專題15反應(yīng)歷程（催化劑與化學(xué)反應(yīng)）圖及分析（圖像13

秒殺A2025年高考化學(xué)選擇壓軸題圖像專項(xiàng)突破秒殺技巧及

專項(xiàng)練習(xí)（解析版）

化學(xué)反應(yīng)機(jī)理（反應(yīng)歷程）圖及分析秒殺思想

模型：特征:許多化學(xué)反應(yīng)，盡管其反應(yīng)方程式很簡單，卻不是基元反應(yīng)，而是經(jīng)由兩

個或多個步驟完成的復(fù)雜反應(yīng)。

基礎(chǔ)1：基元反應(yīng)大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都是分幾步完成的，其中的每一步反應(yīng)都稱為基元反

應(yīng)。對于基元反應(yīng)aA+bB=gG+〃H,其速率方程可寫為v=kc"（A）及（B）（其中女稱為

速率常數(shù)，恒溫下，上不因反應(yīng)物濃度的改變而變化），這種關(guān)系可以表述為基元反應(yīng)的

化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以其化學(xué)計(jì)量數(shù)為指數(shù)的幕的乘積成正比。

基礎(chǔ)2：過渡態(tài)理論:

關(guān)鍵要點(diǎn)分析

①該反應(yīng)的反應(yīng)物為A、B,中間體為C,生成物為D。

②由A、B生成C的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，由C生成D的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，總反應(yīng)為放熱

反應(yīng)。

③第一步為慢反應(yīng)，第二步為快反應(yīng)，決定總反應(yīng)快慢的是第一步反應(yīng)。

模型1:催化劑與化學(xué)反應(yīng)

能有催化劑

量無催化劑

然

反￡1

應(yīng)

物AH生

成

---七一物

0反應(yīng)歷瘴

關(guān)鍵要點(diǎn)分析

①在無催化劑的情況下：Ei為正反應(yīng)的活化能；及為逆反應(yīng)的活化能；Ei一及為此反

應(yīng)的焰變（A4）。

②有催化劑時，總反應(yīng)分成了兩個反應(yīng)步驟（也可能為多個，如模擬演練題1中圖像所

表示的），反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，產(chǎn)物為總反應(yīng)的中間產(chǎn)物，反應(yīng)②為放熱反應(yīng)，總反應(yīng)

為放熱反應(yīng)。

③催化劑的作用：降低昂、E2,但不影響反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)取決于起

點(diǎn)（反應(yīng)物）能量和終點(diǎn)（生成物）能量的相對大小

經(jīng)典例題1：某反應(yīng)過程中體系的能量變化如圖所示，下列說法錯誤的是

A.該反應(yīng)不一定能自發(fā)進(jìn)行

B.Ei為反應(yīng)物的平均能量與過渡態(tài)的能量差，稱為正反應(yīng)的活化能

C.正反應(yīng)的熱效應(yīng)為△H=E「E2,且E2>EI,所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

D.加入合適催化劑，AH不變，Ei、E?也不變

破解：A.由圖象可知A+BC=AB+C,AH<0,但該反應(yīng)燧變AS不一定大于0,所以該反

應(yīng)不一定能自發(fā)進(jìn)行，A項(xiàng)正確；

B.A+BC=AB+C,Ei為反應(yīng)物的平均能量與過渡態(tài)的能量差，即反應(yīng)物成為活化分子所

需的最低能量，就是正反應(yīng)的活化能，B項(xiàng)正確；

C.根據(jù)能量轉(zhuǎn)化圖可知A+BC=AB+C的反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，該反應(yīng)為放

熱反應(yīng)，所以正反應(yīng)的反應(yīng)熱411=一化2田1）=￡1一￡2,E2>EI,AH<0,C項(xiàng)正確；

D.加入合適催化劑可以降低正、逆反應(yīng)的活化能，即Ei、E2均減小，D項(xiàng)錯誤；

答案選D。

經(jīng)典例題2：某科研人員提出HCHO與在羥基磷灰石（HAP）表面催化氧化生成

CO?、HQ的歷程，該歷程示意圖如下（圖中只畫出了HAP的部分結(jié)構(gòu)）

OCa

?C

o0

OH

下列說法正確的是

A.HAP在反應(yīng)過程中的作用是降低反應(yīng)的焰變

B.反應(yīng)過程中過渡態(tài)的能量高于反應(yīng)物的總能量

C.反應(yīng)過程中只有極性共價鍵發(fā)生斷裂與形成

D.根據(jù)圖示信息，CO?分子中的氧原子全部來自。2

破解：A.HAP在該反應(yīng)中作催化劑，不能減低反應(yīng)的焰變，故A錯誤；

B.過渡態(tài)不穩(wěn)定，能量高，故B正確；

C.反應(yīng)過程中既有C-H鍵的斷裂，又有0=0鍵的斷裂，則反應(yīng)過程中既有極性共價

鍵的斷裂，又有非極性共價鍵的斷裂，故C錯誤；

D.根據(jù)歷程示意圖可以看出，CO2分子中的氧原子一個來自氧氣，一個來自甲醛，故

D錯誤；

故選Bo

能力自測

1.由N2O和NO反應(yīng)生成N2和NCh的能量變化如圖所示。下列說法錯誤的是

渡態(tài)

