质表示吸附在催化剂上的中间产物，过渡态均用TS表示，0.06 eV表示1个C4H8(g)＋1个H2(g)的能量。下列说法中正确的是(　　) A.催化剂甲比催化剂乙效果更好 B.吸附在催化剂甲上的正丁烷(g)脱去第一个H比脱去第二个H更慢 C.C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)为放热反应 D.该反应过程中，1 mol正丁烷(g)在催化剂乙表面吸附，吸收的热量为0.29 eV 2.(2024·北京卷)苯在浓HNO3和浓H2SO4作用下，反应过程中能量变化示意图如下。下列说法不正确的是(　　) A.从中间体到产物，无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物Ⅱ B.X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物 C.由苯得到M时，苯中的大π键没有变化 D.对于生成Y的反应，浓H2SO4作催化剂 3.(2026·福建福州模拟预测)中国科学技术大学曾杰教授研究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－1(a>0) D.反应过程涉及极性共价键、非极性共价键的断裂和形成 4.(2025·浙江省强基联盟高三联考)科学家发现了一种利用水催化促进硫酸盐形成的化学新机制如图所示，下列说法不正确的是(　　) 已知:(H2SO4)＝1.02×10－2。 A.通过“水分子桥”，处于纳米液滴中的S或HS可以将电子快速转移到周围的气相NO2分子 B.观察图示可知“水分子桥”主要靠氢键形成 C.HS与NO2间发生总反应的离子方程式HS＋2NO2＋H2OHS＋2HNO2 D.利用水催化促进硫酸盐形成的化学新机制中，硫和氮都有三种化合价价态 5.(2025·山东省实验中学模拟)H2O2是一种重要的工业原料，利用H2和O2直接法合成H2O2的反应历程如图所示，下列说法错误的是(　　) A.[PdCl4]2－和[PdO2Cl2]2－中Pd的化合价相同 B.[PdCl4]2－降低了反应的活化能，加快了反应速率 C.直接法合成H2O2的总反应，原子利用率理论上为100% D.步骤2中，若有1 mol O2参与反应，转移4 mol电子 学科网（北京）股份有限公司 $ 大单元五化学反应原理 第二单元化学反应速率与化学平衡 热点突破18　反应历程和催化机理图像分析 复习导航 01 考向预测●明考向 对标核心素养，研判高考命题趋势 02 核心梳理●明考点 搭建知识框架，构建系统思维 03 对点训练●夯基础 夯实基础知识，总结易错难点 【考向预测●明考向】 综合近三年高考考频分析，反应历程和催化机理图像分析属于化学反应原理模块高频热点难点考点，主要以能量‑反应历程图为载体，既常见于选择题，也常作为原理综合大题的情境素材，命题多依托新型催化、能源转化等科研真实背景，重点考查过渡态与中间体的辨别、催化剂判断、各步基元反应活化能（能垒）大小识别、决速步骤判断，结合能垒分析基元反应快慢，辨析催化剂对焓变、活化能的影响，高频易错点集中在混淆催化剂与反应中间体、误将总反应焓变当作基元反应活化能、不会依据能垒高低判断反应速率、忽视催化剂不改变总反应的ΔH，预测2027年高考预计延续陌生机理图像命题风格，会出现多步复杂反应历程图，强化图像信息提取与逻辑推理能力，还可与反应速率、热化学、选择性等角度综合设问，减少固定模板，侧重学生读懂分步反应逻辑，试题区分度较强，整体难度中等偏上，备考要加强机理图像专项训练，理清过渡态、中间体、催化剂三者的本质差异。 【核心梳理●明考点】 类型一　能垒图像 【例1】　C40H20(g)C40H18(g)＋H2(g)的反应机理和能量变化如下: 则:(1)该历程包含________个基元反应，判断的依据是________。  (2)图中每步反应的活化能分别是________，其中为决速步骤的是________。  (3)总反应是________(填“吸热反应”或“放热反应”)。  【答案】(1)3　因为有3个过渡态 (2)70.9 kJ·mol－1，89.6 kJ·mol－1，141.3 kJ·mol－1　第3步 (3)吸热反应 类型二　微观粒子型反应历程图像 微观粒子模型举例: 1.微观粒子型反应历程的特点 每步反应中的反应物和生成物基本都以原子、离子等形式呈现。从反应物到生成物，是反应物在催化剂表面不断发生反应，最终得到生成物的过程。 2.针对每步反应，要注意从微观角度分析，把握化学键的断裂和形成，并从整体上把握反应过程。 