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专题06 化学反应中的能量变化和反应机理
考点1 焓变与反应热
1．（2024·广东·高考真题）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．
【答案】A
【详解】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。
2．（2023·广东·高考真题）催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。反应历程(下图)中，M为中间产物。其它条件相同时，下列说法不正确的是
A．使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行
B．反应达平衡时，升高温度，R的浓度增大
C．使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡
D．使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大
【答案】C
【详解】A．由图可知两种催化剂均出现四个波峰，所以使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行，A正确；
B．由图可知该反应是放热反应，所以达平衡时，升高温度平衡向左移动，R的浓度增大，B正确；
C．由图可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ时反应速率更快，反应体系更快达到平衡，C错误；
D．由图可知在前两个历程中使用Ⅰ活化能较低反应速率较快，后两个历程中使用Ⅰ活化能较高反应速率较慢，所以使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大，D正确；
故选C。
3．（2025·重庆·高考真题）是一种常见燃料，可以用于火箭助推器。已知：
①
②
③
则 为
A． B． C． D．
【答案】B
【详解】根据目标方程式与原方程式的特点可知，将原方程式进行（①-3×②+③）变换，可得目标方程式，所以ΔH应为，故选B。
4．（2025·北京·高考真题）为理解离子化合物溶解过程的能量变化，可设想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．固体溶解是吸热过程
B．根据盖斯定律可知：
C．根据各微粒的状态，可判断，
D．溶解过程的能量变化，与固体和溶液中微粒间作用力的强弱有关
【答案】C
【分析】由图可知，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。
【详解】A．由图可知，固体溶解过程的焓变为，为吸热过程，A正确；
B．由图可知，固体溶于水的过程分两步实现，由盖斯定律可知，即，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，即与固体和溶液中微粒间作用力的强弱有关，D正确；
故选C。
5．（2024·重庆·高考真题）二氧化碳甲烷重整是资源化利用的重要研究方向，涉及的主要热化学方程式有：
①
②
③
已知键能为，键能为，键能为，则中的碳氧键键能(单位：)为
A． B． C． D．
【答案】B
【详解】根据盖斯定律反应①+②-③可得反应：，该反应，根据反应物键能和-生成物键能和可得：4c+2b-3a-中的碳氧键键能=，中的碳氧键键能=()，故B正确。
6.(1) （2025·广东·高考真题）钛单质及其化合物在航空、航天、催化等领域应用广泛。以为原料可制备。将与10.0molTi放入容积为的恒容密闭容器中，反应体系存在下列过程。
编号 过程
(a)
(b)
(c)
(d)
① kJ/mol。
（2）（2025·湖北·高考真题）粉末可在较低温度下还原。回答下列问题：
已知一定温度下：
则的 (用m和n表示)。
（3）（2024·广西·高考真题）二氯亚砜()是重要的液态化工原料。回答下列问题：
合成前先制备。有关转化关系为：
则的 。
（4）（2025·山东·高考真题）利用循环再生可将燃煤尾气中的转化生产单质硫，涉及的主要反应如下：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
反应的焓变 (用含的代数式表示)。
【答案】（1）（2）（3）-50（4）ΔH1+ΔH2
【详解】（1）将反应c-2×反应b可得，则；
（2）①
②
③
×①+×②得到反应③，根据盖斯定律可知=×+×=；
（3）由盖斯定律可知，的焓变为，则的；
（4）依据盖斯定律Ⅰ+Ⅱ即得到反应的焓变为ΔH1+ΔH2。
考点二 反应机理
1．（2025·湖南·高考真题）环氧化合物是重要的有机合成中间体。以钛掺杂沸石为催化剂，由丙烯()为原料生产环氧丙烷()的反应机理如图所示。下列说法正确的是
A．过程中Ⅱ是催化剂
B．过程中有极性键和非极性键的断裂和形成
C．过程中元素的化合价发生了变化
D．丙烯与双氧水反应生成环氧丙烷的原子利用率为100%
