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）（解析版）

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

【答案】C

【分析】由图可知，NaCl固体溶于水的过程分两步实现，第一步为NaCl固体变为Na+和Cl-，此过程离子

键发生断裂，为吸热过程；第二步为Na+和Cl-与水结合形成水合钠离子和水合氯离子的过程，此过程为成

键过程，为放热过程。

【解析】A．由图可知，NaCl固体溶解过程的焓变为H34kJ/mol，为吸热过程，A正确；

B．由图可知，NaCl固体溶于水的过程分两步实现，由盖斯定律可知H1H2H3，即ab4，B正

确；

C．由分析可知，第一步为NaCl固体变为Na+和Cl-，此过程离子键发生断裂，为吸热过程，a＞0；第二步

为Na+和Cl-与水结合形成水合钠离子和水合氯离子的过程，此过程为成键过程，为放热过程，b＜0，C错

误；

D．由分析可知，溶解过程的能量变化，却决于NaCl固体断键吸收的热量及Na+和Cl-水合过程放出的热量

有关，即与NaCl固体和NaCl溶液中微粒间作用力的强弱有关，D正确；

故选C。

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

【答案】B

【解析】A．催化剂只能改变反应速率，不能改变反应焓变，故A错误；

B．使用催化剂2，活化能更小，反应速率更快，能更快到达平衡，故B正确；

C．催化剂不能使平衡移动，使用催化剂2，平衡时W的浓度不变，故C错误；

D．使用催化剂1，反应分2步进行，使用催化剂2，反应分3步进行，故D错误；

选B。

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

【答案】C

【解析】A．由能量变化图可知，E2=0.70eV-(-0.71eV)=1.41eV，A项正确；

B．由能量变化图可知，步骤2逆向反应的ΔH=-0.71eV-(-1.00eV)=+0.29eV，B项正确；

C．由能量变化图可知，步骤1的活化能E1=0.70eV，步骤2的活化能E3=-0.49eV-(-0.71eV)=0.22eV，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；

D．该过程甲烷转化为甲醇，属于加氧氧化，该过程实现了甲烷的氧化，D项正确；

故选C。

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

【答案】AD

【解析】A．由图中信息可知，进程Ⅰ中S的总能量大于产物P的总能量，因此进程I是放热反应，A说法

正确；

B．进程Ⅱ中使用了催化剂X，但是催化剂不能改变平衡产率，因此在两个进程中平衡时P的产率相同，B

说法不正确；

C．进程Ⅲ中由S•Y转化为P•Y的活化能高于进程Ⅱ中由S•X转化为P•X的活化能，由于这两步反应分别是

两个进程的决速步骤，因此生成P的速率为Ⅲ<Ⅱ，Ｃ说法不正确；

D．由图中信息可知，进程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S•Z，然后S•Z转化为产物P•Z，由于P•Z没有转化为

