2025高考化学复习化学反应中的热效应与反应机理

化学反应中的热效应与反应机理

考情概览:解读近年命题思路和内容要求，统计真题考查情况。

2024年真题研析:分析命题特点，探寻常考要点，真题分类精讲。

近年真题精选:分类精选近年真题，把握命题趋势。

必备知识速记：归纳串联解题必备知识，总结易错易混点。

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命题解读考向

分析近年高考试题，高考中有关化学反应的热效应内容的考查在选考向一化学反应中的能量变化

择题和主观题中都会涉及，在选择题中考查的主要形式有两种：一考向二有关反应热的计算

是考查简单的化学反应能量变化形式和能源对自然环境和社会发

展的影响；二是以陌生的化学反应机理图为载体进行考查，涉及的

知识点较多，从近年考题的精况看，可将化学反应机理考查分为三考向三化学反应历程、机理图分析

个热点:一是反应过程中的能量变化：二是反应过程中的微粒变化：

三是机理与化学反应速率和化学平衡的关系。

命题分析

分析2024年高考化学试题可以看出，对于化学反应中的热效应的考查，在非选择题中主要考查盖斯定律

的应用，在选择题中则主要考查化学反应中能量变化的特点和相关判断，以及反应能量变化图分析。对于反

应机理的考查则依然保持了往年的命题特点，涉及的知识点丰富，如物质结构、能量变化、化学键、氧化还原反

应、反应速率等。

试题精讲

考向一化学反应中的能量变化

题目①(2024.全国甲卷)人类对能源的利用经历了柴薪、煤炭和石油时期，现正向新能源方向高质量发展。

下列有关能源的叙述错误的是

A.木材与煤均含有碳元素B.石油裂化可生产汽油

C.燃料电池将热能转化为电能D,太阳能光解水可制氢

题目团(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)WV(g)。耳VO),

y(g)WZ(g)(△用＜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

i

s

题目可（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图所示，下列说法错误的是

t过渡态1

0.70

与

(

A

s

睡0.00

雅

文过渡态2

要-0.49

-0.71

HO-MO-OCH3

-1.00

Mo=O

+CH30H

步骤1步骤2

反应过程

A.S2=1.41eVB.步骤2逆向反应的△H=+0.29eV

C.步骤1的反应比步骤2快D.该过程实现了甲烷的氧化

考向三化学反应历程、机理图分析

题目X）（2024.浙江6月卷）丙烯可发生如下转化（反应条件略）：

CH,・比

I1.KH

CH-'W,-----a1CH-"OH,

CHrOHCHrOH

〃主产物）

co1

-----►

CH,

下列说法不正确的是

A.产物M有2种且互为同分异构体（不考虑立体异构）

B.H+可提高y-Z转化的反应速率

C.y-Z过程中，a处碳氧键比6处更易断裂

D.y-p是缩聚反应,该工艺有利于减轻温室效应

题目回（2024・贵州卷）&CN与CH3cH2所可发生取代反应，反应过程中CN-的C原子和N原子均可进攻

CH3cH2br，分别生成月青（CH3cH26）和异月青（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）。

产产量热*

N，%TS2：/J9fH2

IIIBr/、

异睛/'»Ag---Br

CH3cl侬+g,广◎制H3cHiBr\

\J»

\CH3CH2CN+AgBr

CH3CH2N=C^-Ag--Br

CH3cH2c三怔：Ag--Br

反应进程反应进程

由图示信息,下列说法错误的是

A.从CH3CH2Br生成CH3cH?CN和CH3cH?NC的反应都是放热反应

B.过渡态TSI是由CN~的。原子进攻CH3CH2Br的a—。而形成的

C.I中“N——Ag”之间的作用力比II中“。――Ag''之间的作用力弱

D.生成CH3cH2CN放热更多，低温时CH3cH是主要产物

题目回（2024・河北卷）我国科技工作者设计了如图所示的可充电皿-CO2电池，以必（TFS/%为电解质，

电解液中加入1,3-丙二胺（PD4）以捕获CQ，使放电时。Q还原产物为姆GQ。该设计克服了

2+

八%。。3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了Mg的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。