B【详解】A．根据反应原理，Ⅰ先消耗再生成，是整个历程的催化剂，Ⅱ先生成，再消耗，是中间产物，A错误；
B．过程中存在中O-O非极性键的断裂，以及中非极性键的形成；还存在极性键的断裂，以及极性键的形成，B正确；
C．过程中Ti的化学键()始终是4个，配位键不会改变Ti的化合价，故元素的化合价不变，C错误；
D．反应生成了，且存在的分解反应，原子利用率小于100%，D错误；
故选B。
2．（2025·河北·高考真题）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
D【详解】A．观察历程图可知，反应ⅰ中的相对能量为0，经TS1、TS2、TS3完成反应，生成和，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从生成经历过渡态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·黑吉辽蒙卷·高考真题）一定条件下，“”4种原料按固定流速不断注入连续流动反应器中，体系pH-t振荡图像及涉及反应如下。其中AB段发生反应①~④，①②为快速反应。下列说法错误的是
①
②
③
④
⑤
A．原料中不影响振幅和周期
B．反应④：
C．反应①~④中，对的氧化起催化作用
D．利用pH响应变色材料，可将pH振荡可视化
A【详解】A．根据图像可知氢离子浓度影响振幅大小，A错误；
B．反应④中亚硫酸被氧化，反应的离子方程式为，B正确；
C．由于①②为快速反应，而溴酸根离子直接氧化的是亚硫酸，所以反应①~④中，对的氧化起催化作用，C正确；
D．根据题干信息和图像可知利用pH响应变色材料，可将pH振荡可视化，D正确；
答案选A。
4．（2025·河南·高考真题）在负载的催化剂作用下，可在室温下高效转化为，其可能的反应机理如图所示。
下列说法错误的是
A．该反应的原子利用率为
B．每消耗可生成
C．反应过程中，和的化合价均发生变化
D．若以为原料，用吸收产物可得到
B【分析】由反应历程可知，总反应为，据此解答。
【详解】A．该反应为化合反应，原子利用率为100%，A正确；
B．由分析可知，每消耗可生成，B错误；
C．由反应历程可知，催化剂有连接4个S原子和2个S原子的，这两种类型的原子成键数目均会发生改变，所以和的化合价均发生变化，C正确；
D．若以为原料，有反应历程可知，会生成，用吸收产物时，其存在电离平衡：，结合水电离出的可得到，D正确；
故选B。
5．（2025·河南·高考真题）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，反应进程中的相对能量变化如图所示(*表示吸附态，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
C【详解】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+2*H，D错误；
故选C。
6．（2025·广东·高考真题）某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上
A．负极反应的催化剂是ⅰ
B．图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低
C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变
D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同
C【分析】该燃料电池为氢氧燃料电池，由图可知该原电池的电解质溶液为酸性，氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为：；氧气发生还原反应，做正极，电极方程式为：。
【详解】A．由分析可知，氧气发生还原反应，做正极，正极反应的催化剂是ⅰ，A错误；
B．图a中，ⅰ到ⅱ过程为获得第一个电子的过程，根据题中信息，获得第一个电子的过程最慢，则ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最高，B错误；
C．氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为：，同时，反应负极每失去1个电子，就会有一个H+通过质子交换膜进入正极室，故电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变，C正确；
D．由图a、c可知，氧气催化循环一次需要转移4个电子，氢气催化循环一次需要转移2个电子，相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数不相同，D错误；
故选C。
7．（2025·浙江·高考真题）化合物A在一定条件下可转变为酚E及少量副产物，该反应的主要途径如下：
下列说法不正确的是
A．为该反应的催化剂 B．化合物A的一溴代物有7种
C．步骤Ⅲ，苯基迁移能力强于甲基 D．化合物E可发生氧化、加成和取代反应
B【详解】A．由图可知H+参与了反应，反应前后不变，因此H+是反应的催化剂，A正确；