P＋Z，因此，Z没有表现出催化作用，D说法正确；

综上所述，本题选AD。

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

【答案】D

【来源】安徽省安庆市2025届高三下学期3月第二次模拟化学试卷

【解析】A．过渡态1的能量低于过渡态2，故过渡态1比过渡态2稳定，A正确；

B．HF和BF3有可能继续反应生成HBF4副产物，B正确；

C．该历程分三步进行，第三步的活化能最大，故总反应的决速步是第三步，C正确：

D．升高温度，第一步反应是吸热反应，平衡向正向发生移动，第二步反应是放热反应，平衡向逆向发生移

cBF2OH

动，平衡时增大，D错误；

cBFOH

2

故选D。

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*

【答案】D

【解析】A．反应CH4gCO2g2COg2H2g是吸热的熵增反应，高温利于其自发进行，A错误；

B．脱氢反应阶段不存在非极性键的断裂，B错误；

C．反应CH4gCO2g2COg2H2g为吸热反应，正反应的活化能大于逆反应的活化能，C错误；

D．从图中可以看出，在SnNi合金催化下，活化能最大的为反应ii，是该反应的决速步，其化学方程式为

CH3*H*CH2*2H*，D正确；

故选D。

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．

【答案】B

【来源】安徽省池州市2025届高三下学期教学质量统一监测化学试题

【分析】MgLgH10，为吸热反应，则反应物M能量低于生成物L能量；LgNgH20，

反应物能量高于生成物能量；

【解析】A．图像显示M的能量低于L，符合题意吸热反应，L的能量高于N的能量，符合放热反应，且

图像显示MgLg的反应中活化能降低，则在MgLg加入催化剂，由于该反应不是决速步骤，

A项错误；

B．图像显示M的能量低于L，符合题意吸热反应，L的能量高于N的能量，符合放热反应，且图像显示

LgNg的反应中活化能降低，则在LgNg加入催化剂，B项正确；

C．图像显示M的能量高于L的能量，不符合为吸热反应，L的能量低于N的能量，不符合符合放热反应，

C项错误；

D．图像显示M的能量高于L的能量，不符合为吸热反应，L的能量低于N的能量，不符合符合放热反应，

D项错误；

故答案为：B。

（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

【答案】A

【解析】A．由图可知M-H参与反应，且反应前后本身没有变化，是该反应的催化剂，催化剂改变了丙烷

制备丙烯的反应历程，A正确；

B．根据图示，由丙烷制备丙烯的反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，有利于提高丙烷转化率，B错

误；

C．丙烷中单键为10个，丙烯中单键为7个，双键1个，由丙烷制备丙烯过程中碳的成键总数减少，C错

误：

D．活化能大，反应速率慢的是决速步骤，反应决速步涉及的变化过程为CH3CH2CH2MH2C3H6MH3，

D错误；

答案选A。

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

【答案】D

【解析】A．观察历程图可知，反应ⅰ中Ga2O3sNH3g的相对能量为0，经TS1、TS2、TS3完成反应，

生成Ga2O2NHs和H2O，此时的相对能量为0.05eV，因此体系能量在反应中增加，则该反应为吸热过程，

A正确；

B．反应ⅱ中因H2Og脱去步骤需要经过TS5，则活化能为0.70eV与TS5的相对能量差，即

3.39eV-0.70eV=2.69eV，B正确；

C．反应ⅲ从Ga2ON2H2s生成2GaNsH2Og经历过渡态TS6、TS7，说明该反应分两步进行，包含2

个基元反应，C正确；

D．整反应历程中，活化能最高的步骤是反应ⅲ中的TS7对应得反应步骤(活化能为3.07eV)，所以总反应的

速控步包含在反应ⅲ中，D错误；

故选D。

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

【答案】C

【解析】A．由图可知，生成物能量高，总反应为吸热反应，A错误；

B．平衡常数只和温度有关，与催化剂无关，B错误；

C．由图可知，丙烷被催化剂a吸附后能量更低，则被催化剂a吸附后得到的吸附态更稳定，C正确；

***

D．活化能高的反应速率慢，是反应的决速步骤，故决速步骤为CH3CHCH3→CH3CHCH2+H或

****

CH3CHCH3+H→CH3CHCH2+2H，D错误；

故选C。

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

【答案】C

【解析】

A．吸附在催化剂上和从催化剂上脱吸附不属于基元反应，其它各步有键断裂属于基元反应，故催化剂Ⅰ有4

步反应历程，催化剂Ⅱ有3步反应历程，如图，A错误；

B．由始态和终态可得反应方程式为COH2OCO2H2，方程式两边气体系数和相等，反应达平衡时，

增大压强，平衡不移动，nH2不变，B错误；

C．由图可知Ⅰ的各步反应中最大活化能小于Ⅱ的各步反应中最大活化能，所以使用Ⅰ时反应速率更快，反应

体系更快达到平衡，C正确；

D．催化剂只能改变反应的活化能，不能改变焓变，故Ⅰ、Ⅱ均不能改变反应的焓变，D错误；

故选C。

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

【答案】AD

【解析】A．物质的能量越低越稳定，Z1的能量低，较稳定，A项正确；

B．由图可知，生成Y1的反应，E1为反应物到中间产物吸收的热量，E2为中间产物到Y1释放的热量，

1

X1Br21=Y1为放热反应，故其反应热H(E1E2)kJmol，B项错误；

C．由图可知，中间产物转化为Y1的活化能更小，所以开始阶段生成Y1的反应速率更快，C项错误；

D．由图可知，生成Y1与Z1的总反应均为放热反应，D项正确。

故答案选AD；

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．

【答案】B

【分析】由图可知，反应初期随着时间的推移X的浓度逐渐减小、Y和Z的浓度逐渐增大，后来随着时间

的推移X和Y的浓度逐渐减小、Z的浓度继续逐渐增大，说明X(g)Y(g)的反应速率大于Y(g)Z(g)的

反应速率，则反应X(g)Y(g)的活化能小于反应Y(g)Z(g)的活化能。

【解析】A．X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的∆H都小于0，而图像显示Y的能量高于X，即图像显示X(g)Y(g)

