2026年高考化学二轮复习（全国）重难05 物质能量、能垒变化图像分析（重难专练）（原卷版）

重难05物质能量、能垒变化图像分析

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一、基元反应及反应历程机理

1.基元反应：

大多数的化学反应不能一步完成，在微观上是分几步完成的，这每一步反应都叫一个基元反应

－＋

如：反应H2O2＋2Br＋2H===Br2＋2H2O，通过大量实验提出它们微观过程如下：

＋＋

①H＋H2O2H3O2

＋－

②H3O2＋Br===H2O＋HOBr

＋－

③HOBr＋H＋Br===H2O＋Br2

2．反应历程：

由基元反应构成的反应序列，又称反应机理。

（1）总反应：2NO+2H2N2+2H2O

（2）反应历程

①2NO+H2N2O+H2O（慢）

②2N2O2N2+O2（快）

③2H2+O22H2O（更快）

（3）决速反应：在反应历程中，反应速率最慢的基元反应

（4）决速浓度：最慢反应中反应物的浓度决定总反应的反应速率

（5）特点：

a．不同的化学反应，反应历程不同。

b．同一反应在不同条件下的反应历程也可能不同。

c．反应历程的差别造成了化学反应速率的快慢差异。

d．对于由多个基元反应组成的化学反应，其反应的快慢由最慢的一步基元反应决定。

二、能垒图、过渡态理论及其反应机理

1.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，再转化成生成物。这与爬山类似，山的最高点便是

过渡态。

2.基元反应过渡状态理论

（1）基元反应过渡状态理论认为，基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状

态称为过渡态

AB＋C―→[A…B…C]―→A＋BC

反应物过渡态产物

（2）过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当

于活化能。如：一溴甲烷与NaOH溶液反应的历程可以表示为：

－－

CH3Br＋OH―→[Br…CH3…OH]―→Br＋CH3OH

反应物过渡态产物

3.多步反应的活化能及与速率的关系

（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，及达到

该过渡态所需要的活化能(如图E、E)，而该复合反应的活化能只是由实验测算的表观值，没有实际物理意

12

义。

（2）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不容易，该基元反应的速率就

越慢。一个化学反应的速率就取决于速率最慢的基元反应。

（3）能垒（活化能）：即反应物状态达到活化状态所需能量。根据变换历程的相对能量可知，最大差值为：

其最大能垒（活化能）

（4）在钯基催化剂表面上，甲醇制氢（CH3OH(g)CO(g)2H2(g)）的反应历程如下图所示，其中吸附

在钯催化剂表面上的物种用*标注。

最大能垒

1***

该历程中最大能垒（活化能）E正179.6kJmol,该步骤的基元反应方程式为CO4H=CO2H2g

（5）曲线上的峰

①峰的个数表示中间反应的个数，不一定表示中间产物的种类

②峰谷

a.峰前的峰谷：表示该中间反应反应物的能量

b.峰后的峰谷：表示该中间反应生成物的能量

4.突破能量变化的能垒图

（1）通览全图，理清坐标的含义。能量变化的能垒图的横坐标一般表示反应的历程，横坐标的不同阶段表

示一个完整反应的不同阶段。纵坐标表示能量的变化，不同阶段的最大能垒即该反应的活化能；

（2）细看变化，分析各段反应。仔细观察曲线(直线)的变化趋势，分析每一阶段发生的反应是什么，各段

反应是放热还是吸热，能量升高的为吸热，能量下降的为放热；

（3）综合分析，做出合理判断。综合整合各项信息，回扣题目要求，做出合理判断。如利用盖斯定律将各

步反应相加，即得到完整反应；催化剂只改变反应的活化能，但不改变反应的反应热，也不会改变反应的

转化律。

（建议用时：15分钟）

1．（2025·北京卷）为理解离子化合物溶解过程的能量变化，可设想NaCl固体溶于水的过程分两步实现，

示意图如下。

下列说法不．正．确．的是

A．NaCl固体溶解是吸热过程

B．根据盖斯定律可知：a+b=4

C．根据各微粒的状态，可判断a0，b>0

D．溶解过程的能量变化，与NaCl固体和NaCl溶液中微粒间作用力的强弱有关

2．(2025·高三·广东茂名·二模)催化剂1和催化剂2均能催化反应RW（M1和M2为中间产物）。反应

历程如图，其他条件相同时，下列说法正确的是

A．使用催化剂1，该反应焓变会变得更小

B．使用催化剂2，反应能更快到达平衡

C．使用催化剂2，平衡时W的浓度更大

D．使用催化剂1和2，反应历程的步数一样

3．（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

A．E2=1.41eVB．步骤2逆向反应的ΔH=+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

4．（2022·湖南卷）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：Ⅲ>ⅡD．进程Ⅳ中，Z没有催化作用

