高中化学高考说题比赛课件《反应机理图像题突破》

高考说题

---突破反应机理图像题课标展示三年考情,探规律

高考中有关化学反应的热效应内容的考查在选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,如氧化还原反应、化学键的判断、方程式的书写等。随着新高考单科卷的实行,对应化学反应的热效应的考查也会有所增加,有关焓变的比较和热化学方程式的判断会增加考查。命题分析

分析2024年高考化学试题可以看出,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。

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择题和主观题中都会涉及,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。高考命题探析---把握命题方向

反应历程、机理图分析，新高考强调素养为本的情境化命题，高考通过真实情境的创设，考查学生的信息获取能力和迁移应用能力。近几年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。由于陌生度高，思维转化大，且命题视角在不断地发展和创新，成为大多数考生高分路上的“拦路虎”。考情及策略考情:●反应机理类题目涉及知识往往是脱离高中课本的。●短时间内分析清楚题目各个环节不现实。●掌握基本知识和规则，快速提取信息，清醒分析信息，策略:●先整体分析●后细节处理，●“指哪打哪”“稳准快”解决问题。

新信息反应机理分析的题目经常会给出一些新信息，很多时候是以图像或者是流程转化的形式给出，需要学生分析新信息中的反应机理，并在题目中对给予的信息进行利用，综合分析题中信息是关键，结合考查学生自学能力与分析推理能力。

试题综合性强，对考生能力要求较高。考题以中等难度题为主,考查的核心素养以证据推理与模型认知和宏观辨识与微观探析为主。基于真实情境，考查学生综合运用知识的能力，与化工生产关系密切的催化剂，主要从反应历程、活化能、速率、平衡移动等，考查催化剂对反应的影响。

从试题形式上看，常常融合图像、表格等信息呈现形式,考查学生吸收和整合陌生信息的能力。

2025年高考备考时，应在平时的训练中，可有意识进行一些陌生“反应机理”题的训练，提升学生“挖掘机里的隐含信息，准确提取反应的实质”的能力，也可以减少考场中的陌生度，增强备考信心。试卷类型对应考点情境设置全国甲卷浙江1月卷新课标卷北京卷湖北卷广东卷湖南卷重庆卷年份试卷类型对应考点情境设置2024年浙江1月卷根据反应机理判断酯的水解速率、反应产物酯在NaOH溶液中发生水解反应，历程。甘肃卷活化能、反应热、各步反应速率比较甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化。北京卷反应速率、反应物稳定性、催化剂、有机基本反应类型苯在浓硝酸和浓硫酸作用下，反应过程中能量变化江苏卷循环图、反应机理、化学键使用含氨基物质联合催化剂储氢。安徽卷能量与反应热反应进程与能量关系示意图。河北卷循环图、多种反应路径、能垒图、速控步骤可充电Mg-CO2电池，电池放电时的捕获和转化过程。广东卷能量与反应热反应进程与能量关系示意图。贵州卷根据反应进程判断热效应、化学键、产物通过量子化学计算得到的反应历程及能量变化高考命题探析---反应机理考点统计年份试卷类型对应考点情境设置2023年全国甲卷能垒与化学键MO＋分别与CH4、CD4反应，体系的能量随反应进程。浙江1月卷各反应历程、键能、转化率、速率大小判断气态反应物和生成物的相对能量与反应历程。新课标卷焓变的计算（从键能角度考查）、反应速率机理以合成氨反应的能量变化示意图为背景北京卷活化能相对大小的判断、焓变的计算尿素合成的发展体现化学科学与技术的不断进步。湖北卷根据能垒图计算基元反应的反应热、判断反应速率大小纳米碗C40H40一种奇特的碗状共轭体系。广东卷反应历程与能量、不同催化剂的催化历程催化剂催化反应湖南卷循环图与化学键、化合价、总反应式我国科学家合成的某(Ⅱ)催化剂(用表示)能高效电催化氧化合成，重庆卷活化能、热化学方程式在银催化下，乙烯与氧气反应生成环氧乙烷(EO)和乙醛(AA)。高考命题探析---反应机理考点统计年份试卷类型对应考点情境设置2022年山东卷循环图、电子转移、反应历程、平衡转化率在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理。湖南卷反应进程与能量、催化剂、热效应、产率、速率判断反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程重庆卷循环图、焓变的计算探究(NH4)2SO4的离子键强弱辽宁卷循环图、催化剂判断、有机反应类型、同系物概念利用有机分子模拟生物体内“醛缩酶”催化Diels-Alder反应广东卷焓变的计算Cr2O3催化丙烷脱氢过程高考命题探析---反应机理考点统计宏观辨识与微观探析证据推理与模型认知变化观念与平衡思想核心素养高考命题探析---能垒变化图像2024安徽2024广东2024甘肃2024贵州2024河北2024北京高考命题探析---能垒变化图像2023河北2021河北2023广东2022湖南2022广东2023甲卷2023北京2021山东2021湖南2021甲卷2023浙江1.通过分析能垒变化图像，掌握数形结合突破能量-历程图像的关键能力。

