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专题06 化学变化中的能量变化和反应机理
考点
三年考情（2022-2024）
命题趋势
考点1 化学反
应中的能量变
化
◆化学反应中的能量变化：2024 安徽卷、
2024 湖南卷、2023 湖北卷、2022 天津卷、
2022 广东卷、2022 浙江卷、2022 重庆卷
◆化学反应历程、机理：2024 浙江卷、
2024 甘肃卷、2024 北京卷、2024 广东卷、
2024 河北卷、2023 新课标卷、2023 湖南
卷、2023 浙江卷、2022 湖南卷、2022 山东
卷
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。
考法01 化学反应中的能量变化
1. （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.
1
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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)
∆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。
2. （2024·湖南卷）近年来，我国新能源产业得到了蓬勃发展，下列说法错误的是
A. 理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点
B. 氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点
C. 锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌，充电时锂离子从正极脱嵌
D. 太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置
【答案】D
【解析】A．理想的新能源应具有可再生、无污染等特点，故A 正确；
B．氢氧燃料电池利用原电池将化学能转化为电能，对氢气与氧气反应的能量进行利用，减小了直接燃烧
的热量散失，产物无污染，故具有能量转化率高、清洁等优点，B 正确；
C．脱嵌是锂从电极材料中出来的过程，放电时，负极材料产生锂离子，则锂离子在负极脱嵌，则充电时，
锂离子在阳极脱嵌，C 正确；
D．太阳能电池是一种将太阳能能转化为电能的装置，D 错误；
本题选D。
3．（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
-肼
D．液氧-煤油
【答案】A
2
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【解析】A．虽然氮气在一定的条件下可以与氢气反应，而且是放热反应，但是，由于
键能很大，
该反应的速率很慢，氢气不能在氮气中燃烧，在短时间内不能产生大量的热量和大量的气体，因此，液氮-
液氢不能作为火箭推进剂，A 符合题意；
B．氢气可以在氧气中燃烧，反应速率很快且放出大量的热、生成大量气体，因此，液氧-液氢能作为火箭
推进剂，B 不符合题意；
C．肼和
在一定的条件下可以发生剧烈反应，该反应放出大量的热，且生成大量气体，因此，液态
-肼能作为火箭推进剂，C 不符合题意；
D．煤油可以在氧气中燃烧，反应速率很快且放出大量的热、生成大量气体，因此，液氧-煤油能作为火箭
推进剂，D 不符合题意；
综上所述，本题选A。
4．（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
键的键角相同
C．等质量的石墨和金刚石中，碳碳
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
【答案】D
【解析】A．石墨转化为金刚石吸收能量，则石墨能量低，根据能量越低越稳定，因此石墨比金刚石稳定，
故A 错误；
B．金刚石是空间网状正四面体形，键角为109°28′，石墨是层内正六边形，键角为120°，因此碳碳
键的
键角不相同，故B 错误；
C．金刚石是空间网状正四面体形，石墨是层内正六边形，层与层之间通过范德华力连接，1mol 金刚石有
2mol 碳碳
键，1mol 石墨有1.5mol 碳碳
键，因此等质量的石墨和金刚石中，碳碳
键数目之比为
3∶4，故C 错误；
D．金刚石和石墨是两种不同的晶体类型，因此可用X 射线衍射仪鉴别，故D 正确。
综上所述，答案为D。