B．化合物A的一溴代物有6种，分别是：、、、、、，B错误；
C．步骤III可知C转化到D，苯基发生了迁移，甲基没有迁移，说明苯基的迁移能力强于甲基，C正确；
D．化合物E中有酚羟基可以发生氧化反应，苯环可以发生加成反应和取代反应，D正确；
答案选B。
8．（2024·贵州·高考真题）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
D【详解】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，故从生成和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，由反应历程及能量变化图可知，过渡态TS1是由CN-的C原子进攻的，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，分别断开的是和，且后者吸收更多的能量，故Ⅰ中“”之间的作用力比Ⅱ中“”之间的作用力弱，C项正确；
D．由于生成所需要的活化能高，反应速率慢，故低温时更容易生成，为主要产物，D项错误；
故选D。
考点一 焓变与反应热
1．（2025·甘肃金昌·三模）乙酸制氢过程发生的反应为Ⅰ．CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g)；Ⅱ．CH3COOH(g)CH4(g)+CO2(g)，能量变化如图所示。某温度下，在管式反应器中发生上述反应，物料在一端连续加入，在管中反应后从另一端流出，下列相关说法错误的是
A．反应Ⅰ是吸热反应，反应Ⅱ是放热反应
B．反应Ⅱ的活化能小，反应速率大
C．使用催化剂不能提高H2的产率
D．适当升高温度可提高H2的产率
C【详解】A．由图可知，反应Ⅰ是吸热反应，反应Ⅱ是放热反应，A项正确；
B．反应Ⅱ的活化能小，因此其反应速率大，B项正确；
C．由题意可知，物质是在反应器中流动的，因此在所给条件下不一定能达到平衡，如果未达到平衡，则选择有利于反应Ⅰ的催化剂可增大反应Ⅰ的速率，提高H2的产率，C项错误；
D．反应Ⅰ的活化能大，反应速率受温度的影响更大，温度升高，反应Ⅰ的速率增大得更快，H2的产率越高，D项正确。
故选C。
2．（2025·海南省直辖县级单位·二模）氰酸()与异氰酸()互为同分异构体，可发生异构化反应，反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是
A．异氰酸的稳定性弱于氰酸B．异构化过程中碳氮之间的化学键发生了变化
C．氰酸的总键能大于异氰酸的总键能 D．升高温度，有利于异构化反应的正向进行
B【分析】图像纵坐标是能量，物质能量越高，稳定性越差。横坐标是反应进程。由图可知反应物能量高于生成物，说明反应放热（）。反应经过中间体M1→过渡态Ts→中间体M2，体现“分步反应”的能量变化。
【详解】A．能量越低越稳定。异氰酸能量更低更稳定，故A错；
B．结构：（碳氮为三键 ），结构：（碳氮为双键）；异构化时碳氮之间的化学键由三键变为了双键，故B正确；
C．氰酸(HOCN)转化为异氰酸(HNCO)时，反应放热，所以氰酸的总键能小于异氰酸的总键能，故C错误；
D．正反应放热，根据勒夏特列原理，升温使平衡逆向移动，不利于正向进行，故D错误；
故选B。
3．（2025·浙江·三模）下列反应的的是
A．铁粉与硫粉反应 B．氯化铵的水解反应
C．软脂酸在人体内的反应 D．双氧水在二氧化锰催化下分解
B【详解】A．铁粉与硫粉反应为放热反应，A错误；
B．氯化铵的水解反应为吸热反应，B正确；
C．软脂酸在人体内的反应为放热反应，C错误；
D．双氧水在二氧化锰催化下分解为放热反应，D错误；
故选B。
4．（2025·安徽·三模）固体放入真空恒容密闭容器中，加热至一定温度后恒温，发生下列反应
反应①：
反应②：
已知：键和键的键能分别为、(a、b、c均大于零)。平衡时，测得总压为5.0kPa，其中的分压为0.5kPa．则下列说法不正确的是
A．反应②，反应物的总能量低于生成物的总能量
B．平衡时HI的分解率为
C．断开键所需能量约为
D．若开始放入固体的量增大一倍，达到新平衡时总压增大一倍
D【详解】A．反应②，为吸热反应，则反应物的总能量低于生成物的总能量，故A正确。
B．已知“平衡时，的分压为0.5kPa”，则I2的分压为0.5kPa，反应②分解的HI分压为1kPa．因此，设分解得到的分压为，则平衡时HI的分压为。则可得：平衡时总压，解得。所以，平衡时HI得分分解率为，故B正确；
C．反应②，则断开键所需能量约为，故C正确。
D．体系恒温，反应①的平衡常数不变，所以总压保持恒定，故D错误；
故选D。
5．（2025·福建莆田·二模）以丙烷与氯气在光照下的一氯取代反应探究自由基的稳定性，决速步的能量变化如下图所示：
根据丙烷中氢原子的两种化学环境，预测并实验得到的数据如下表所示：
1-氯丙烷 2-氯丙烷
预期产物比例 75% 25%
实验产物比例 43% 57%
下列有关说法正确的是
A．
B．CH3CH2CH3中-CH3的碳氢键比-CH2-的碳氢键更容易断裂
C．从实验数据证明，丙基自由基更稳定的是
D．可能产生的副产物有