2.通过分析反应机理图像中的化学键和能量变化，掌握从宏观和微观两个角度进行问题探究的能力，培养宏观辨识与微观探析的核心素养。3.结合历年高考中对反应机理图像的考查，体会真实情境中能垒图像题的破解方法，构建突破化学图像题目的一般思维模型。复习目标目标难点重点通过分析反应机理变化图像题，掌握从宏观和微观两个角度进行解题的方法及技巧，构建数形结合的思维模型。连续反应中反应机理变化图像的分析与突破。重点

难点情境导入知识梳理基元反应与非基元反应过渡态与中间体活化能与决速步骤活化能与反应热基础回扣活化能与反应热概念辩析（2024贵州卷节选）

甲烷在某含催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示问题1：基元反应与非基元反应图示历程中哪些是基元反应，哪些是非基元反应？该历程包含几个基元反应？分步反应为基元反应，总反应为非基元反应；该历程包含2个基元反应。在能垒变化图中，一般来说，有几个过渡态，就有几个基元反应。问题2：过渡态、中间体、催化剂请在图中分别标出过渡态、中间体、催化剂。过渡态与中间体相比，谁更稳定？过渡态(A…B…C)的旧键未完全断裂，新键未完全形成，能量最高，不稳定；中间体虽然很活泼、寿命很短，但中间体比过渡态的能量更低，更稳定。中间体1中间体2催化剂（2023湖北卷节选）C40H20（g）C40H18（g）+H2（g）的能量变化如图：（2023湖北卷节选）C40H20（g）C40H18（g）+H2（g）的能量变化如图：问题3：活化能与决速步骤图中每步反应的活化能分别是多少？其中哪一步为决速步骤？第3步反应的活化能最大，反应速率最慢，为决速步骤70.989.6141.3问题4：活化能与反应热总反应是吸热反应还是放热反应？总反应是吸热反应。武汉9月调考化学吸附活性中间体（每步势能凹谷处）活化物（每步势能顶峰处）物理脱附1．基元反应、过渡态理论及活化能(1)基元反应：研究发现，大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成，往往要经过多个反应步骤才能实现。每一步反应都称为基元反应。(2)过渡态理论：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，而是必须经过一个形成活化络合物的过渡状态，并且达到这个过渡状态需要一定的活化能。（3）活化能：是活化分子(能发生有效碰撞的分子)与普通分子(即反应物分子)所具能量的平均值之差。1.基元反应：通过一步碰撞直接转化为产物的反应称为基元反应。如：2HI=H2+I2

第一步：2HI→2I•+H2（慢）

第二步：2I•→I2

（快）

2.反应历程（反应机理）:

每一步反应都称为基元反应。——基元反应、反应历程其中慢反应为整个反应的决速步骤。①在反应历程中，能峰数=反应步数②反应活化能越低，反应速率越快。E1为总反应的活化能；E2、E3为使用催化剂后，反应机理中各步的活化能。①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应。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。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。典例剖析能垒与单位能垒与反应热计算能垒与催化剂能垒与连续反应典例剖析能垒与化学键变化【例1】在Rh催化下，甲酸分解制H2反应的过程如图所示。其中带“*”的物种表示吸附在Rh表面，该反应过程中决定反应速率步骤的化学方程式为_______________________；甲酸分解制H2的热化学方程式可表示为________________________________________________(阿伏加德罗常数用NA表示)。HCOOH*===HCOO*＋H*HCOOH(g)===CO2(g)＋H2(g)

ΔH＝－0.16NAeV·mol－1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（乘以NA）典例剖析一：能垒与单位【例2】我国科学家实现了在铜催化剂条件下将DMF[(CH3)2NCHO]转化为三甲胺[N(CH3)3]。计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示，下列说法正确的是A.该历程中最小能垒的化学方程式为

(CH3)2NCH2OH*+H*===N(CH3)3＋

OH*B.该历程中最大能垒(活化能)为2.16eVC.该反应的热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)===N(CH3)3(g)＋H2O(g)

ΔH＝

－1.02eV·mol－1D.增大压强或升高温度均能加快反应速率，并增大DMF的平衡转化率√ΔH＝－1.02NAeV·mol－1典例剖析一：能垒与单位典例剖析二：能垒与反应热计算【例3】(2022·广东，节选)Cr2O3催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图1，X（g）→Y（g）过程的焓变为

