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压轴题03 化学反应机理 历程 能垒图分析
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
注意：(1)由图1 可知：反应热与活化能的关系：ΔH=E1(正反应的活化能)-E2(逆反应的活化能)。
(2)由图2 可知：活化能的大小不影响反应热，反应热取决于反应物总能量和生成物的总能量。
(3)催化剂只改变活化能，不改变焓变；只影响化学反应速率，不影响平衡。
过渡态
A+B—C→[A…B…C]→A—B+C
注意：(1)以上为一种基元反应，其中正反应活化能Ea 正=b-a，逆反应活化能Ea 逆=b-c，ΔH=Ea 正-Ea 逆；
(2)过渡态(A…B…C)不稳定。
中间体
1
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备注：处于能量最高点的是反应的过渡态，在多步反应中两个过渡态之间的是中间体，中间体很活泼，寿
命很短，但是会比过渡态更稳定些。
基元反应与非基元反应
例如：H＋＋OH－ = H2O，反应几乎没有过程，瞬间平衡一步到位，称为简单反应；而2HI=H2＋I2的实际机
理是分两步进行的，每一步都是一个基元反应：2HI→H2＋2I·、2I·→I2，存在未成对电子的微粒称为自由
基，反应活性高， 寿命短，2HI=H2 ＋ I2称为非基元反应。
能垒与决速反应
(1)反应历程中的最大能垒是指正反应过程中最大相对能量的差值，可以用估算法进行确定。
(2)活化能越大，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。
(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。
循环图中反应物、生成物、催化剂及中间产物的判断
通览全图，找准一“剂”三“物”
催化剂一般是在反应起点就加入的，在机理图中多数是以完整的循环出现的，以催化剂
粒子为主体的多个物种一定在机理图中的主线上。
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产物
中间体
反应后生成的，在机理图中通过一个箭头脱离，但又通过一个箭头进入的是中
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
图中总反应为： C2H4+ 2O2+ 2NO == 2CO2+N2+2H2O
解题模版
三步突破能量变化—活化能(能垒)图
Cu+
2
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题型01 基本图像
1．（24-25 高三上·辽宁大连·期中）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．
2．（24-25 高三上·黑龙江哈尔滨·期中）工业上曾以
和
为原料在一定温度和压强下合成尿素。反
应均可逆且分两步进行：①
和
生成
；②
分解生成尿素。反应过程能量
变化关系如图所示。将一定量的
和
投入密闭容器中反应。下列说法正确的是
3
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A．正反应活化能：反应①<反应②
B．合成尿素反应的
C．随着反应的进行，
含量会持续增大
D．升高温度，反应②速率和限度均增加，尿素的平衡产率一定增大
题型02 反应历程与能垒
3．（24-25 高三下·吉林延边·阶段练习）汽车尾气是导致空气质量问题的重要原因，利用反应
可有效降低汽车尾气污染物的排放。一定条件下该反应历程如图所示
(
代表过渡态，
表示中间产物，每段历程的反应物相对总能量定义为0)。
下列说法错误的是
A．反应①②③中，只有①是吸热反应
B．升高温度能加快总反应速率，且正反应速率增加倍数小于逆反应速率增加倍数
C．总反应的热化学方程式为
D．即使采用对反应③选择性高的催化剂，也不能完全避免尾气中出现
题型03 化学反应机理与速率
4
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4．（24-25 高三上·辽宁丹东·阶段练习）已知化合物A 与
在一定条件下反应生成化合物B 与
，
其反应历程如图所示，其中TS 表示过渡态，I 表示中间体。下列说法中正确的是
A．由图可知反应历程中有六个基元反应
B．该历程中的最大能垒(活化能)
C．加入催化剂，可增大活化分子百分数，有效碰撞次数增大
D．
是该历程的决速步骤
题型04 反应机理与化学电源
5.（24-25 高三上·黑龙江哈尔滨·开学考试）中国科学家将
分子引入电解质中制作高功率可充电
电池，
调整充电和放电反应途径如图所示，下列说法错误的是
A．该途径显示