D【详解】A．由图可知，转化为的反应是放热反应，反应△H=(-19kJ/mol)-(-8kJ/mol)=-11 kJ/mol，故A错误；
B．由2-氯丙烷的实验产物比例大于1-氯丙烷可知，丙烷中-CH3的碳氢键比-CH2-的碳氢键更难断裂，故B错误；
C．由图可知，的能量高于，能量越高越不稳定，则丙基自由基更稳定的是，故C错误；
D．由图可知，丙烷能转化为，相互结合生成，所以反应中产生的副产物有，故D正确；
故选D。
6.（1）（2025·广东深圳·一模）Ag+、Cu2+可形成配离子[Ag(NH3)2]+、[Cu(NH3)4]2+，在化学分析、分离提纯、冶金、电镀等领域有重要应用。配制银氨溶液的总反应为Ag+(aq)+2NH3·H2O (aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+2H2O(1)△H。25℃时，向10mL0.1mol/LAgNO3溶液逐滴加入稀氨水，产生少量白色沉淀，继续滴加稀氨水至沉淀恰好完全溶解为止，制得银氨溶液。测得溶液中Ag+、Ag(NH3)+、[Ag(NH3)2]+的分布分数δ(δ(Ag)=)与lgc(NH3)关系如图所示，其中点P(-3.6，0.40)是曲线a与b的交点。
①已知：Ag+(aq)+NH3·H2O (aq)AgOH(s)+(aq) △H1
AgOH(s)+2NH3·H2O(aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+OH-(aq)+2H2O(l)△H2
总反应的△H= (写出一个代数式即可)。
（2）（2025·广东广州·二模）水煤气变换是重要的化工过程，铁的氧化物可作为该反应的催化剂。
水煤气变换反应：
使用作为反应催化剂，该反应分两步完成：
则 (用和表示)。
（3）（2025·广东·二模）利用液—液萃取法从盐湖卤水(含高浓度Mg2+)中提取Li+引发关注热潮，其中使用最广泛的萃取剂是磷酸三丁酯(以L表示)。
②Fe3+溶于卤水后可发生反应a：Fe3+(aq)+4Cl (aq) (aq) ΔH
已知：
则反应a的ΔH= 。
（4）（2025·广东清远·二模）氮元素是重要的非金属元素，在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。标准摩尔生成焓是指在25℃和101kPa时，由元素最稳定的单质生成1mol纯化合物时的焓变，符号为。已知在25℃和101kPa时，以下物质的标准摩尔生成焓如下表所示。
物质
a
由 ，则 。
【答案】（1）△H2-△H3（2）（3）（4）
【详解】（1）Ⅰ .AgOH(s)+2NH3·H2O(aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+OH-(aq)+2H2O(l)△H2
Ⅱ. AgOH(s)=Ag+(aq)+OH-(aq) △H3；
据盖斯定律Ⅰ-Ⅱ得Ag+(aq)+2NH3·H2O (aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+2H2O(1)△H=△H2-△H3。
（2）使用作为反应催化剂，该反应分两步完成：①②，根据盖斯定律，①+②得：=；故答案为：。
（3）根据图示可以得出：I、FeCl3(s)+HCl(g)=HFeCl4(s) ΔH1；II、FeCl3(s)=Fe3+(aq)+3Cl-(aq) ΔH2；III、HCl(g)=H+(aq)+Cl-(aq) ΔH3；IV、HFeCl4(s)= H+(aq)+ (aq) ΔH4；根据盖斯定律：I+IV-II-III得到反应Fe3+(aq)+4Cl (aq) (aq) 则ΔH=。
（4）根据标准摩尔生成焓的定义，反应热的计算公式为：。对于反应，(g)和(g)是最稳定单质，其标准摩尔生成焓为0。则，已知。代入可得：，解得 。
考点二 反应机理
1．（2025·北京海淀·三模）苯与液溴反应生成溴苯，反应过程中能量变化示意图如下。下列说法不正确的是
A．可作该反应的催化剂
B．总反应的
C．过程②的活化能最大，决定总反应速率的大小
D．为证明该反应为取代反应，可将反应后的气体直接通入溶液
D【详解】A．苯与液溴反应时，能降低反应的活化能，加快反应速率，可作该反应的催化剂，A正确；
B．由能量变化示意图可知，反应物总能量高于生成物总能量，反应为放热反应，总反应的，B正确；
C．在多步反应中，活化能最大的步骤决定总反应速率，过程②的活化能最大，所以决定总反应速率的大小，C正确；
D．液溴具有挥发性，反应后的气体中含有，也能与溶液反应生成浅黄色沉淀，干扰的检验，不能将反应后的气体直接通入溶液证明该反应为取代反应，D错误；
故答案选D。
2．（2025·天津河西·三模）为早日实现“碳中和”、“碳达峰”目标，科学家提出用钌(Ru)基催化剂催化CO2(g)和H2(g)反应生成HCOOH，反应机理如图所示，已知当生成46g液态HCOOH时放出31.2kJ的热量。下列说法正确的是
A．物质Ⅰ为该反应的催化剂，物质Ⅱ、Ⅲ为中间产物
B．反应历程中存在极性键、非极性键的断裂与形成
C．通过CO2(g)和H2(g)反应制备液态HCOOH，每转移1mole-，放出31.2kJ的热量