E過

K、

j

/

m

2-

34

N2O(g)+NO(g)\

'K(g)+NO2(g)'

反應(yīng)進(jìn)藉

A.使用催化劑可以降低過渡態(tài)的能量

B.反應(yīng)物能量之和大于生成物能量之和

C.N2O(g)+NO(g)^N2(g)+NO2(g)+139kJ

D.斷鍵吸收能量之和大于成鍵釋放能量之和

【答案】D

【分析】催化劑可以降低活化能，由圖可知反應(yīng)物總能量高于生成物的能量。

【詳解】A.催化劑可以降低活化能，降低過渡態(tài)的能量，A正確；

B.根據(jù)圖象可知，此反應(yīng)的反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，B正確；

C.根據(jù)圖象可知，此反應(yīng)放熱Q=348kJ/mol-209kJ/mol=139kJ/mol,故熱化學(xué)方程式為：

N2(g)+NO2(g)^N2O(g)+NO(g)+139kJ,C正確；

D.△H=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和＜0,斷鍵吸收能量之和小于成鍵釋放能

量之和，D錯誤；

答案選D。

【點(diǎn)睛】催化劑會降低反應(yīng)所需要得活化能，從而能夠加快反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)所需得

時間；對于可逆反應(yīng)也是適用的，但是對于平衡移動和轉(zhuǎn)化率均無影響。

2.由N2O和NO反應(yīng)生成N2和NO2的能量變化如圖所示。下列說法正確的是

7

0

日

?

2

)

8、

A.反應(yīng)物總能量小于生成物總能量

B.斷鍵吸收能量之和大于成鍵釋放能量之和

1

C.N2(g)+NO2(g)=N2O(g)+NO(g)AH=-139kJ-mol-

D.反應(yīng)生成lmolN2時轉(zhuǎn)移2mol電子

【答案】D

【詳解】A.據(jù)圖可知反應(yīng)物的總能量高于生成物總能量，故A錯誤;

B.該反應(yīng)的反應(yīng)物的總能量高于生成物總能量，為放熱反應(yīng)，所以斷鍵吸收能量之和

小于成鍵釋放能量之和，故B錯誤；

C.據(jù)圖可知N2O(g)+NO(g)=N2(g)+NO2(g)的AH=-139kJ-moH,所以

N2(g)+NO2(g)=N2O(g)+NO(g)的AH=139kJ-moH,故C錯誤；

D.根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律可知該反應(yīng)中N2O中N元素被還原生成N2,N元素化合

價由-1價變?yōu)?價，所以生成lmolN2時轉(zhuǎn)移2moi電子，故D正確；

綜上所述答案為D。

3.由NzO和NO反應(yīng)生成N2和NCh的能量變化如圖所示。下列說法正確的是()

A.斷鍵吸收能量之和大于成鍵釋放能量之和

B.反應(yīng)物總能量小于生成物總能量

C.N2O(g)+NO(g)=N2(g)+NO2(g)AH=-139kJ/mol

D.反應(yīng)生成1molN2時轉(zhuǎn)移4mol電子

【答案】C

【詳解】A、反應(yīng)放熱，斷鍵吸收能量之和小于成鍵釋放能量之和，錯誤;

B、反應(yīng)放熱，反應(yīng)物總能量小于生成物總能量，錯誤；

C、根據(jù)圖示，NjOCg)+NO(g)=Nz(g)+N02(g)AH=-139kJ/moL正確；

D、反應(yīng)生成1molN2時轉(zhuǎn)移2mol電子，錯誤；

答案選C。

4.2so2(g)+Ch(g)=2SO3(g)klmol-i能量變化如圖所示。下列說法不正確的是

反應(yīng)過程

A.a<0

B.反應(yīng)物能量之和大于生成物能量之和

C.反應(yīng)物斷鍵吸收能量之和小于生成物成鍵釋放能量之和

D.過程n使用催化劑可以提高SO2的平衡轉(zhuǎn)化率

【答案】D

【分析】由圖可知，反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，加入催化劑，

平衡不移動。

【詳解】A項(xiàng)、反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，為放熱反應(yīng)，則a<0,故A正確；