3.在反应过程中，会有旧键的断裂与新键的形成，要区别极性键和非极性键。极性键是不同种元素(或电负性不同的元素)的原子之间形成的共价键，如HCl、HClO等；非极性键是同种元素(或电负性相同的元素)的原子之间形成的共价键，如H2O2、N2H4、C2H2等。 4.在判断反应物和生成物时，注意看箭头，箭头加入的为反应物，箭头出来的为生成物，当然也要注意隐含的表示反应物和生成物的其他因素。据此可以写出总反应方程式或某一步的反应式。 【例2】　(2025·晋陕青宁适应性演练)某团队合成了一种铁掺杂二氧化钛的新型催化剂，用于转化H2S为单质S，提出的催化历程示意图如下。NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　) A.O2使Fe2＋转化成Fe3＋，恢复催化剂活性 B.过程①和④均发生了非极性键的断裂 C.过程②和③均发生了氧化还原反应 D.理论上，每转化34 g H2S，转移的电子数目为NA 【答案】A 【解析】A.根据图示③④两步历程，可知O2使Fe2＋转化成Fe3＋，恢复催化剂活性，A正确；B.过程①中没有发生非极性键的断裂，过程④中发生了O==O非极性键的断裂，B错误；C.过程②中铁元素化合价发生变化，发生氧化还原反应，过程③中元素化合价没有变化，没有发生氧化还原反应，C错误；D.根据图示，该催化历程的总反应为2H2S＋O22S＋2H2O，可知H2S~2e－，理论上，每转化34 g H2S即1 mol H2S，转移的电子数目为2NA，D错误。 类型三　循环型反应历程图像 1.循环型反应历程的特点 对于“环式”反应过程图像(如图)，位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体，如⑤、⑥、⑦和⑧，“入环”的物质为反应物，如①和④，“出环”的物质为生成物，如②和③，由反应物和生成物可写出总反应化学方程式。 注意　进入机理的物质为反应物，离开机理的物质为生成物；催化剂参与反应，生成最终产物的步骤同样生成催化剂，其余为中间产物。 2.解题思维方法 找准一“剂”三“物” (1)一“剂” 一“剂”指催化剂。催化剂在机理图中多数是以完整的循环出现的，以催化剂粒子为主体的多个物种一定在机理图中的主线上。 (2)三“物” 三“物”指反应物、生成物、中间物种(或中间体)。反应物:通过一个箭头进入整个历程的物质是反应物。 生成物:通过一个箭头最终脱离整个历程的物质一般多是生成物。 中间体:通过一个箭头脱离整个历程，但又生成生成物的是中间体，通过两个箭头进入整个历程的物质也是中间体，中间体有时在反应历程中用“[　]”标出。 【例3】　(2025·北京卷)乙烯、醋酸和氧气在钯(Pd)催化下高效合成醋酸乙烯酯(CH2==CHOOCCH3)的过程示意图如下。 下列说法不正确的是(　　) A.①中反应为4CH3COOH＋O2＋2Pd===2Pd(CH3COO)2＋2H2O B.②中生成CH2==CHOOCCH3的过程中，有σ键断裂与形成 C.生成CH2==CHOOCCH3总反应的原子利用率为100% D.Pd催化剂通过参与反应改变反应历程，提高反应速率 【答案】C 【解析】A.①中反应物为CH3COOH、O2、Pd，生成物为H2O和Pd(CH3COO)2，方程式为4CH3COOH＋O2＋2Pd===2Pd(CH3COO)2＋2H2O，A正确；B.②中生成CH2==CHOOCCH3的过程中，有C—H断开和C－O的生成，存在σ键断裂与形成，B正确；C.生成CH2==CHOOCCH3总反应中有H2O生成，原子利用率不是100%，C错误；D.Pd是反应的催化剂，改变了反应的历程，提高了反应速率，D正确。 【对点训练●夯基础】 1.(2025·安庆示范高中三模)利用计算机技术测得在甲、乙两种催化剂作用下由正丁烷(g)制备1－丁烯(g)的反应历程如下，其中标*的物质表示吸附在催化剂上的中间产物，过渡态均用TS表示，0.06 eV表示1个C4H8(g)＋1个H2(g)的能量。下列说法中正确的是(　　) A.催化剂甲比催化剂乙效果更好 B.吸附在催化剂甲上的正丁烷(g)脱去第一个H比脱去第二个H更慢 C.C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)为放热反应 D.