5．（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．
燃烧过程中热能转化为化学能
C．火星陨石中的
质量数为20
D．月壤中的
与地球上的
互为同位素
【答案】C
【解析】A．煤油来源于石油，属于不可再生能源，故A 错误；
B．氢气的燃烧过程放出热量，将化学能变为热能，故B 错误；
C．元素符号左上角数字为质量数，所以火星陨石中的
20Ne 质量数为20，故C 正确；
D．同位素须为同种元素，
3He 和
3H 的质子数不同，不可能为同位素关系，故D 错误；
3
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故选C。
6．（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)
O
H
HO
HOO
2
H
2
O
2
2
H O
2
H O
能量/
-1
kJ mol
24
9
218
39
10
0
0
136
242
可根据
2
2
HO(g)+HO(g)=H O (g) 计算出
2
2
H O 中氧氧单键的键能为
-1
214kJ mol
。下列说法不正确的是
A．
2
H 的键能为
-1
436kJ mol
B．
2
O 的键能大于
2
2
H O 中氧氧单键的键能的两倍
C．解离氧氧单键所需能量：
2
2
HOO<H O
D．
-1
2
2
2
H O(g)+O(g)=H O (g)
ΔH=-143kJ mol
【答案】C
【解析】A．根据表格中的数据可知，
2
H 的键能为218×2=436
-1
kJ mol
，A 正确；
B．由表格中的数据可知
2
O 的键能为：249×2=498
-1
kJ mol
，由题中信息可知
2
2
H O 中氧氧单键的键能为
-1
214kJ mol
，则
2
O 的键能大于
2
2
H O 中氧氧单键的键能的两倍，B 正确；
C．由表格中的数据可知HOO=HO+O，解离其中氧氧单键需要的能量为249+39-10=278
-1
kJ mol
，
2
2
H O 中
氧氧单键的键能为
-1
214kJ mol
，C 错误；
D．由表中的数据可知
2
2
2
H O(g)+O(g)=H O (g) 的
-1
ΔH=-136-249-(-242)=-143kJ mol
，D 正确；
故选C
7．（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△H4/(kJ•mol-1)为
A．+533
B．+686
C．+838
D．+1143
【答案】C
【解析】①
；
②
；
③
；
4
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④
；
⑤
；
⑥
；则⑤+①-⑥-②+③得④，得到
+838 kJ•mol-1
，所以A B D 错
误， C 正确，
故选C。
考法02 化学反应历程、机理
8. （2024·浙江卷）酯在NaOH 溶液中发生水解反应，历程如下：
已知：
①
②RCOOCH2CH3水解相对速率与取代基R 的关系如下表：
取代基R
CH3
ClCH2
Cl2CH
水解相对速率
1
290
7200
下列说法不正确的是
A. 步骤I 是OH-与酯中Cδ+作用
B. 步骤III 使I 和Ⅱ平衡正向移动，使酯在NaOH 溶液中发生的水解反应不可逆
C. 酯的水解速率：FCH2COOCH2CH3>ClCH2COOCH2CH3
D.
与OH-反应、
与
18OH-反应，两者所得醇和羧酸盐均不同
【答案】D
【解析】
【解析】A．步骤Ⅰ是氢氧根离子与酯基中的
作用生成羟基和O-，A 正确；
B．步骤Ⅰ加入氢氧根离子使平衡Ⅰ正向移动，氢氧根离子与羧基反应使平衡Ⅱ也正向移动，使得酯在
NaOH 溶液中发生的水解反应不可逆，B 正确；
C．从信息②可知，随着取代基R 上Cl 个数的增多，水解相对速率增大，原因为Cl 电负性较强，对电子的
吸引能力较强，使得酯基的水解速率增大，F 的电负性强于Cl，FCH2对电子的吸引能力更强，因此酯的水
解速率
，C 正确；
5
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D．
与氢氧根离子反应，根据信息①可知，第一步反应后
18O 既存在于羟基中也存在于
O-中，随着反应进行，最终
18O 存在于羧酸盐中，同理
与
18OH-反应，最终
18O 存在于羧
酸盐中，两者所得醇和羧酸盐相同，D 错误；
故答案选D。
9．(2024·甘肃卷) 甲烷在某含
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.