（列式表示）。E1﹣E2+△H+E3﹣E

4分步反应ΔH的计算方法ΔH=Ea正－Ea逆典例剖析二：能垒与反应热计算【例4】(2023·北京，节选)工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：i.CO2和NH3生成NH2COONH4

；ii.NH2COONH4分解生成尿素。结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是

（填序号）。a.活化能：反应i＜反应iib.i为放热反应，ii为吸热反应c.CO2（1）+2NH3（1）═CO（NH2）2（1）+H2O（1）ΔH＝E1﹣E4ab【例5】(2023·广东，15)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应R(g)

P(g)。反应历程(下图)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，反应过程中M所能达到的最高浓

度更大√典例剖析三：能垒与催化剂由图可知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Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ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；在前两个历程中使用Ⅰ活化能较低反应速率较快，后两个历程中使用Ⅰ活化能较高反应速率较慢，所以使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大，D正确。【例6】(2022·湖南，12改编)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是吸热反应

B.平衡时P的产率：Ⅱ>ⅠC.生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D.进程Ⅳ中，Z没有催化作用√典例剖析三：能垒与催化剂(2)催化反应一般过程(简化的过程)：①反应物扩散到催化剂表面；②反应物被吸附在催化剂表面；③被吸附的反应物发生化学反应生成产物；④产物的解吸。【思维模型】

反应物：只进不出；产

物：只出不进；

催化剂：先进后出；中间体：先产生后消耗建立模型在Fe催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态)化学吸附:N2(g)→2N*;H2(g)→2H*。表面反应:N*+H*=NH*;NH*+H*=NH2*;NH2*+H*=NH3*。脱附:NH3*=NH3(g)。催化历程:扩散-→吸附-→反应→脱附催化剂特征催化剂不能改变化学反应焓变不能改变化学平衡常数不能影响化学平衡移动不能改变平衡转化率能改变化学反应的历程能降低反应活化能能加快化学反应速率能改变原料的转化率非平衡状态典例剖析四：能垒与连续反应【例7】(2021河北，节选)在电解质水溶液中，三种不同催化剂（a、b、c）上CO2电还原为CO的反应进程中（H+电还原为H2的反应可同时发生），相对能量变化如图。由此判断，CO2电还原为CO从易到难的顺序为

（用a、b、c字母排序）。c、a、b主反应：CO2电还原为CO副反应：H+电还原为H2abcEa0.510.760.46abcEa0.270.220.6abcbac典例剖析四：能垒与连续反应【例8】(2023河北，节选)我国科学家研究了水溶液中三种催化剂（a、b、c）上N2电还原为NH3（图1）和H2O电还原为H2（图2）反应历程中的能量变化，则三种催化剂对N2电还原为NH3的催化活性由强到弱的顺序为

（用字母a、b、c排序）。b、a、c主反应：

N2电还原为NH3副反应：

H2O电还原为H2abcEa0.70.50.9abcEa0.220.340.18c:0.9eVa:0.7eVb:0.5eVb:0.34eVa:0.22eVc:0.18eV催化主反应时Ea最小，催化副反应时Ea最大，为最佳催化剂最佳催化剂选择典例剖析五：能垒与化学键变化【例9】(2023全国甲卷，节选)MO+分别与CH4、CD4反应，体系的能量随反应进程的变化如图所示（两者历程相似，图中以CH4示例）。（i）步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是

（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。（ii）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，则MO+与CD4反应的能量变化应为图中曲线

（填“c”或“d”）。（iii）MO+与CH2D2反应，氘代甲醇的产量CH2DOD

CHD2OH（填“＞”“＝”或“＜”）。若MO+与CHD3反应，生成的氘代甲醇有

种。Ⅰc＜2能垒图解题策略【例10】(2023新高考湖南卷)

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，其反应机理如下图所示。典例剖析六：物质催化循环—反应历程(机理)图像下列说法错误的是()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＋3C．该过程有非极性键的形成√结合题图可知，[L­Ru—NH3]2＋→[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含有1个单电子，所以Ru的化合价不是＋3，B项错误；由题图可知，反应过程中有N—N非极性键的形成，C项正确；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，MoO3则是该反应的催化剂，图中剩余的三个物质均为中间产物：例如图中，从第一个中间体到过渡态2的能量就是最高能垒，而HCOO*＋H*===CO2＋2H*是在Rh做催化剂时该历程的决速步骤。催化循环图思维模型命题考点-一明确反应目的、角色定位1．“环式”物质催化循环图示循环反应机理图2022·山东2022·北京2024·河北(1)通览全图，找准一“剂”三“物”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，以催化剂粒子为主题的多个物种一定在机理图中的主线上三“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中间物质也是中间体，中间体有时在反应历程中用“[