B項(xiàng)、該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物能量之和大于生成物能量之和，故B正確；

C項(xiàng)、該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物斷鍵吸收能量之和小于生成物成鍵釋放能量之和，故

C正確；

D項(xiàng)、加入催化劑，化學(xué)平衡不移動，S02的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故D錯誤。

故選D。

【點(diǎn)睛】本題綜合考查反應(yīng)熱，注意圖象分析和反應(yīng)熱的理解，以及催化劑對反應(yīng)的影

響是解答關(guān)鍵。

5.已知反應(yīng)NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)的能量變化如圖所示，下列說法正確的是

A.圖中A-B的過程為放熱過程

B.lmolNO2(g)和ImolCO(g)的總能量低于ImolNO(g)和lmolCC)2(g)的總能量

C.lmolNO2和ImolCO斷鍵吸收能量的總和大于ImolNO和Imol形成化學(xué)鍵釋放

能量的總和

D.使用催化劑不會改變該反應(yīng)的反應(yīng)熱

【答案】D

【詳解】A.圖中A-B的過程，能量升高，為吸熱過程，故A錯誤；

B.據(jù)圖可知，lmolNO2(g)和1moicO(g)的總能量高于ImolNO(g)和lmolCC)2(g)的總能

量，故B錯誤；

C.由圖可知為放熱反應(yīng)，則ImolNCh和ImolCO斷鍵吸收能量的總和小于ImolNO和

ImolCO2形成化學(xué)鍵釋放能量的總和，故C錯誤；

D.催化劑改變反應(yīng)的途徑，降低該反應(yīng)的活化能，但不會改變該反應(yīng)的反應(yīng)熱，故D

正確；

故選：D。

6.已知反應(yīng)NCh(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)的能量變化如圖所示，下列說法正確的是

A.圖中A-B的過程為放熱過程

B.ImolNCh和ImolCO斷鍵吸收的能量大于形成ImolNO和ImolCCh成鍵放出的

能量

C.lmolNO2(g)和ImolCO(g)的總能量低于ImolNO(g)和lmolCC)2(g)的總能量

D.該反應(yīng)可以看成將儲存在NCh(g)和CO(g)內(nèi)部的能量以熱能的形式釋放出來

【答案】D

【詳解】A.B比A的能量高，則圖中A-B的過程為吸熱過程，故A錯誤;

B.反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，為放熱反應(yīng)，且熔變等于斷裂化學(xué)鍵吸收的能量

減去成鍵釋放的能量，則ImolNCh和ImolCO斷鍵吸收的能量小于形成ImolNO和

ImolCCh成鍵放出的能量，故B錯誤；

C.反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，為放熱反應(yīng)，則ImolNCKg）和ImolCO（g）的總能

量高于ImolNO（g）和ImolCCMg）的總能量，故C錯誤;

D.為放熱反應(yīng)，則該反應(yīng)可以看成將儲存在NO2（g）和CO（g）內(nèi)部的能量以熱能的形式

釋放出來，故D正確；

故選D。

7.氮?dú)馀c氫氣在催化劑表面經(jīng)歷如圖過程生成氨氣

能量

/kJ1molN(g)+3molH(g)

326,

f1molNH(g)-h2molH(g)

1129389

|1molNH,(g)+1molH(g)

460

13

ymolN,(g)+ymolH,(g)

1molNH〈g)

反應(yīng)歷程

下列說法錯誤的是

A.N2（g）+3H2（g）U2NH2（g）+2H（g）為吸熱反應(yīng)

B.合成氨的熱化學(xué)方程式N2（g）+3H2（g）U2NH3（g）AH=-92kJ-mol1

C.N三N鍵能與3倍H-H鍵的鍵能和大于6倍N-H的鍵能

D.1molNH2（g）能量低于1molNH（g）與1molH（g）能量和

【答案】C

【詳解】A.由圖示知，反應(yīng)物物的總能量高于生成物的總能量，則該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),

故A正確；

B.由圖示知，生成ImolNHj時釋放的熱量為460+389+326-1129=46kJ,貝UImoINz與

3molH2完全反應(yīng)生成2molNH3時放出46kJx2=92kJ熱量，則合成氨的熱化學(xué)方程式

N2（g）+3H2（g）U2NH3（g）AH=-92kJ-mol1,故B正確；

C.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則斷鍵吸收的能量小于成鍵釋放的能量，及N三N鍵能與3倍