D．催化剂能降低活化能，加快反应速率，改变反应热，从而提高转化率
A【详解】A．催化剂是参与反应，改变反应历程，反应前后质量和化学性质不变的物质；中间产物是反应过程中生成又消耗的物质，物质I参与反应，最后又生成，是催化剂；物质Ⅱ、Ⅲ是反应过程中生成又消耗的，为中间产物，A正确；
B．反应历程中H2、CO2、H2O参与反应，其中H2中存在非极性键的断裂；生成HCOOH、H2O等含有极性键，存在极性键的形成，但不存在非极性键的形成，B错误；
C．根据总反应H2+CO2=HCOOH可知，每生成1molHCOOH转移2mole-，故46g液态HCOOH的物质的量为=1mol，则生成1mol液态HCOOH时放出热量31.2kJ，故每转移1mol e-放出15.6kJ热量，C错误；
D．催化剂能降低活化能，加快反应速率，但不能改变反应热，平衡转化率与反应热、外界条件(温度、压强、浓度等 )有关，催化剂不能改变平衡转化率，D错误；
故答案为：A。
3．（2025·北京西城·一模）一定温度下，()在存在下与等物质的量的反应，主要产物为和。、和的物质的量分数随时间的变化如图1所示，反应过程中能量变化示意图如图2所示。
下列说法不正确的是
A．由图1可知，的活化能大于的活化能
B．的过程中，存在键的断裂与形成、键的旋转
C．此温度下，X生成Y的平衡常数小于X生成Z的平衡常数
D．时，各物质的物质的量分数变化可以用来解释
D【详解】A．开始反应时，Y的含量迅速上升，说明生成Y的速率快，活化能越低，反应速率越快，则的活化能大于的活化能，A正确；
B．σ键的键能大于π键，的过程中，先通过π键的断裂，而σ键保持稳定，再通过单键旋转调整取代基排列，最后重新形成π键，B正确；
C．达到平衡时，Z的浓度大于Y，则X生成Y的平衡常数小于X生成Z的平衡常数，C正确；
D．时，Z的浓度很低，说明主要发生反应，而的速率很慢，即的活化能大，则可以用来解释，D错误；
故选D。
4．（2025·云南大理·二模）Ni可活化C2H6放出CH4，其反应历程如下图所示：
下列关于该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．Ni是该反应的催化剂
D．该反应的热化学方程式为：
A【详解】A．由反应历程图可知，中间体 2→中间体 3 的活化能最大，速率最慢，所以该反应的决速步是中间体 2→中间体 3，A 正确；
B．反应中涉及C - C非极性键的断裂，并非只涉及极性键的断裂和生成，B错误；
C．由图可知，反应方程式为：Ni+C2H6=NiCH2+CH4，即Ni是反应物，而不是该反应的催化剂，C错误；
D．热化学方程式中应标注物质的状态，正确的热化学方程式为Ni(s) + C2H6(g)=NiCH2(s) + CH4(g) H = - 6.57kJ/mol，原选项未标注物质状态，D错误；
故答案为：A。
5．（2025·山东淄博·三模）已知C2H5Br在NaOH醇溶液中发生的取代反应和消去反应互为竞争，二者反应历程中的相对能量变化如下图所示。下列说法错误的是
A．升高温度对反应历程1更有利
B．NaOH醇溶液中OH-与乙醇分子间形成了氢键
C．C2H5Br发生取代反应或消去反应时，OH-进攻的原子不同
D．NaOH醇溶液中C2H5Br发生消去反应在热力学上更有利
D【详解】A．由图可知，反应历程1的活化能（88.7 kJ/mol）低于反应历程2的活化能（79.9 kJ/mol），根据化学反应速率理论，活化能越低，反应越容易进行，升高温度会使更多的反应物分子具有足够的能量来克服活化能垒，从而加快反应速率，所以升高温度对反应历程1更有利，A正确；
B．从反应历程图能看到，中的氧与乙醇分子中的氢存在相互作用，符合氢键形成特征，所以NaOH醇溶液中与乙醇分子间形成了氢键，B正确；
C．取代反应里，进攻与Br原子相连的碳原子；消去反应时，进攻与Br原子相连碳原子的邻位碳原子上的氢原子，进攻原子不同，C正确；
D．由图可知，取代反应产物能量比消去反应产物能量低，能量越低越稳定，说明在NaOH醇溶液中C2H5Br发生取代反应在热力学上更有利，并非消去反应，D错误；
故选D。
6．（2025·安徽·模拟预测）在作用下，可将转化为，转化历程如下(为固体)所示：
下列说法中错误的是
A．转化中有极性键的断裂和形成
B．转化过程中的成键数目未变化
C．总反应的热化学方程式
D．转化过程中的一段时间内，可存在中间体2的浓度大于另外两种中间体的浓度
B【详解】A．由图可知，乙烷转化为甲烷过程中存在极性键的断裂和形成，故A正确；
B．由图可知，中间体和过渡态中镍原子的成键数目分别为2、3、4，说明转化过程中镍原子的成键数目发生变化，故B错误；
C．由图可知，总反应为，反应的ΔH= (—6.57kJ/mol) —0=—6.57kJ/mol，则反应的热化学方程式，故C正确；
D．由图可知，中间体2→中间体3能量差值最大，该步反应的活化能最大，是该反应的决定速率的步骤，故转化过程中的一段时间内，可存在中间体2的浓度大于另外两种中间体的浓度，故D正确；
故选B。
7．（2025·广东深圳·一模）某离子液体的阴离子[CH(CN)2]可以吸收CO2，其可能的两种反应路径如下图所示。
下列说法不正确的是