]”标出(2)逐项分析得答案

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。循环反应机理图解题策略分析反应机理图找准过渡态找出解题关键得出正确结论清楚横坐标、纵坐标所表示的物理意义是否为单个原子（分子)的反应机理图过渡态微粒的成分及所对应的能量注意吸附在催化剂上物种的表示方法能垒与反应速率的关系(决速步)能垒与焓变△H的关系能垒与平衡转化率的关系注意单个原子(分子）与NA的关系“梯形”反应历程题解题模型:关于能垒图能垒图像整体看波谷之间为基元起始下降为吸附(放热越多越易)上升脱附得产物(吸热越多越难)催化过程热不变热量单位不可换.最大波峰为决速正逆过程分清楚环形”反应历程题解题模型:明确题意，清晰反应目的找到循环机理图中”箭头“指向分辨循环机理图中的催化剂找出循环机理图中的中间体"箭头"指入的为反应物，“箭头"指出的为生成物起始反应物与最终生成物中的物质，一般为催化剂循环图”环上”物质除催化剂外,其余为中间体分析催化剂物质中断键与成键情况、价态变化情况根据循环图得总反应式审题意找关系得结论微粒变化反应物催化剂结合题干信息推理只进不出失而复得生成物中间体只出不进自生自灭关于循环图环上的物质，除催化剂外，为中间体该物质与反应物发生反应，在得到生成物的同时，又得到了该物质，在整个反应中，做催化剂物质箭头指入，为反应物物质箭头指出，为生成物大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成，往往要经过多个反应步骤才能实现。每一步反应都称为基元反应。反应物分子并不是通过简单碰撞直接形成产物,而是必须经过一个形成活化络合物的过渡状态,并且达到这个过渡状态需要一定的活化能。简化的催化反应基本过程：反应物扩散到催化剂表面

反应物吸附在催化剂表面

吸附的反应物转化生成产物

产物的脱附改变反应的途径(机理)改变反应的活化能改变化学反应速率不能改变焓变(△H)不改变反应的平衡转化率(a)及平衡常数(K)不改变反应的可能性催化剂热力学动力学改变不改变构建思维模型，兼顾方法模型脑中有课标胸中有评价体系手中有教材心中有模型熟知课标对必备知识和关键能力的要求，打牢基础，构建知识体系以核心素养为导向，优化复习方案，加强应用性联系实际，丰富呈现方式、改变设问角度，培养学生信息获取、构建模型、综合分析的关键能力回归教材，重视对基本化学概念、规律的理解并形成高阶思维，进而形成化学观念，为综合性和创新性问题奠定基础积累、归纳、类比、迁移化学学科核心素养“落地生根“！认真备考变化的是情境

不变的是知识聚焦的是素养

考查的是能力从历年高考题来看，题目越吓人，看着越难的题，设问或答案往往越简单。

反应历程是指化学反应中的反应物转化为最终产物通过的途径，反应机理是化学中用来描述某化学变化所经由的全部基元反应机理详细描述了每步转化的过程，包括过渡态的形成，键的断裂和生成，以及各步的相对速率大小等。完整的反应机理需要考虑到反应物、催化剂、产物以及各物质的用量。

试题考点集中在题目信息采集处理、能量、速率、平衡、结构、反应等关键考点，问题涉及到催化剂、中间产物的判断、化学反应方程式的书写及反应过程的化学键断裂与形成情况。

预计2024年命题形式比较新颖，以图像为载体，以陌生的反应历程方程式或示意图为主要信息源，高起点(题目陌生度高，往往用词新颖)，低落点(考查的思维简单)，从微观视角来考查反应机理。解题模板

新信息题是指题目通过给出一个新机理及反应过程要求学生在阅读理解的基础上,根据具体情境结合题目给出信息解决实际问题。要求学生能通过对所给定图示的过程或机理分析，从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、反应机理及变化，能从宏观和微观相结合的视角分析.与解决题目所涉及的实际问题，运用化学符号、化学用语正确描述物质组成、性质及其变化特点:充分体现宏观辨识与微观探析学科素养。

第一步准确转化：解决新信息图像题，一定要理解图像信息所表示的机理及过程，对所求问题向已有知识进行恰当的转化。

第二步方法的选取：对新信息题可以采取一般到特殊的特例法；在理解题目信息的本质的基础上，从逻辑推理的角度进行解答。

第三步仔细审读题目：严格按新信息的指代机理，解答问题时要避免课本知识或者已有知识对新信息问题的干扰。(1)化学反应机理(反应历程)图像(2)反应历程(“环式”反应)图像及分析(3)能垒与决速步骤及分析教学策略1.注重关键能力的培养:信息的获取能力、加工能力、输出能力。基于催化循环图或微观反应的分子图像，重视引导学生从图中获取关键信息和实现