5．(2025·安徽省安庆市·二模)中国原子能科学研究院利用电导率仪在线监测了BF3制备H3BO3的反应历程，

并能判定反应的终点。下列说法错误的是

A．过渡态1比过渡态2稳定

B．可能有HBF4副产物生成

C．该历程分三步进行，总反应的决速步是第三步

cBF2OH

D．升高温度，平衡时减小

cBFOH

2

6．(2025·安徽省蚌埠市·二模)合成气的一种制备原理为CH4gCO2g2COg2H2gΔH0，在

SnNi合金催化下，甲烷脱氢阶段的反应历程如图所示(*表示吸附在催化剂表面)。下列说法正确的是

A．低温利于反应CH4gCO2g2COg2H2g的自发进行

B．脱氢阶段既存在非极性键断裂又存在极性键断裂

C．反应CH4gCO2g2COg2H2g正反应的活化能小于逆反应的活化能

**

D．在SnNi合金催化下，该历程中决速步的化学方程式为CH3H*CH22H*

7．(2025·安徽省池州市·二模)某温度下，在密闭容器中充入一定量M，发生反应：MgLgH10，

LgNgH20，加入催化剂（虚线表示），反应达到平衡所需时间大幅缩短。可能的反应历程示

意图为

A．B．

C．D．

（建议用时：15分钟）

1．（2025·山东泰安·二模）利用丙烷制备丙烯的机理如图所示，下列说法正确的是

A．M-H改变了丙烷制备丙烯的反应历程

B．升高温度不利于提高丙烷转化率

C．反应过程中碳的成键总数不变

D．反应决速步涉及的变化过程为MHC3H8CH3CH2CH2MH2

2．（2025·河北卷）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

Ga2O3s2NH3g2GaNs3H2Og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H2Og脱去步骤的活化能为2.69eV

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

3．（2025·河南卷）在催化剂a或催化剂b作用下，丙烷发生脱氢反应制备丙烯，总反应的化学方程式为

CH3CH2CH3(g)CH3CHCH2(g)H2(g)，反应进程中的相对能量变化如图所示(*表示吸附态，

**

CH3CHCH22HCH3CHCH2(g)H2(g)中部分进程已省略)。

下列说法正确的是

A．总反应是放热反应

B．两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数不同

C．和催化剂b相比，丙烷被催化剂a吸附得到的吸附态更稳定

***

D．①转化为②的进程中，决速步骤为CH3CH2CH3CH3CHCH3H

4．(2025·高三·广东深圳·二模)水煤气变换反应是获取H2的重要方式之一，在不同催化剂作用下，其反应历

程如图所示(*表示吸附态)。下列说法正确的是

A．使用Ⅰ、Ⅱ，反应历程均分4步进行

B．反应达平衡时，增大压强，nH2增大

C．使用Ⅰ时，反应体系更快达到平衡

D．Ⅰ、Ⅱ均能降低反应的焓变

5．（海南省2025-2026学年高三上学期学业水平诊断）一定条件下，某共轭二烯烃X与溴单质按物质的量

之比1:1发生加成反应的反应进程及能量变化如图所示(图中E均为正值)。下列说法正确的是

A．相同条件下，产物Z1比产物Y1稳定

1

B．X1Br21Y1ΔH(ΔE2ΔE1)kJmol

C．反应开始阶段，生成Y1与生成Z1的速率相等

D．生成Y1或Z1的总反应均为放热反应

6．（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图所示。下列反应进程示意图符合题意的是

A．B．

C．D．

7．（北京市朝阳区2025-2026学年高三上学期期中质量检测）设计如下路线理解和探究Na2CO3固体溶解

过程的能量变化。

注：①离子在水中往往以水合离子形式存在，如水合钠离子，简写作Na。

②碳酸钠水合物有Na2CO3H2O、Na2CO37H2O和Na2CO310H2O三种。

下列说法不．正．确．的是

A．由于Na2CO3和H2O还可能生成Na2CO37H2O等物质，ΔH1难以直接测定

B．ΔH2和ΔH3可利用图2所示的装置进行测定

-1

C．根据盖斯定律可知：Na2CO3s10H2OlNa2CO310H2OsΔH192.3kJ·mol

D．根据各微粒的状态，可推测ΔH50

（建议用时：15分钟）

1．（北京市东城区2025届高三下学期二模化学试题）实验表明，其他条件相同时，一定cOH范围内，

（为或）在水溶液中发生反应生成的速率与无关。该反应过

CH33CXXBrINaOHCH33COHcOH

程的能量变化如图所示。

①下列说法不正确的是

A．该反应为取代反应

．中的杂化方式不完全相同

BCH33CC

C．X为Br时的ΔH1、和ΔH2均不等于X为I时的ΔH1和ΔH2

D．该反应速率与cOH无关的原因主要是OH不参与①

2．（2024·贵州卷）AgCN与CH3CH2Br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，分别生成腈CH3CH2CN和异腈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)。

由图示信息，下列说法错误的是

A．从CH3CH2Br生成CH3CH2CN和CH3CH2NC的反应都是放热反应

B．过渡态TS1是由CN的C原子进攻CH3CH2Br的αC而形成的

C．Ⅰ中“N--Ag”之间的作用力比Ⅱ中“C--Ag”之间的作用力弱

D．生成CH3CH2CN放热更多，低温时CH3CH2CN是主要产物

3．（重庆市巴蜀中学2026届高三上学期10月月考）在催化剂表面，COg和H2g合成CH3OHg的反

应历程和能量变化如图所示，催化剂表面上的物种用“*”标注。