A．两种路径的总反应不相同 B．路径Ⅱ是主要的反应途径
C．降温能提高平衡时CO2吸收率 D．生成物中既含离子键又含共价键
A【详解】A．反应物相同，经过不同的反应路径，最终生成物相同，均为，总反应均为=，A错误；
B．路径Ⅱ活化能小，反应速率快，故路径Ⅱ是主要的反应途径，B正确；
C．由图可知，该反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，的吸收率提高，C正确；
D．生成物为，其内部含有共价键，离子液体中呈电中性，故离子液体中还含有阳离子，与之间存在离子键，D正确；
故选A。
8．（2025·湖北·三模）东南大学化学化工学院张袁健教授探究Fe—N—C和Co—N—C分别催化H2O2分解的反应机理，部分反应历程如图所示(MS表示吸附在催化剂表面物种；TS表示过渡态)：
下列说法错误的是
A．催化效果：催化剂Co—N—C高于催化剂Fe—N—C
B．Fe—N—C催化：MS1(s)=MS2(s) ΔH=-0.22 eV
C．催化剂Fe—N—C比催化剂Co—N—C的产物更容易脱附
D．Co—N—C和Fe—N—C催化H2O2分解均为吸热反应
B【分析】反应起始于，此时的相对能量设为基准0；在催化剂（或）表面发生吸附，形成吸附在催化剂表面的物种；从图中可知，这一过程能量降低，形成时，相对能量在-2到-1之间（具体数值因催化剂不同有差异），说明该吸附过程是放热过程，降低了体系能量；进一步反应，需要克服一定能量障碍达到过渡态；这一过程中能量升高，对于和催化剂，升高的能量数值不同（对应不同的活化能）；对应的活化能低于，意味着催化时此步反应更容易进行；从过渡态转化为，能量降低，说明这也是一个放热过程；继续反应转化为（产物、吸附在催化剂表面），此过程能量变化情况在图中体现为又一次能量变化，且最终的能量情况与催化剂相关 ，如催化时能量相对较高，更易脱附；总体而言，整个反应历程中，在催化剂表面通过吸附、克服活化能、逐步转化等过程，最终生成产物和，不同催化剂影响反应的活化能和中间态能量，进而影响反应速率和产物脱附等情况。
【详解】A．从图像中可以看到，使用催化剂时反应的活化能低于使用催化剂时的活化能；在化学反应里，活化能越低，反应越容易进行，催化效果也就越好；所以催化剂的催化效果高于催化剂，A正确；
B．催化，图中给出了到放出能量为1.86eV-1.64eV=0.22 eV ，则，B错误；
C．由图像可知，催化时(、)的能量比催化时的能量更高；在化学中，物质的能量越高越不稳定，不稳定的物质其产物就更容易脱附；所以催化剂比催化剂的产物更容易脱附，C正确；
D．因为催化剂只能改变反应的活化能，不能改变反应的热效应，Co—N—C和Fe—N—C催化H2O2分解均为吸热反应，D正确；
综上，答案是B。
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专题06 化学反应中的能量变化和反应机理
考点1 焓变与反应热
1．（2024·广东·高考真题）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．（2023·广东·高考真题）催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。反应历程(下图)中，M为中间产物。其它条件相同时，下列说法不正确的是
A．使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行
B．反应达平衡时，升高温度，R的浓度增大
C．使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡
D．使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大
3．（2025·重庆·高考真题）是一种常见燃料，可以用于火箭助推器。已知：
①
②
③
则 为
A． B． C． D．
4．（2025·北京·高考真题）为理解离子化合物溶解过程的能量变化，可设想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．固体溶解是吸热过程
B．根据盖斯定律可知：
C．根据各微粒的状态，可判断，
D．溶解过程的能量变化，与固体和溶液中微粒间作用力的强弱有关
5．（2024·重庆·高考真题）二氧化碳甲烷重整是资源化利用的重要研究方向，涉及的主要热化学方程式有：
①
②
③
已知键能为，键能为，键能为，则中的碳氧键键能(单位：)为
A． B． C． D．
6.(1) （2025·广东·高考真题）钛单质及其化合物在航空、航天、催化等领域应用广泛。以为原料可制备。将与10.0molTi放入容积为的恒容密闭容器中，反应体系存在下列过程。
编号 过程
(a)
(b)
(c)
(d)
① kJ/mol。
（2）（2025·湖北·高考真题）粉末可在较低温度下还原。回答下列问题：
已知一定温度下：
则的 (用m和n表示)。
（3）（2024·广西·高考真题）二氯亚砜()是重要的液态化工原料。回答下列问题：
合成前先制备。有关转化关系为：
则的 。