H-H鍵的鍵能和小于6倍N-H的鍵能，故C錯誤；

D.由圖知，1molNH2（g）斷開N-H鍵形成1molNH（g）與1molH（g）,吸收能量，則1mol

NH2（g）能量低于1molNH（g）與1molH（g）能量和，故D正確。

故選Co

8.N2和H2在催化劑表面合成氫的微觀歷程及能量變化的示意圖如圖，用60、OQ、

浜）分別表示N2,H2,NH3,已知：N2（g）+3H2（g）MS^2NH3（g）,該反應(yīng)屬于放

熱反應(yīng)，下列說法不正確的是

A.合成氨反應(yīng)中，反應(yīng)物斷鍵吸收的能量大于生成物形成新鍵釋放的能量

B.②一③過程，是吸熱過程

C.③一④過程，N原子和H原子形成了含有極性鍵的NH3

D.合成氨反應(yīng)中，反應(yīng)物總能量大于生成物總能量

【答案】A

【詳解】A.合成氨為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物斷鍵吸收能量小于生成物形成新鍵釋放的能量，

A錯誤;

B.②一③過程，60斷裂為。、o,H-H鍵斷裂為兩個H原子，均為吸熱過程，

B正確；

C.③7④過程，N原子和H原子通過共用電子對形成NH3,N-H是極性鍵，C正確;

D.合成氨為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，D正確。

答案選A。

9.某科研人員提出HCHO與在羥基磷灰石（HAP）表面催化氧化生成CO?、凡0的歷

程，該歷程示意圖如下（圖中只畫出了HAP的部分結(jié)構(gòu)）

OCa

?C

o0

OH

下列說法正確的是

A.HAP在反應(yīng)過程中的作用是降低反應(yīng)的焰變

B.反應(yīng)過程中過渡態(tài)的能量低于反應(yīng)物的總能量

C.反應(yīng)過程中只有極性共價鍵發(fā)生斷裂與形成

D.根據(jù)圖示信息，cc>2分子中的氧原子部分來自5

【答案】B

【詳解】A.HAP在該反應(yīng)中作催化劑，不能減低反應(yīng)的焰變，選項(xiàng)A錯誤；

B.過渡態(tài)不穩(wěn)定，能量高，選項(xiàng)B正確；

C.反應(yīng)過程中既有C-H鍵的斷裂，又有0=0鍵的斷裂，則反應(yīng)過程中既有極性共價

鍵的斷裂，又有非極性共價鍵的斷裂，選項(xiàng)C錯誤；

D.根據(jù)歷程示意圖可以看出，CO2分子中的氧原子一個來自氧氣，一個來自甲醛，選

項(xiàng)D錯誤；

答案選B。

反應(yīng)N2O(g)+NO(g)UN2(g)+NC)2(g)的能量變化如圖所示。下列說法錯誤的是

,

O過渡態(tài)

E

3

Z

7

N2(g)+NO2(g)

反應(yīng)進(jìn)程

A.加壓體系的顏色加深，可利用勒夏特列原理解釋

B.該反應(yīng)逆反應(yīng)的活化能比正反應(yīng)的活化能高

C.20(g)和NO(g)總鍵能小于N2(g)和NO2(g)的總鍵能

D.使用催化劑可降低過渡態(tài)的能量，提高活化分子的百分?jǐn)?shù)

【答案】A

【詳解】A.加壓，平衡不移動，加壓時由于容器體積減小，NO2的濃度增大，體系的

顏色加深，不能用勒夏特列原理解釋，A項(xiàng)錯誤；

B.根據(jù)圖象可知，該反應(yīng)正反應(yīng)的活化能小于逆反應(yīng)的活化能，B項(xiàng)正確；

C.該反應(yīng)的△H=209kJ/mol-348kJ/mol=-139kJ/mol<0,說明反應(yīng)物N2(D(g)和NO(g)的總

鍵能小于生成物N2(g)和NCh(g)的總鍵能，C項(xiàng)正確；

D.使用催化劑可降低反應(yīng)的活化能，即降低過渡態(tài)的能量，使更多的分子成為活化分

子，提高活化分子的百分?jǐn)?shù)，D項(xiàng)正確；

答案選A。

11.某反應(yīng)過程中體系的能量變化如圖所示，下列說法錯誤的是

A.反應(yīng)過程可表示為反應(yīng)物過渡態(tài)生成物

B.Ei為反應(yīng)物的總能量與過渡態(tài)的能量差，稱為正反應(yīng)的活化能

C.正反應(yīng)的熱效應(yīng)AH=Ei-E2c0,所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

D.此圖中逆反應(yīng)的熱效應(yīng)AH=EI-E2<0,所以逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)

【答案】D

【分析】由圖可知反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，則正反應(yīng)放熱，反應(yīng)