为吸热反应，A项不符合题意；

B．图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的∆H都小于0，且X(g)Y(g)的活化能小于Y(g)Z(g)的活化能，

B项符合题意；

C．图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的∆H都小于0，但图像上X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)

的活化能，C项不符合题意；

D．图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的∆H都大于0，且X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)的活化能，

D项不符合题意；

选B。

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

【答案】D

【解析】A．因为碳酸钠和水反应可能生成Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O等多种水合物，反应过程复杂，很

难控制只生成Na2CO3·10H2O这一种产物，所以H1难以直接测定，A正确；

B．图2是量热计装置，H2是Na2CO3·10H2O溶解过程的热效应，H3是Na2CO3溶解过程的热效应，溶解

过程的热效应可以通过量热计测定温度变化，所以H2和H3可利用图2所示的装置进行测定，B正确；

C．根据盖斯定律，由图1可知ΔH3ΔH1ΔH2，已知ΔH265.6kJ/mol，ΔH326.7kJ/mol，则

ΔH1ΔH3ΔH226.765.692.3kJ/mol，即

1

Na2CO3s10H2OlNa2CO310H2OsΔH192.3kJmol，C正确；

D．由图可知，根据盖斯定律，H3H4H5，过程iv为离子键断裂的过程，吸收能量，即H40，H30，

则H50，D错误；

故选D。

（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

【答案】C

【解析】A．该反应为卤代烃的水解反应，属于取代反应，A正确；

B．甲基的碳原子是sp3杂化，与三个甲基相连的碳原子失去了1个电子，带正电，价电子对数是3，为sp2

杂化，B正确；

C．H1表示断裂碳卤键吸收的能量，则Br和I的H1不相同，H2表示形成CO键释放的能量，则Br

和I的H2相同，C错误；

D．决速步骤(活化能大的步骤)为碳卤键的离解（步骤①），不涉及OH⁻，故速率与其浓度无关，D正确；

故选C。

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

【答案】D

【解析】A．由反应历程及能量变化图可知，两种路径生成的产物的总能量均低于反应物，故从CH3CH2Br生

成CH3CH2CN和CH3CH2NC的反应都是放热反应，A项正确；

B．与Br原子相连的C原子为α-C，由反应历程及能量变化图可知，过渡态TS1是由CN-的C原子进攻

CH3CH2Br的α-C，形成碳碳键，B项正确；

C．由反应历程及能量变化图可知，后续物Ⅰ、Ⅱ转化为产物，分别断开的是N--Ag和C--Ag，且后者吸收更

多的能量，故Ⅰ中“N--Ag”之间的作用力比Ⅱ中“C--Ag”之间的作用力弱，C项正确；

D．由于生成CH3CH2CN所需要的活化能高，反应速率慢，故低温时更容易生成CH3CH2NC，为主要产物，

D项错误；

故选D。

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。

1

已知：1eVNA96.5kJmol。下列说法正确的是

A．该反应决速步的反应方程式为：COg2H2gCO*2H2g

1

B．COg和H2g合成CH3OHg的热化学方程式为：COg2H2gCH3OHgΔH1eVmol

C．若催化剂表面由平整表面改为粗糙表面，则制备CH3OHg的速率会加快

D．该历程中存在非极性键的断裂和形成

【答案】C

【解析】A．通常判定决速步需比较各步活化能最大者，图示中第一步（CO吸附）虽然存在一定能垒，但

COg2H2gCO*2H2g并不是能垒最大的反应，所以不是决速步，故A错误；

B．由能量图可知，反应从CO(g)+2H2(g)的能量基准记为0 eV