对正极反应有影响
B．ICl 为正极充电时的中间产物
5
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C．放电时只有I 元素价态改变
D．充电一段时间当Li 电极质量增加7 g 时，总过程消耗的
的质量为0 g
题型05 烃的衍生物性质反应历程
6.（24-25 高三下·辽宁本溪·开学考试）酯在碱性条件下发生水解反应的历程如图，下列说法正确的是
A．反应④为该反应的决速步
B．若用
进行标记，反应结束后醇和羧酸钠中均存在
C．反应①中OH-攻击的位置由碳和氧电负性大小决定
D．该反应历程中碳原子杂化方式没有发生改变
题型06 有机合成反应历程
7．（24-25 高三上·黑龙江哈尔滨·月考）利用CH3OH、CO2与H2合成CH3CH2OH 的反应主要历程如图所示。
下列说法错误的是
A．HI、CO 是合成乙醇的催化剂
B．合成过程涉及C-C 键和H-O 键形成
C．第3 步的反应式为：CH3I+CO+2H2→CH3CH2OH+HI
D．若用D2替代H2，则可生成CH3CD2OD
8.（24-25 高二上·广东江门·阶段练习）碳酸二甲酯DMC(CH3OCOOCH3)是一种低毒、性能优良的有机合成中
间体，科学家提出了新的合成方案(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)，反应机理如图所示。
6
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下列说法错误的是
A．反应进程中决速步骤的能垒为1.257
B．反应过程中有极性键的断裂与生成
C．第2 步的基元反应方程式为：
D．升高温度，合成碳酸二甲酯反应速率增加，平衡向逆反应方向移动
题型07 原子结构与性质
9．（24-25 高三上·黑龙江哈尔滨·期末）在二氧化碳合成甲醇的研究中，催化剂是研究的关键。目前国内
外研究主要集中于铜基催化剂，有学者提出了
的转化过程如下图所示。下列说法错误的是
A．甲酸乙酯中含有
键和
键
7
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B．铜元素的第二电离能大于锌元素的第二电离能
C．反应过程中，金属
的化合价未发生改变
D．总反应的化学方程式为
题型08 氧化还原反应
10.（24-25 高三上·广东深圳·阶段练习）PtF6是极强的氧化剂，用Xe 和PtF6 可制备六氟合铂酸氙[XeF]+
[Pt2F11]－，制备方式如图所示。下列说法错误的是
A．六氟合铂酸氙是离子化合物
B．六氟合铂酸氙中Xe 元素的化合价为+2 价
C．上述制备过程的催化剂是F－和PtF
D．上述制备过程中属于氧化还原反应的有②③
1．（2025·内蒙古·模拟预测）某离子液体的阴离子
可以吸收
，其可能的两种反应路径如下
图所示。下列说法错误的是
8
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A．两种路径的总反应相同
B．路径Ⅰ是主要的反应途径
C．该反应为放热反应
D．生成物中既含离子键又含共价键
2．（24-25 高三上·黑龙江哈尔滨·期中）三氟甲苯(
)与浓硝酸反应可生成
和
，该反
应历程中生成两种中间体的能量变化示意图如下，下列说法错误的是
A．从能量角度分析，中间体2 比中间体1 更稳定
B．三氟甲苯与浓硝酸反应生成
和
的原子利用率均为100%
C．根据图像可知，三氟甲苯与浓硝酸反应生成中间体2 更快
D．三氟甲苯与
生成中间体1 和中间体2 的过程均吸热
3．（24-25 高三上·黑龙江·阶段练习）氮氧化物
为燃油汽车尾气中主要受管制的成分之一，其控制
9
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技术的研发变得十分重要。燃油汽车排气管内部安装三元催化剂处理
的反应为
。该反应相对能量如图所示。下列叙述错误的是
A．反应
都是正反应活化能大于逆反应活化能
B．上述反应
C．选择催化剂降低反应1 的能垒可进一步提高反应速率
D．反应
4．（2025·辽宁丹东·一模）我国科学家成功催化氢化
获得甲酸。利用化合物1 催化氢化
的反应过
程如图甲所示(Bu 表示丁基)，其中化合物2 与水反应生成化合物3 和
过程中的能量变化如图乙所示。
下列说法正确的是
A．图甲的转化过程中元素化合价均未发生变化
B．化合物1 到化合物2 的过程中存在碳氧键的断裂和碳氢键的形成
C．化合物2 的总键能大于化合物3 的总键能
10
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D．图乙表示的反应历程包括三步基元反应，第一步为决速步
5．（24-25 高三上·吉林通化·月考）乙烯在酸催化下水合制乙醇的反应机理及反应进程中能量变化如下图，