对上述电池放电时CO2的捕获和转化过程开展了进一步研究，电极上。。2转化的三种可能反应路径及相

对能量变化如图（*表示吸附态）。

•M

£

-士

^

M

皆

-2

反应遴程

0

+co2

H2NNH2

A.PDA捕获。。2的反应为

B.路径2是优先路径，速控步骤反应式为

•co;>

*C20；-+八/x

H2NNH2

C.路径1、3经历不同的反应步骤但产物相同;路径2、3起始物相同但产物不同

D.三个路径速控步骤均涉及*CO；-转化,路径2、3的速控步骤均伴有PDA再生

近年真题精选

考向一化学反应中的能量变化

题目工）（2023・湖北卷）2023年5月10日，天舟六号货运飞船成功发射，标志着我国航天事业进入到高质量发

展新阶段。下列不能作为火箭推进剂的是

A.液氮-液氢B.液氧-液氢C.液态NO?-朋1D.液氧-煤油

题目0（2022•天津卷）一定条件下，石墨转化为金刚石吸收能量。下列关于石墨和金刚石的说法正确的是

A.金刚石比石墨稳定

B.两物质的碳碳o■键的键角相同

C.等质量的石墨和金刚石中，碳碳b键数目之比为4：3

D.可以用X射线衍射仪鉴别金刚石和石墨

题目口（2021•广东卷）“天问一号”着陆火星，“嫦娥五号”采回月壤。腾飞中国离不开化学，长征系列运载火

箭使用的燃料有液氢和煤油等化学品。下列有关说法正确的是

A.煤油是可再生能源B.同燃烧过程中热能转化为化学能

C.火星陨石中的2°Ne质量数为20D.月壤中的3睨与地球上的3H互为同位素

考向二有关反应热的计算

题目可（2022.浙江卷）标准状态下,下列物质气态时的相对能量如下表：

物质（g）OHHOHOOH2O2H.2O2H2O

4

能量/kJ•moL249218391000-136-242

可根据HO{g}+HO（g）=也。2（9）计算出H2O2中氧氧单键的键能为214kJ-moL。下列说法不正确的是

A.也的键能为436kJ-moL

B.O2的键能大于耳。2中氧氧单键的键能的两倍

C.解离氧氧单键所需能量：8。。<同。2

D.凡0（9）+。（9）=也。2（9）。°°°△H'=-143kJ-mor1

题目回（2022.重庆卷）“千畦细浪舞晴空"，氮肥保障了现代农业的丰收。为探究（NH4）2SO4的离子键强

弱，设计如图所示的循环过程，可得△M/（kJ・moL）为

D.+1143

题目包（2021.浙江卷）相同温度和压强下，关于反应的下列判断正确的是

（g）*JH]（C>---------»l|（g）.[l，B，

A.AH1>0,Afl2>0B.A风=+△显

C.A//i>AH2,△风>A//2D.AH2=AH3+ATJt

考向三化学反应历程、机理图分析

2+

题目刀（2023•新课标卷）“脱合成酶”以其中的Fe配合物为催化中心,可将NHQH与NH3转化为月井

（NH2NH2），其反应历程如下所示。

A.NHQH、NH3和H2O均为极性分子

B.反应涉及N—H、N—O键断裂和N—N键生成

C.催化中心的92+被氧化为%3+，后又被还原为Fe2+

D.第NHQH替换为ND.QD,反应可得ND.ND?

题目回（2023•湖南卷）也乜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（用忆-五期-表示）能高效电催化氧化网合成朋耳,其反应机理如图所示。

下列说法错误的是

A.Mil）被氧化至72«（111）后，配体岫3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：4A®3-2e-=N2H4+2NH：

题目9］（2022.湖南卷）反应物（S）转化为产物（P或PZ）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正确的是

A.进程I是放热反应B.平衡时P的产率：II>I

C.生成P的速率：111>IID.进程IV中，Z没有催化作用

题目①（2022.山东卷）在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误

的是

A.含N分子参与的反应一定有电子转移B,由NO生成HCWO的反应历程有2种

C.增大NO的量，&式的平衡转化率不变D.当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少

题目江（2021•山东卷尸。标记的乙酸甲酯在足量NaQH溶液中发生水解，部分反应历程可表示为：

,8oH3c—C—OCHj,8O

—C——OCH.+OH-十J）H普H3c—C——OH+ca,O-能量变

,8O-UOH

II

H3c—C——OCHjH3c—C—OCHj

化如图所示。已知OH—Jr为快速平衡，下列说法正确的是

I

过it有।

■,\过震覆

cr

HjC-c

OH

Q

II«-C—<X1I>O

4Oil

—C—ON

♦cwjcr

反应或程

A.反应n、ni为决速步

B.反应结束后，溶液中存在18。打一

C.反应结束后,溶液中存在切'OH

D.反应I与反应IV活化能的差值等于图示总反应的焰变

版目包（2021.湖南卷）铁的配合物离子（用［L-Fe-表示）催化某反应的一种反应机理和相对能量的

变化情况如图所示：

HCOOH

,•,过渡态1.1,；过渡态2

(

0.-0

-LO.I

E+-22

.H一

PO

0OII+I--42-.646.