B. 步骤2 逆向反应的
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】
【解析】A．由能量变化图可知，
，A 项正确；
B．由能量变化图可知，步骤2 逆向反应的
，B 项正确；
C．由能量变化图可知，步骤1 的活化能
，步骤2 的活化能
，
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。
10．（2024·北京卷）可采用
催化氧化法将工业副产物
制成
，实现氯资源的再利用。反应
的热化学方程式：
。下图所示为该法的一种催化
机理。
6
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下列说法不正确的是（ ）
A．Y 为反应物
，W 为生成物
B．反应制得
，须投入
C．升高反应温度，
被
氧化制
的反应平衡常数减小
D．图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应
【答案】B
【解析】结合反应机理分析，X、Y、Z、W 依次是
、
、
、
，A 正确；
在反应中作
催化剂，会不断循环，适量即可，B 错误；总反应为放热反应，其他条件一定，升温平衡逆向移动，平衡
常数减小．C 正确；图中涉及的两个氧化还原反应是
和
，D 正确。
11．(2024·北京卷)苯在浓
和浓
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
键没有变化
D．对于生成Y 的反应，浓
作催化剂
【答案】C
【解析】生成产物Ⅱ的反应的活化能更低，反应速率更快，且产物Ⅱ的能量更低即产物Ⅱ更稳定，以上2
个角度均有利于产物Ⅱ，A 正确；根据前后结构对照，X 为米的加成产物，Y 为苯的取代产物，B 正确；
M 的六元环中与
相连的C 为
杂化，苯中大
键发生改变，C 错误；苯的硝化反应中浓
作催化剂，D 正确。
12. （2024·广东卷）对反应
(I 为中间产物)，相同条件下：①加入催化剂，反应达到平衡所需
7
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时间大幅缩短；②提高反应温度，
增大，
减小。基于以上事实，可能的反应
历程示意图(——为无催化剂，------为有催化剂)为
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】
【解析】提高反应温度，
增大，说明反应
的平衡逆向移动，即该反应为放热反
应，
减小，说明S 生成中间产物I 的反应平衡正向移动，属于吸热反应，由此可排除C、D
选项，加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短，即反应的决速步骤的活化能下降，使得反应速率大
幅加快，活化能大的步骤为决速步骤，符合条件的反应历程示意图为A，故A 正确，
故选A。
13.（2024·河北卷） 我国科技工作者设计了如图所示的可充电
电池，以
为电解质，
电解液中加入1，3-丙二胺(
)以捕获
，使放电时
还原产物为
。该设计克服了
导电性差和释放
能力差的障碍，同时改善了
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
的捕获和转化过程开展了进一步研究，电极上
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)。
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下列说法错误的是
A.
捕获
的反应为
B. 路径2 是优先路径，速控步骤反应式为
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
转化，路径2、3 的速控步骤均伴有
再生
【答案】D
【解析】．根据题给反应路径图可知，
(1，3-丙二胺)捕获
的产物为
，因此
捕获
的反应为
，故A 正确；
B．由反应进程－相对能量图可知，路径2 的最大能垒最小，因此与路径1 和路径3 相比，路径2 是优先路
径，且路径2 的最大能垒为
的步骤，据反应路径2 的图示可知，该步骤有
参与反应，因此速控步骤反应式为
，故B
正确；
C．根据反应路径图可知，路径1、3 的中间产物不同，即经历了不同的反应步骤，但产物均为
，
而路径2、3 的起始物均为
，产物分别为
和
，故C 正确；
9
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D．根据反应路径与相对能量的图像可知，三个路径的速控步骤中
都参与了反应，且由B 项分析可
知，路径2 的速控步骤伴有
再生，但路径3 的速控步骤为
得电子转化为
和
，没有
的生成，故D 错误；
故答案为：D。