则下列叙述中错误的是
A．第①步为吸热反应，第②③步均为放热反应
B．第③步反应为
C．该反应过程中既有非极性键的断裂，又有非极性键的形成
D．三步反应中，第①步反应的活化能最大，为总反应的决速反应
6．（2024·黑龙江·三模）无催化剂作用下，以乙二醛和
为原料制取乙醛酸、甲酸、乙二酸的可能反应历
程如图所示，其中
表示过渡态，
表示中间体，下列说法错误的是
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A．反应很短一段时间内，
多于
B．乙二醛制乙醛酸的最大能垒为
C．选择合适的催化剂可提高乙二酸的选择性
D．乙二醛氧化生成甲酸、乙醛酸或乙二酸均为放热反应
7．（2024·辽宁·一模）Aun纳米团簇能催化水煤气变换反应，其微观反应机理如图1 所示，反应过程中相
对能量的变化如图2 所示。已知图2 中TS 表示过渡态，FS 表示稳定的共吸附。下列说法错误的是
A．水煤气变换反应为H2O + CO
CO2 + H2
B．稳定性：FSe2大于FSe1
C．水煤气变换反应的
H<0
D．制约总反应速率的反应为CO*+OH*=COOH*
8．（2024·吉林长春·模拟预测）实验室以苯甲醛为原料合成苯甲酸苯甲酯的反应机理如图(已知RO⁻极易结
合H+转化为ROH)。下列说法正确的是
A．该反应的催化剂为苯甲醇钠，能降低反应的焓变
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B．合成苯甲酸甲酯总反应方程式为：
C．与酯化反应相比，该反应的原子利用率高
D．久置的苯甲醛中含有少量苯甲酸，能加快该历程反应速率
9．（24-25 高三上·黑龙江·月考）AgCN 与
可发生取代反应，反应过程中
的C 原子和N 原子
均可进攻
，分别生成腈
和异腈
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
生成
和
的反应都是放热反应
B．过渡态TS1 是由
的C 原子进攻
的
而形成的
C．Ⅰ中“
”之间的作用力比Ⅱ中“
”之间的作用力弱
D．生成
放热更多，低温时
是主要产物
10．（24-25 高三上·辽宁·开学考试）
为平面结构，可以作为
和CO 反应制备
的催化剂，反应历程如下图所示，下列说法错误的是
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A．化合物E 生成
的过程为取代反应
B．反应的总方程式为
C．A 离子中Rh 原子的杂化轨道类型为
D．如图反应过程，
和CO 反应制备
的反应历程有1 种
11．（2025·内蒙古呼和浩特·一模）电喷雾电离得到的
(
、
、
等)与
反应可得
。
分别与
、
反应机理如下图所示(两者历程相似，图中以
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。下列说法错误的是
A．该反应为放热反应
B．步骤I 和II 中涉及氢原子成键变化的是I
C．
与
反应的能量变化应为图中曲线
14
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D．若
与
反应，氘代甲醇的产量
12．（2025·黑龙江哈尔滨·一模）二氟卡宾(
)是一种活性中间体。硫单质与二氟卡宾可以形成
，
最后生成部分含碳副产物，反应历程如图所示；
下列叙述错误的是
A．该反应
B．该反应速率主要由生成
的反应决定
C．反应过程中碳的化合价发生改变
D．反应过程中存在极性共价键的形成
13．（2025·黑龙江齐齐哈尔·一模）由
簇介导的光辅助水蒸气重整甲烷的两个连续催化循环机理
如图所示（“UV”代表紫外线）。下列说法错误的是
15
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A．只有
在循环中起催化作用
B．该反应可用于制取合成气
、
C．过程包含反应
D．反应过程中金属元素的价态发生改变
14．（24-25 高三上·黑龙江·阶段练习）我国科学家已经成功催化氢化CO2获得甲酸，利用化合物1 催化氢
化CO2的反应过程如图甲所示，其中化合物2 与水反应生成化合物3 与HCOO-过程中的能量变化如图乙所
示(TS 表示过渡态，I 表示中间体)，下列说法错误的是
A．化合物1 为该反应的催化剂，可加快CO2的转化速率
B．图乙中形成中间体I2 的反应为图甲中“化合物2＋H2O→化合物3＋HCOO-”的决速步骤
C．化合物1→化合物2 的过程中存在碳氢键的形成
D．从平衡移动的角度看，升高温度可促进化合物2 与水反应生成化合物3 与HCOO-
15．（24-25 高三上·辽宁·阶段练习）近期，我国科学家报道了一种在室温下由
和
合成乙酸的辐射
催化反应。反应历程如图(
表示微粒
吸附在
固体表面)，下列说法正确的是
A．粒子
为