、-

知0OW

H+I

混+OZ+

+OO

EO—HOO

要OO++

UO—Z

HOOH

HO+

O1

HO

O

O

H

反应进程

下列说法错误的是

催化剂

A.该过程的总反应为-----CO2T+H2?

B.H+浓度过大或者过小,均导致反应速率降低

C.该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化

D.该过程的总反应速率由n-ill步骤决定

必备知识速记

一、基元反应与过渡谢论

1.基元反应

大多数化学反应都是分几步完成的，其中的每一步反应都称为基元反应。

2.对于基元反应aA+bB===gG+无氏其速率方程可写为n=(4)/(B)(其中A:称为速率常数，恒温

下，k不因反应物浓度的改变而变化),这种关系可以表述为基元反应的化学反应速率与反应物浓度以其化学

计量数为指数的幕的乘积成正比。有时称其为质量作用定律。

3.许多化学反应,尽管其反应方程式很简单,却不是基元反应,而是经由两个或多个步骤完成的复杂反应。

例如昆(。)+4(g)===2即'(g)，它的反应历程有如下两步基元反应：

①心=/+/(快)

②区+2/===2印(慢)

其中慢反应为整个反应的决速步骤。

4.过渡态理论

如图所示是两步完成的化学反应，分析并回答下列问题。

(1)该反应的反应物为A、B,中间体为。，生成物为D。

(2)由A、B生成。的反应为吸热反应，由。生成。的反应为放热反应，总反应为放热反应。

(3)第一步为慢反应，第二步为快反应，决定总反应快慢的是第一步反应。

二、经典图示解析方法

(1)回归教材中的经典图示

反应历程与活化能催化剂对反应历程与活化能影响

P26图2-3化学反应中反应物、生成物的P27图2-4催化剂改变反应历程、降低

能量与活化能的关系反应活化能示意图

H-H-C1

反应产物HC1+H。

反应物Hz+cr

P71图2-3-6基元反应Hz+Cl・fHC1+H。的

活化能示意图

P38图2-7正反应与逆反应的活化能P38图2-8催化剂对反应活化能的影响

（2）常见反应历程（或机理）图像分析

图像解读

催化剂与化学反应

能

量1有催化剂工睚,廿却（1）在无催化剂的情况下：身为正反应的活化能；瓦为逆反应的活化

能；及一E为此反应的焰变（AH）o

n2

反（2）有催化剂时,总反应分成了两个反应步骤（也可能为多个,如模拟

应

物演练题1中图像所表示的）,反应①为吸热反应，产物为总反应的中间

AH\成

—4-----_一1一一物产物,反应②为放热反应，总反应为放热反应。

。反应历瘟

（3）催化剂的作用：降低瓦、比，但不影响反应是放热反应还是吸

热反应取决于起点（反应物）能量和终点（生成物）能量的相对大小

“环式迎

对于"环式"反应过程图像，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

9

①、（2）

/⑤

④1）

'⑧一⑦、③

催化剂与中间产物

催化剂:在连续反应中从一开始就参与了反应,在最后又再次生成,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

0H》H

/=II〜\了多少。

厂代、Q

中间产物:在连续反应中为第一步的产物，在后续反应中又作为反应

/④①\

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

Qi0'Mo°

续有消耗多少。

v-②，。

例1：在含少量r的溶液中，H2O2分解的机理为：

乂+&、。0。。/H"1

昆。2+「7H2O+-慢

AJ啰。H2O

HO+IO-一。2+厂+快

22H2O

在该反应中r为催化剂，io-为中间产物。

1,2-丙二醇脱氧脱水反应的催化循环

例2：而在机理图中，先找到确定的反应物,反应物一般是通过一个箭

机理

头进入整个历程的物质，（产物一般多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。如下图中，

痴。3则是该反应的催化剂，图中剩余的三个物质均为中间产物。

能垒与决速步骡

能垒:简单可以理解为从左往右进行中，向上爬坡最高的为能垒,而包

含此能垒的反应我们称之为决速步骤,也成为慢反应。

一Pd

0.8------Rh过渡态2例如图中，从第一个中间态到过渡态2的能量就是能垒,而HCOO*

过渡态1

>0.4/r~\+H*=CO2+2H*是在R/I做催化剂时该历程的决速步骤。

AHCOOH//~\\：\\

二三0注意：

*-0.4①能垒越大,反应速率越小，即多步反应中能垒最大的反应为决速反

HCOOH*\/;_

-0.8应。

-1.2HCOO*+H*CO^+2He

②用不同催化剂催化化学反应，催化剂使能垒降低幅度越大,说明催

反应历程

化效果越好。

③相同反应物同时发生多个竞争反应，其中能垒越小的反应,反应速

率越大，产物占比越高。

三、催化反应机理题的解题思路

⑴通览全图,找准一"剂"三"物"

