文档文本内容
1-3 化学反应历程-能量（kJ/mol）图
图表呈现：能量图通常显示反应物、中间体、过渡态和产物的能量变化，标有活化能、焓变等关键参
数。
内容综合：涉及多步反应机理、速率决定步骤、产物稳定性、催化剂作用、平衡常数、同位素效应
等。
情境真实：多基于高考真题或模拟题，结合工业合成、有机反应等实际情境，如苯的硝化、乙酸甲酯
水解、二氧化碳加氢制甲醇等。
选项干扰性强：选项常涉及热力学和动力学的混淆概念，需要精细读图和逻辑推理。
考查知识：
热力学：焓变（ΔH）、反应自发性、产物稳定性。
动力学：活化能、反应速率、速率决定步骤、催化剂影响。
反应机理：中间体、过渡态、步骤顺序、键能变化。
化学平衡：平衡常数、温度对平衡的影响。
同位素效应：重同位素对反应速率和产物分布的影响。
考查能力：
读图能力：从能量图中提取关键信息（如能量高低、活化能大小）。
分析推理能力：结合图表和化学原理判断选项正误。
应用能力：将理论知识应用于具体反应情境。
考查方式：通过能量图设置问题，要求学生从宏观能量变化推断微观机理，强调“证据-推理-结论”
的思维过程。
第一步 审题与读图
仔细阅读题目描述，明确反应物、产物和反应条件。
观察能量图，识别反应物、中间体、过渡态（峰值）、产物的能量位置，标注活化能（峰值高度）和
焓变（能量差）。
第二步 提取关键信息
确定反应步骤（单步或多步），比较各步骤的活化能。
识别速率决定步骤（活化能最高步骤）。
判断反应热（放热或吸热）从能量差分析。
第三步 分析选项
对每个选项，结合图表和化学原理逐一验证：
活化能：低活化能步骤速率快。
稳定性：能量越低越稳定。
催化剂：降低活化能，不改变ΔH。
平衡：温度影响平衡移动（勒夏特列原理）。
机理：键变化、中间体角色。
第四步 逻辑验证
使用排除法，确保选项与图表数据一致。
注意“不正确的是”等否定词，避免惯性思维。
思维模型：将能量图视为“反应路径地图”，从能量视角分析动力学（速率）和热力学（平衡），结合机
理细节进行综合判断。
活化能（Ea）：过渡态与反应物的能量差，决定反应速率；Ea 越低，速率越快。
焓变（ΔH）：产物与反应物的能量差；ΔH < 0 为放热，ΔH > 0 为吸热。
速率决定步骤：多步反应中活化能最高的步骤，控制总反应速率。
催化剂：降低Ea，加快速率，但不改变ΔH 和平衡位置。
中间体与过渡态：中间体位于能量谷底，过渡态位于峰值。
平衡常数（K）：K = [产物]^系数/[反应物]^系数，受温度影响（放热反应升温K 减小）。
同位素效应：重同位素（如D 代替H）使键能增强，反应速率变慢。
能量图解读：能识别反应物、产物、中间体、过渡态，并计算Ea 和ΔH。
混淆活化能与焓变：误将Ea 当作ΔH 判断放热/吸热。
催化剂误解：认为催化剂改变平衡常数或ΔH（实际只改变速率）。
速率决定步骤误判：忽略多步反应中活化能最高的步骤。
温度对平衡的影响：误认为升温总是提高产率（放热反应升温降低产率）。
能量图读图错误：将中间体能量当作活化能，或误判键变化。
同位素效应应用错误：误判重同位素对产物分布的影响。
机理细节疏忽：如苯硝化中大π 键变化、酯水解中键断裂方式。
【典例】
【审题】
1．（2024·北京·高考真题）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
读题识反
应：题目描述苯与浓H₂SO₄ 和浓
HNO₃ 反应，典型苯硝化反应，
生成硝基苯。但能量图显示有中
间体M 和两种产物（Ⅰ和
Ⅱ），提示可能涉及竞争路径。
读图提取信
息：
能量图显示反应物（苯）能量高，经
中间体M 后分叉为产物Ⅰ和Ⅱ，产
物Ⅱ能量更低。
从中间体到产物Ⅱ的活化能低于到产
物Ⅰ，且产物Ⅱ能量更低。
分析选项：
A 选项：从中间体到产物，产物Ⅱ
活化能低（速率快）、能量低
（稳定），正确。
B 选项：X 为加成产物、Y 为取代产
物。根据硝化机理，苯通常发
生亲电取代，但图中X 可能为
加成中间体（如σ 络合物），Y
为取代产物，符合解析，正
确。
C 选项：由苯得到M 时，苯中大π
键没有变化。但M 为硝化中间
体（如芳基正离子），碳杂化
由sp² 变为sp³ ，大π 键被破
坏，故C 错误。
D 选项：生成Y 的反应中，浓
H₂SO₄ 作催化剂。硝化反应中
H₂SO₄ 确实催化生成NO₂⁺，正
确。
结论：不正
确的是C，审题关键在于理解硝
化机理中大π 键的断裂。
1．（2021·山东·高考真题）
18O 标记的乙酸甲酯在足量NaOH 溶液中发生水解，部分反应历程可表示为：
能量变化如图所示。已知
为快速平衡，下列说法正确的是
A．反应Ⅱ、Ⅲ为决速步
B．反应结束后，溶液中存在
18OH-
C．反应结束后，溶液中存在CH3
18OH
D．反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变
2．（24-25 高三上·江苏·阶段练习）二氧化碳加氢可用于合成甲醇：
，其反应过程中能量变化如图所示，下列有关说法正确的
是
A．该反应平衡常数
B．反应达平衡后，升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大
C．提高
的比例，可增大
的平衡转化率
D．总反应的决速步为
3．（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
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
4．（23-24 高三下·江苏·开学考试）电喷雾电离等方法得到的
(
、
、
等)与
反应可得
。
与
反应能高选择性的生成甲醇。
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)。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．步骤I 和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是I
B．
与
反应的能量变化应为图中曲线c
C．若
与
反应，氘代甲醇的产量
D．若
与
反应，生成的氘代甲醇有2 种