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B．反应④有
生成
C．总反应为
D．若将
换成
，最终产物仍为
16．（24-25 高三上·辽宁沈阳·期中）已知化合物A 与
在一定条件下反应生成化合物B 与
，其
反应历程如图所示，其中TS 表示过渡态，Ⅰ表示中间体。下列说法正确的是
A．TS2 所在的基元反应中活化分子百分数最大
B．该历程中的最大能垒(活化能)
C．使用催化剂只降低正反应的活化能，反应的焓变不变
D．该反应历程包含二个基元反应
17．（24-25 高三上·辽宁大连·期中）
可活化
放出
，其反应历程如下图所示：
下列关于活化历程的说法正确的是
A．该反应的决速步是：中间体2→中间体3
B．只涉及极性键的断裂和生成
C．
是该反应的催化剂
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D．该反应的热化学方程式为：
18．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）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
叙述错误的是
A．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水量改变
B．催化剂可以同时产生多种反应历程
C．含C 微粒参与的反应均有元素化合价变化
D．增大NO 的量，反应热和平衡产率不变
19．（2024·辽宁·二模）常温下用
催化剂电催化还原
制甲酸的机理如图1 所示，反应历程如图2
所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。下列说法错误的是
A．使用
催化剂能够提高反应物分子中活化分子的百分数
B．制甲酸过程的决速步骤为
C．催化剂
活性位点在催化过程中的作用是使水分解
D．电催化还原
制甲酸反应的
18
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20．（2024·辽宁大连·二模）某研究团队报道了一种高效合成多取代吡啶衍生物（
）的
方法，该方法具有原料易得、反应条件温和等优点，下列有关说法错误的是
A．此过程的原子利用率100％
B．反应涉及π 键的断裂和形成
C．
是反应的催化剂
D．根据上述反应历程，可判断出
+
转化关
系成立
21．（2024·辽宁·三模）催化剂在反应中能够改变反应历程，即改变反应速率。
在催化剂(
)上
还原NO 生成
和
的机理及活化能(
)如图所示。下列说法正确的是
19
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A．
还原NO 生成
过程中，速率最慢的步骤为⑦
B．在
催化剂上，NO 被
还原为
比还原为
更容易
C．决定NO 生成
速率的基元反应为
D．生成
的各基元反应中，N 元素均被还原
22．（2025·吉林·二模）电喷雾电离等方法得到的
(
等)与
反应可得
。
与
反应能高选择性地生成甲醇。
分别与
反应，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
示例)。转化过程中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。下列说法错误的是
A．
与
反应的能量变化应为图中曲线d
20
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B．步骤Ⅰ涉及氢原子成键变化
C．若
与
反应，生成的氘代甲醇有2 种
D．
中共面的原子数最多为4
23．（24-25 高三上·吉林白城·期末）苯与液溴反应生成溴苯，其反应过程的能量变化如图所示。
下列关于苯与
反应的说法不正确的是
A．
可作该反应的催化剂
B．将反应后的气体依次通入
和
溶液以检验产物
C．过程②的活化能最大，决定总反应速率的大小
D．总反应的
，且
24．（2025·东北三省三校·一模）一定条件下，丙烯与
反应生成
和
的反应
历程如图所示。下列说法错误的是
A．
比
更稳定
21
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B．合成
的反应中，第I 步为反应的决速步骤
C．反应中既有极性键的断裂和形成，又有非极性键的断裂和形成
D．其他条件不变，适当升高温度可以提高加成产物中
的比例
25．（24-25 高三上·黑龙江·阶段练习）利用硼烷独特温和的化学选择性可还原羧酸，其机理如图：
下列说法错误的是
A．过程①的进行与硼原子的缺电子有关B．根据上述机理猜测硼烷还可还原酯基
C．过程④形成了氢键
D．若用BD3代替BH3，RCOOH 可以被还原生成RCD2OH
22