（4）（2025·山东·高考真题）利用循环再生可将燃煤尾气中的转化生产单质硫，涉及的主要反应如下：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
反应的焓变 (用含的代数式表示)。
考点二 反应机理
1．（2025·湖南·高考真题）环氧化合物是重要的有机合成中间体。以钛掺杂沸石为催化剂，由丙烯()为原料生产环氧丙烷()的反应机理如图所示。下列说法正确的是
A．过程中Ⅱ是催化剂
B．过程中有极性键和非极性键的断裂和形成
C．过程中元素的化合价发生了变化
D．丙烯与双氧水反应生成环氧丙烷的原子利用率为100%
2．（2025·河北·高考真题）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·黑吉辽蒙卷·高考真题）一定条件下，“”4种原料按固定流速不断注入连续流动反应器中，体系pH-t振荡图像及涉及反应如下。其中AB段发生反应①~④，①②为快速反应。下列说法错误的是
①
②
③
④
⑤
A．原料中不影响振幅和周期
B．反应④：
C．反应①~④中，对的氧化起催化作用
D．利用pH响应变色材料，可将pH振荡可视化
4．（2025·河南·高考真题）在负载的催化剂作用下，可在室温下高效转化为，其可能的反应机理如图所示。
下列说法错误的是
A．该反应的原子利用率为
B．每消耗可生成
C．反应过程中，和的化合价均发生变化
D．若以为原料，用吸收产物可得到
5．（2025·河南·高考真题）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，反应进程中的相对能量变化如图所示(*表示吸附态，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
6．（2025·广东·高考真题）某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上
A．负极反应的催化剂是ⅰ
B．图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低
C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变
D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同
7．（2025·浙江·高考真题）化合物A在一定条件下可转变为酚E及少量副产物，该反应的主要途径如下：
下列说法不正确的是
A．为该反应的催化剂 B．化合物A的一溴代物有7种
C．步骤Ⅲ，苯基迁移能力强于甲基 D．化合物E可发生氧化、加成和取代反应
8．（2024·贵州·高考真题）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
考点一 焓变与反应热
1．（2025·甘肃金昌·三模）乙酸制氢过程发生的反应为Ⅰ．CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g)；Ⅱ．CH3COOH(g)CH4(g)+CO2(g)，能量变化如图所示。某温度下，在管式反应器中发生上述反应，物料在一端连续加入，在管中反应后从另一端流出，下列相关说法错误的是
A．反应Ⅰ是吸热反应，反应Ⅱ是放热反应
B．反应Ⅱ的活化能小，反应速率大
C．使用催化剂不能提高H2的产率
D．适当升高温度可提高H2的产率
2．（2025·海南省直辖县级单位·二模）氰酸()与异氰酸()互为同分异构体，可发生异构化反应，反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是
A．异氰酸的稳定性弱于氰酸B．异构化过程中碳氮之间的化学键发生了变化
C．氰酸的总键能大于异氰酸的总键能 D．升高温度，有利于异构化反应的正向进行
3．（2025·浙江·三模）下列反应的的是
A．铁粉与硫粉反应 B．氯化铵的水解反应
C．软脂酸在人体内的反应 D．双氧水在二氧化锰催化下分解
4．（2025·安徽·三模）固体放入真空恒容密闭容器中，加热至一定温度后恒温，发生下列反应
反应①：
反应②：
已知：键和键的键能分别为、(a、b、c均大于零)。平衡时，测得总压为5.0kPa，其中的分压为0.5kPa．则下列说法不正确的是
A．反应②，反应物的总能量低于生成物的总能量
B．平衡时HI的分解率为
C．断开键所需能量约为
D．若开始放入固体的量增大一倍，达到新平衡时总压增大一倍
5．（2025·福建莆田·二模）以丙烷与氯气在光照下的一氯取代反应探究自由基的稳定性，决速步的能量变化如下图所示：
根据丙烷中氢原子的两种化学环境，预测并实验得到的数据如下表所示：
1-氯丙烷 2-氯丙烷
预期产物比例 75% 25%
实验产物比例 43% 57%
下列有关说法正确的是
A．
B．CH3CH2CH3中-CH3的碳氢键比-CH2-的碳氢键更容易断裂
C．从实验数据证明，丙基自由基更稳定的是
D．可能产生的副产物有