14．（2023·新课标卷）“肼合成酶”以其中的
配合物为催化中心，可将
与
转化为肼(
)，其反应历程如下所示。
下列说法错误的是
A．
、
和
均为极性分子
B．反应涉及
、
键断裂和
键生成
C．催化中心的
被氧化为
，后又被还原为
D．将
替换为
，反应可得
【答案】D
【解析】A．NH2OH，NH3，H2O 的电荷分布都不均匀，不对称，为极性分子，A 正确；
B．由反应历程可知，有N－H，N－O 键断裂，还有N－H 键的生成，B 正确；
C．由反应历程可知，反应过程中，Fe2+先失去电子发生氧化反应生成Fe3+，后面又得到电子生成Fe2+，C
正确；
D．由反应历程可知，反应过程中，生成的NH2NH2有两个氢来源于NH3，所以将NH2OH 替换为ND2OD，
不可能得到ND2ND2，得到ND2NH2和HDO，D 错误；
故选D。
15．（2023·湖南卷）
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
(Ⅱ)催化剂(用
表示)能高效电催化氧化
合成
，其反应机理如图所示。
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下列说法错误的是
A．
(Ⅱ)被氧化至
(Ⅲ)后，配体
失去质子能力增强
B．M 中
的化合价为
C．该过程有非极性键的形成
D．该过程的总反应式：
【答案】B
【解析】A．
(Ⅱ)被氧化至
(Ⅲ)后，
中的
带有更多的正电荷，其与N 原子成键后，
吸引电子的能力比
(Ⅱ)强，这种作用使得配体
中的
键极性变强且更易断裂，因此其失去
质子（
）的能力增强，A 说法正确；
B．
(Ⅱ)中
的化合价为+2，当其变为
(Ⅲ)后，
的化合价变为+3，
(Ⅲ)失去2 个质子后，N 原
子产生了1 个孤电子对，
的化合价不变；M 为
，当
变为M 时，N 原子
的孤电子对拆为2 个电子并转移给
1 个电子，其中
的化合价变为
，因此，B 说法不正确；
C．该过程M 变为
时，有
键形成，
是非极性键，C 说法正确；
D．从整个过程来看， 4 个
失去了2 个电子后生成了1 个
和2 个
，
(Ⅱ)是催化剂，因此，
该过程的总反应式为
，D 说法正确；综上所述，本题选B。
16．（2023·浙江卷）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
和
的相对能量为0]，下列说法不正确的是
11
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A．
B．可计算
键能为
C．相同条件下，
的平衡转化率：历程Ⅱ>历程Ⅰ
D．历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为：
【答案】C
【分析】对比两个历程可知，历程Ⅱ中增加了催化剂，降低了反应的活化能，加快了反应速率。
【解析】A．催化剂能降低活化能，但是不能改变反应的焓变，因此
，A 正确；
B．已知
的相对能量为0，对比两个历程可知，
的相对能量为
，则
键
能为
，B 正确；
C．催化剂不能改变反应的平衡转化率，因此相同条件下，
的平衡转化率：历程Ⅱ=历程Ⅰ，C 错误；
D．活化能越低，反应速率越快，由图像可知，历程Ⅱ中第二步反应的活化能最低，所以速率最快的一步
反应的热化学方程式为：
，D 正确；
故答案为：C。
17．（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>Ⅱ
D．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。
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18．（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
的反应历程有2 种
C．增大NO 的量，
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
【答案】D
【解析】A．根据反应机理的图示知，含N 分子发生的反应有NO+∙OOH=NO2+∙OH、
NO+NO2+H2O=2HONO、NO2+∙C3H7=C3H6+HONO、HONO=NO+∙OH，含N 分子NO、NO2、HONO 中N 元
素的化合价依次为+2 价、+4 价、+3 价，上述反应中均有元素化合价的升降，都为氧化还原反应，一定有
电子转移，A 项正确；
B．根据图示，由NO 生成HONO 的反应历程有2 种，B 项正确；
C．NO 是催化剂，增大NO 的量，C3H8的平衡转化率不变，C 项正确；
D．无论反应历程如何，在NO 催化下丙烷与O2反应制备丙烯的总反应都为2C3H8+O2
2C3H6+2H2O，当主要发生包含②的历程时，最终生成的水不变，D 项错误；
答案选D。
13