催化剂在机理图中多数是以完整的循环出现的，以催化剂粒子为主题的多个物种一定在

一"剂"指催化剂

机理图中的主线上

10

反应物通过一个箭头进入整个历程的物质一般是反应物

三"物"指反应

生成物通过一个箭头最终脱离整个历程的物质多是产物

物、生成物、中间

通过一个箭头脱离整个历程,但又生成的是中间体,通过两个箭头进入整个

物种(或中间体)中间体

历程的中间物质也是中间体，中间体有时在反应历程中用"[]"标出

⑵逐项分析格案

根据第一步由题给情境信息，找出催化剂、反应物、生成物、中间体,再结合每一选项设计的问题逐项分析

判断，选出正确答案。

(3)量新认识催化剂

①催化剂具有的三大特征

催化剂是通过降低反应活化能，从而改变了反应的途径,此即催化剂加速化学反应的主要原因所在。总

结起来，催化剂的特征主要表现在这样几个方面：

第一，催化剂可以改变反应速率，但其自身在反应前后的组成、质量和化学性质不变。

第二，催化剂不改变化学平衡。即催化剂既能加快正向反应的速率，也能加快逆向反应的速率,从而缩短

化学反应达到平衡的时间。

第三，催化剂具有特殊的选择性，不同类型的反应，需要选择不同的催化剂。同一种反应物，使用不同的催

化剂，可以得到不同的产物。

②常见催化剂的四大误区

实际上，催化剂不是不参加化学反应，而是在化学反应前后,催化剂的化学性质基

本不变。例如在铜催化乙醇生成乙醛的反应中，铜参与反应的原理如下：

催化剂不参加

误区1第一步为2Cu+。2===2CuO,

化学反应

第二步为CuO+CH3cH.QHTCU+CH3CHO+其。，这两步反应方程式的加和

为+2cHQHQHtCH3CHO+2H2OO显然催化剂参与了化学反应。

实际上一个反应可以有多种催化剂，只是我们常选用催化效率高的，对环境污染

一种反应只有

误区2小，成本低的催化剂,如双氧水分解的催化剂可以是二氧化镒，也可以是氯化铁，

一种催化剂

当然还可以硫酸铜等。

催化剂都是加

实际上，催化剂有正催化剂与负催化剂,正催化剂加快化学反应速率,负催化剂是

误区3快化学反应速

减慢化学反应速率的。

率

催化剂的效率实际上,催化剂参与了化学反应,是第一反应物。既然是反应物，催化剂的表面

误区4与催化剂的量积，催化剂的浓度大小必然影响化学反应速率。比如用酵母催化剂做食品，酵母

无关量大自然面就膨大快。催化剂的用量是会改变催化效率的。

名校模拟探源

：»1(2024.河北衡水部分高中一模)己知下列热化学方程式：

①Fe3(94(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)'H1—akJ/mdl

11

②Fe2O^s)+300(g)=2Fe(s)+3CO2(g)AH2=bkJ/mol

③Fe2O3(s)+48(g)=--Fe3O^+△氏=cAJ/mol

ooo

则反应FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+82(g)的AH(单位：kJ/mol)为

A0+立_Cabca__fe_,_ci_b__c

A-3+22R

3一5十5¥

题目可(2024.江苏苏州.三模)合成氨反应为M(g)+3H2(g)U2NH3(9)。AH-92.4kJ-mor10下列说法

正确的是

A.该反应AS>0

B.AH=E(N—N)+3E(H—H)—6E(N—H)

C.反应中每消耗3M002转移6moi电子

D.实际生产中以低温、高压、高活性催化剂的条件来提高氨气产率

题目可(2024.北京东城一模)碱金属单质河和。2反应的能量变化如下图所示。下列说法正确的是

AH\

2M(s)+Cl2(g)----------►2MCl(s)