6.（1）（2025·广东深圳·一模）Ag+、Cu2+可形成配离子[Ag(NH3)2]+、[Cu(NH3)4]2+，在化学分析、分离提纯、冶金、电镀等领域有重要应用。配制银氨溶液的总反应为Ag+(aq)+2NH3·H2O (aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+2H2O(1)△H。25℃时，向10mL0.1mol/LAgNO3溶液逐滴加入稀氨水，产生少量白色沉淀，继续滴加稀氨水至沉淀恰好完全溶解为止，制得银氨溶液。测得溶液中Ag+、Ag(NH3)+、[Ag(NH3)2]+的分布分数δ(δ(Ag)=)与lgc(NH3)关系如图所示，其中点P(-3.6，0.40)是曲线a与b的交点。
①已知：Ag+(aq)+NH3·H2O (aq)AgOH(s)+(aq) △H1
AgOH(s)+2NH3·H2O(aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+OH-(aq)+2H2O(l)△H2
总反应的△H= (写出一个代数式即可)。
（2）（2025·广东广州·二模）水煤气变换是重要的化工过程，铁的氧化物可作为该反应的催化剂。
水煤气变换反应：
使用作为反应催化剂，该反应分两步完成：
则 (用和表示)。
（3）（2025·广东·二模）利用液—液萃取法从盐湖卤水(含高浓度Mg2+)中提取Li+引发关注热潮，其中使用最广泛的萃取剂是磷酸三丁酯(以L表示)。
②Fe3+溶于卤水后可发生反应a：Fe3+(aq)+4Cl (aq) (aq) ΔH
已知：
则反应a的ΔH= 。
（4）（2025·广东清远·二模）氮元素是重要的非金属元素，在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。标准摩尔生成焓是指在25℃和101kPa时，由元素最稳定的单质生成1mol纯化合物时的焓变，符号为。已知在25℃和101kPa时，以下物质的标准摩尔生成焓如下表所示。
物质
a
由 ，则 。
考点二 反应机理
1．（2025·北京海淀·三模）苯与液溴反应生成溴苯，反应过程中能量变化示意图如下。下列说法不正确的是
A．可作该反应的催化剂
B．总反应的
C．过程②的活化能最大，决定总反应速率的大小
D．为证明该反应为取代反应，可将反应后的气体直接通入溶液
2．（2025·天津河西·三模）为早日实现“碳中和”、“碳达峰”目标，科学家提出用钌(Ru)基催化剂催化CO2(g)和H2(g)反应生成HCOOH，反应机理如图所示，已知当生成46g液态HCOOH时放出31.2kJ的热量。下列说法正确的是
A．物质Ⅰ为该反应的催化剂，物质Ⅱ、Ⅲ为中间产物
B．反应历程中存在极性键、非极性键的断裂与形成
C．通过CO2(g)和H2(g)反应制备液态HCOOH，每转移1mole-，放出31.2kJ的热量
D．催化剂能降低活化能，加快反应速率，改变反应热，从而提高转化率
3．（2025·北京西城·一模）一定温度下，()在存在下与等物质的量的反应，主要产物为和。、和的物质的量分数随时间的变化如图1所示，反应过程中能量变化示意图如图2所示。
下列说法不正确的是
A．由图1可知，的活化能大于的活化能
B．的过程中，存在键的断裂与形成、键的旋转
C．此温度下，X生成Y的平衡常数小于X生成Z的平衡常数
D．时，各物质的物质的量分数变化可以用来解释
4．（2025·云南大理·二模）Ni可活化C2H6放出CH4，其反应历程如下图所示：
下列关于该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．Ni是该反应的催化剂
D．该反应的热化学方程式为：
5．（2025·山东淄博·三模）已知C2H5Br在NaOH醇溶液中发生的取代反应和消去反应互为竞争，二者反应历程中的相对能量变化如下图所示。下列说法错误的是
A．升高温度对反应历程1更有利
B．NaOH醇溶液中OH-与乙醇分子间形成了氢键
C．C2H5Br发生取代反应或消去反应时，OH-进攻的原子不同
D．NaOH醇溶液中C2H5Br发生消去反应在热力学上更有利
6．（2025·安徽·模拟预测）在作用下，可将转化为，转化历程如下(为固体)所示：
下列说法中错误的是
A．转化中有极性键的断裂和形成
B．转化过程中的成键数目未变化
C．总反应的热化学方程式
D．转化过程中的一段时间内，可存在中间体2的浓度大于另外两种中间体的浓度
7．（2025·广东深圳·一模）某离子液体的阴离子[CH(CN)2]可以吸收CO2，其可能的两种反应路径如下图所示。
下列说法不正确的是
A．两种路径的总反应不相同 B．路径Ⅱ是主要的反应途径
C．降温能提高平衡时CO2吸收率 D．生成物中既含离子键又含共价键
8．（2025·湖北·三模）东南大学化学化工学院张袁健教授探究Fe—N—C和Co—N—C分别催化H2O2分解的反应机理，部分反应历程如图所示(MS表示吸附在催化剂表面物种；TS表示过渡态)：
下列说法错误的是
A．催化效果：催化剂Co—N—C高于催化剂Fe—N—C
B．Fe—N—C催化：MS1(s)=MS2(s) ΔH=-0.22 eV
C．催化剂Fe—N—C比催化剂Co—N—C的产物更容易脱附
D．Co—N—C和Fe—N—C催化H2O2分解均为吸热反应
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