该反应过程中，1 mol正丁烷(g)在催化剂乙表面吸附，吸收的热量为0.29 eV 【答案】B 【解析】过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，由题图可知，催化剂乙效果更好，A错误；由题图可知，吸附在催化剂甲上的正丁烷(g)脱去第一个H能垒为2.25 eV－1.29 eV＝0.96 eV，脱去第二个H能垒为2.52 eV－1.63 eV＝0.89 eV，B正确；生成物总能量高于反应物的总能量，则C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)为吸热反应，C错误；由题图可知，选用催化剂乙时，相对能量从0.00 eV→0.29 eV的过程为正丁烷在催化剂乙表面的吸附过程，1 mol正丁烷(g)吸附在催化剂乙表面所吸收的热量为(0.29×NA) eV，D错误。 2.(2024·北京卷)苯在浓HNO3和浓H2SO4作用下，反应过程中能量变化示意图如下。下列说法不正确的是(　　) A.从中间体到产物，无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物Ⅱ B.X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物 C.由苯得到M时，苯中的大π键没有变化 D.对于生成Y的反应，浓H2SO4作催化剂 【答案】C 【解析】由题图知，中间体生成产物Ⅱ的活化能更低，且物质能量越低越稳定，故从中间体到产物，无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物Ⅱ，A正确；分析反应物和X、Y的结构简式可知，X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物，B正确；苯中碳原子均为sp2杂化，M中与—NO2相连的碳原子为sp3杂化，故苯中的大π键发生了改变，C错误；生成Y的反应是苯的硝化反应，浓H2SO4作催化剂，D正确。 3.(2026·福建福州模拟预测)中国科学技术大学曾杰教授研究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－1(a>0) D.反应过程涉及极性共价键、非极性共价键的断裂和形成 【答案】A 【解析】A项，选择优良的催化剂可以降低反应Ⅰ和Ⅱ的活化能，催化剂加快化学反应速率，减少过程中的能耗，A正确；B项，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；C项，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－1(a>0)，C错误；D项，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。 4.(2025·浙江省强基联盟高三联考)科学家发现了一种利用水催化促进硫酸盐形成的化学新机制如图所示，下列说法不正确的是(　　) 已知:(H2SO4)＝1.02×10－2。 A.通过“水分子桥”，处于纳米液滴中的S或HS可以将电子快速转移到周围的气相NO2分子 B.观察图示可知“水分子桥”主要靠氢键形成 C.HS与NO2间发生总反应的离子方程式HS＋2NO2＋H2OHS＋2HNO2 D.利用水催化促进硫酸盐形成的化学新机制中，硫和氮都有三种化合价价态 【答案】D 【解析】根据图示可知，水分子间H和O形成氢键，观察图示可知“水分子桥”主要靠氢键形成，B正确；HS与NO2反应最终生成硫酸氢根离子和亚硝酸，发生的总反应的离子方程式:HS＋2NO2＋H2OHS＋2HNO2，C正确；利用水催化促进硫酸盐形成的化学新机制中，氮元素只有两种化合价价态，D错误。 5.(2025·山东省实验中学模拟)H2O2是一种重要的工业原料，利用H2和O2直接法合成H2O2的反应历程如图所示，下列说法错误的是(　　) A.[PdCl4]2－和[PdO2Cl2]2－中Pd的化合价相同 B.[PdCl4]2－降低了反应的活化能，加快了反应速率 C.直接法合成H2O2的总反应，原子利用率理论上为100% D.步骤2中，若有1 mol O2参与反应，转移4 mol电子 【答案】D 【解析】[PdO2Cl2]2－中存在过氧键，O化合价为－1，Pd化合价为＋2，[PdCl4]2－中Pd化合价为＋2，故A正确；[PdCl4]2－作为催化剂起到降低反应的活化能、加快反应速率的作用，故B正确；直接法为氢气和氧气直接化合为过氧化氢，没有其他产物生成，原子利用率理论上为100%，故C正确；步骤2中，氧气转化为过氧键，化合价变化0→－1，1 mol氧气参与反应转移2 mol电子，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $