催化剂的重新认识

1、奉化中学 赵俊催化剂，让我再多看你一眼！ 2Cu + O2 = 2CuOCuO + CH3CH2OH Cu + CH3CHO + H2O Cu2CH3CH2OH +O2 2CH3CHO + 2H2O 第一步：第二步：催化剂中间产物中间产物催化剂催化剂：改变反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后没有发生改变。（参与反应!）（17-4-31） 1. 已知：2NaClO3H2O2H2SO4 = 2ClO2O2Na2SO42H2O Cl存在时会催化ClO2的生成。反应开始时在三颈烧瓶中加入少量盐酸，ClO2的生成速率大大提高，并产生微量氯气。该过程可能经两步反应完成，将其补充完整：_(用离子方程式

2、表示)， H2O2Cl2 = 2ClO22H+。2ClO3- + 2Cl- + 4H+ = 2ClO2 + Cl2 + 2H2O为什么催化剂参与反应就能加快反应速率？过渡态理论实验表明，催化剂对化学反应速率有显著影响。催化剂是通过降低反应所需的活化能来增大反应速率的。如图所示，没有催化剂参与的反应，活化能较大，则反应速率较小；而又催化剂参与的反应，活化能较小，则反应速率越大！为探究MnO2的量对H2O2分解催化效果的影响，乙同学分别量取加入容器中，在一定质量范围内，加入不同质量的，测量所得气体体积，数据如表：你的发现：在一定质量范围内，质量越大，反应速率越快 扩散 吸附 活化反应 脱附 扩散0

3、.4g发现1: 发现2：同种等质量的固体催化剂，颗粒越小催化效果越好同一反应，可以使用不同的催化剂 不同催化剂，催化效率不同催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下:I. CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H1 = -53.7 kJmol-1 II.CO2(g)+H2(g) CO(g)+ H2O(g) H2 = + 41.2 kJmol-1 某实验控制CO2和H2初始投料比为1 : 2.2,经过相同反应时间测得如下实验数据:备注Cat

4、.1:Cu/ZnO纳米棒，Cat.2:Cu/ZnO 纳米片；甲醇选择性:转化的CO2中生成甲醇的百分比。T (K)催化剂CO2转化率（）甲醇选择性（）543Cat.112.342.3543Cat.210.972.7553Cat.115.339.1553Cat.212.071.6I. CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H1 = -53.7 kJmol-1 II.CO2(g)+H2(g) CO(g)+ H2O(g) H2 = + 41.2 kJmol-1 T (K)催化剂CO2转化率（）甲醇选择性（）543Cat.112.342.3543Cat.210.972.7553C

5、at.115.339.1553Cat.212.071.6问题1：543K时，Cat.1对反应I、II催化效果相同吗？如果不同，对哪个 反应催化效果更好？为什么？问题2：543K时，Cat.2对反应I、II催化效果相同吗？如果不同，对哪个 反应催化效果更好？为什么？问题3：工业生产中想要得到更多的目标产物CH3OH，选哪一种催化剂？I. CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H1 = -53.7 kJmol-1 II.CO2(g)+H2(g) CO(g)+ H2O(g) H2 = + 41.2 kJmol-1 问题4：在右图中分别画出反应I在无催化剂、 有Cat.1和由Ca

6、t.2三种情况下 “反应过程能量”示意图。问题5：表中CO2 的转化率数据指的是平衡转化率还是非平衡转化率？ 问题6：在543K时，其他条件相同时，使用 Cat.1和Cat.2，在图中画出反应开始 至达到化学平衡状态时CH3OH的产 率与时间关系曲线 T (K)催化剂CO2转化率（）甲醇选择性（）543Cat.112.342.3543Cat.210.972.7553Cat.115.339.1553Cat.212.071.6I. CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H1 = -53.7 kJmol-1 II.CO2(g)+H2(g) CO(g)+ H2O(g) H2 =

7、+ 41.2 kJmol-1 I. CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H1 = -53.7 kJmol-1 II.CO2(g)+H2(g) CO(g)+ H2O(g) H2 = + 41.2 kJmol-1 问题7：在相同的恒容密闭容器、相同起始浓度、相同反应时间段下，使用Cat.1和Cat.2催化时的转化率与温度的、关系如图所示（1）a、b、c、d、e点是否到达平衡状态？（2）在图中描绘出CO2的平衡转化率随温度变化的曲线（3）c点后CO2转化率降低的原因可能有哪些？（4）e点转化率出现突变的原因可能是什么？含碳物质（或其他物质）在催化剂孔中沉积，造成孔径减小，使反

8、应物分子不能扩散进入孔中由高温引起的催化剂结构和性能的变化。杂质吸附在活性中心上，与活性中心作用，变成别的物质 扩散 吸附 活化反应 脱附 扩散I. CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H1 = -53.7 kJmol-1 II.CO2(g)+H2(g) CO(g)+ H2O(g) H2 = + 41.2 kJmol-1 问题8：有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有_A. 使用催化剂Cat.1 B. 使用催化剂Cat.2 C. 降低反应温度 D. 投料比不变，增加反应物的浓度E. 增大CO2和H2的初始投料比C D问题9：既然催化剂不能提高CO2转化为CH3OH平衡转化率，为什么工业生产中却要使用催化剂呢？【试一试】1. 用水吸收NOX的相关热化学方程式如下：反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图所示，在50250范围内随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是_；当反应温度高于380时，NOx的去除率迅速下降的原因可能是_。迅速上升是催化剂活性随温度升高与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大；上升缓慢主要是