A/72jAH,

2M(g)2Cl(g)AM

\H3AH5

2M+(g)+2Cl(g)------------------

A.CsCl晶体是共价晶体B.AHg=AHj-A/T2-AH3-AHj-A-Hs

C.若河分别为Mz和K,则AH3：D.AHi<0,△风>0

题目⑷(2024.甘肃.二模)如图(及表示活化能)是皿与CO生成CH.CI的部分反应过程中各物质的能量

变化关系图,下列说法正确的是

第一步第二步CHsCl+Cy+HCl

反应历程

A.题述反应为吸热反应

B.升高温度，且1、%均减小，反应速率加快

C.第一步反应的方程式可表示为以1f殂

D.第一步反应的速率大于第二步反应的速率

题目可(2024・重庆•三模)甲酸常用于橡胶、医药等工业。在一定条件下可分解生成8和M。,在无、有催

化剂条件下的能量与反应历程的关系如下图所示，下列说法正确的是

12

能O

量H

耐A

H、T

量o/C

n+HT

e

M\OH

瓦、

CO+H2O

+H+

途径一反应历程途径二反应历程

A.石1—瓦>石4—E10

B.可以通过用和石2计算的总键能

C.途径二中8+参与反应，是该反应过程的中间产物

0

II

产、、0人

W广

D.途径二中反应的快慢由生成H的速率决定

题目0(2024・安徽滁州・二模)已知加+催化反应S2(X(aq)+2厂(aq)=2SO『(aq)+&aq)历程如下图所

示，催化历程中有注2+参与。下列有关该反应的说法正确的是

A.步骤①的速率常数大于步骤②

B.反应历程中存在非极性键的断裂和形成

C.催化历程中，仅氧元素的化合价未发生变化

D.步骤②的热化学方程为：2Fe2++=2Fe3++2so广NH=(4―EjkJ-moL

题目可(2024.湖南岳阳第一中学考前训练)标准状态下,气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意

图如下(已知。2和的相对能量为0),下列说法错误的是

A.EQ-E3=E5—E2

13

B.可计算CZ—C7键能为2（星一及）kJ-moL

C.相同条件下，。3的平衡转化率:历程II=历程I

D.历程I、历程H中速率最快的一步反应的热化学方程式为：。O（g）+O（g）=（Mg）+Cl（g）、H=（E「

-1

E5）kJ-mol

题目回（2024.河南开封.三模）电喷雾电离得到的M+（Fe+、Co+、M+等）与。3反应可得必下。MO+分别

与C&、Cj反应制备甲醇，体系的能量随反应进程的变化如下图所示（两者历程相似，图中以皿示例）。

已知:直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢。下列说法正确的是

A.步骤I和II中均涉及氢原子成键变化

B.MO+与84反应的能量变化为图中曲线b

C.朋。+与CWT%反应，生成的笊代甲醇有三种

+

D.MO与CH2D2反应，生成的笊代甲醇：似CHQOD）<n{CHD2OH）

题目9（2024.重庆十八中两江实验学校一诊）某科研人员提出与。2在羟基磷灰石（乜4P）表面催化

氧化生成。。2、耳。的历程，该历程示意图如图（图中只画出了"4P的部分结构）。下列说法不正确的是

*2*8iQ-OO0H

IHAP）、…“帝能…'（HAP）

A.HAP能提高HCHO与。2的反应速率

B.在反应过程中，有键发生断裂

C.根据图示信息，。。2分子中的氧原子全部来自。2

D.该反应可表示为：HCHO+。2M'LCO2+H2O

题目,（2024•贵州・二模）利用计算机技术测得乙快（HC三CH）在顼2+催化作用下生成CH3CHO的反应

历程及相对能量变化如图所示。下列说法正确的是

相对能量/eV

1.8

1.20.75

0.6④zCH?=CHOH

-0.00+

0157—Hg2

0.0-0.401'f-0.70

-H2O(g)③/~HH

-0.6一+暗+[Hg(HO)]

2J,ZI

+HC=CH(g)『2c—HHg^C=C—OHCH3CHO(g)

-1.2

I>

-1.82

Hg—OH2

-2.4

反应历程

A.HC=CH（g）+叩⑹&^CHQHO（g）的AJ/>0

B.反应历程中能量最高的物质中含有两种官能团

C.升高反应体系的温度可以提高乙焕的平衡转化率

D.决速步骤的反应为CH2=CHOH-H『+.CH3CHOS）+H『+

题目兀（2024•河北保定一模）某酮和甲胺的反应机理及能量图像如图所示:

R、C=O生J+R、/°H—

Hc/HC/

3①3、H2Hc/、NH2cH3③

54.2J

R'JO%4TOHR、打R

C.、…/C=N、、r=M_CH

/HCX3

H3C^NHCH3④3'CH?⑤H3C

E名望