高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)神奇的催化劑課件

神奇的催化劑2019人教、蘇教、魯教版教材歸納催化劑是什么？最新初中人教版催化劑：在化學(xué)反應(yīng)里能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒有發(fā)生變化的物質(zhì)。催化作用：催化劑在化學(xué)反應(yīng)中所起的作用。2019人教版第二冊(cè)

催化劑十分神奇，它能極大地提高化學(xué)反應(yīng)速率（可使反應(yīng)速率增大幾個(gè)到十幾個(gè)數(shù)量級(jí)），而自身的組成、化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后不發(fā)生變化；它和一些反應(yīng)體系的關(guān)系就像鑰匙與鎖的關(guān)系，具有一定的選擇性。酶比一般的催化劑具有更高的選擇性和催化效率，而且是在正常體溫的條件下發(fā)生作用，反應(yīng)條件溫和。催化劑是什么？2019蘇教版第二冊(cè)催化劑是什么？2019魯教版第二冊(cè)

在化工生產(chǎn)中，大多數(shù)反應(yīng)要用到催化劑，如氮?dú)夂蜌錃夂铣砂睔?、二氧化硫氧化制備三氧化硫等。催化劑可以使一些化學(xué)反應(yīng)在較低的溫度條件下取得較高的化學(xué)反應(yīng)速率，從而節(jié)省大量能源，有效地提高化工生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)當(dāng)說，沒有催化劑，就沒有現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)。催化劑在生活中的應(yīng)用也很廣泛。例如，催化劑可以促使汽車尾氣中的一氧化碳和一氧化氮迅速變成無(wú)毒的二氧化碳和氮?dú)猓瑴p輕對(duì)大氣的污染。

不同的催化劑對(duì)于同一化學(xué)反應(yīng)往往有不同的催化效果，因此尋找高效催化劑一直是化工生產(chǎn)和科學(xué)研究的重要課題之一。催化劑是什么？（2023遼寧卷）硫酸工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。(2)鉛室法使用了大容積鉛室制備硫酸(76%以下)，副產(chǎn)物為亞硝基硫酸，主要反應(yīng)如下：NO2+SO2+H2O=NO+H2SO42NO+O2=2NO2(ⅰ)上述過程中NO2的作用為_______。催化劑（2022年湖南）反應(yīng)物(S)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物(P或P·Z)的能量與反應(yīng)進(jìn)程的關(guān)系如下圖所示：下列有關(guān)四種不同反應(yīng)進(jìn)程的說法正確的是()A．進(jìn)程Ⅰ是放熱反應(yīng) B．平衡時(shí)P的產(chǎn)率：Ⅱ>ⅠC．生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D．進(jìn)程Ⅳ中，Z沒有催化作用AD（2024上海）PtF6是極強(qiáng)的氧化劑，用Xe和PtF6可制稀有氣體離子化合物。六氟合鉑酸氙（[XeF]+[Pt2F11]-）的制備方式如圖所示：上述反應(yīng)中的催化劑為____________。A．PtF6B．PtF7-C．F-D．XeF+C2019蘇教版選擇性必修12019人教版選擇性必修1反應(yīng)歷程（反應(yīng)機(jī)理）研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)并不是經(jīng)過簡(jiǎn)單碰撞就能完成的，而往往經(jīng)過多個(gè)反應(yīng)步驟才能實(shí)現(xiàn)。例如，2HI=H2+I2實(shí)際上是經(jīng)過下列兩步反應(yīng)完成的：2HI→H2+2I·2I·→I2

每一步反應(yīng)都稱為基元反應(yīng)，這兩個(gè)先后進(jìn)行的基元反應(yīng)反映了2HI=H2+I2的反應(yīng)歷程。反應(yīng)歷程又稱反應(yīng)機(jī)理。2019魯教版選擇性必修1反應(yīng)歷程（反應(yīng)機(jī)理）

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)稱為基元反應(yīng)。例如，H·+O2·OH+O·即為氫氣與氧氣生成水的反應(yīng)中的一個(gè)基元反應(yīng)。

基元反應(yīng)構(gòu)成的反應(yīng)序列稱為反應(yīng)歷程（又稱反應(yīng)機(jī)理），基元反應(yīng)的總和稱為總反應(yīng)。由幾個(gè)基元反應(yīng)組成的總反應(yīng)也稱復(fù)雜反應(yīng)。因此，平常所寫的化學(xué)方程式是總反應(yīng)的化學(xué)方程式，它只能表示出最初的反應(yīng)物和最終的反應(yīng)產(chǎn)物以及它們之間的化學(xué)計(jì)量關(guān)系。當(dāng)然，也有一些化學(xué)反應(yīng)是反應(yīng)物一步直接轉(zhuǎn)化為反應(yīng)產(chǎn)物的，其總反應(yīng)就是基元反應(yīng)，這類反應(yīng)又稱為簡(jiǎn)單反應(yīng)，如：H++OH-=H2O

事實(shí)上，反應(yīng)不同，反應(yīng)歷程就不相同；同一反應(yīng),在不同條件下的反應(yīng)歷程也可能不同。反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)條件決定著一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)歷程，而反應(yīng)歷程的差別又造成了化學(xué)反應(yīng)速率的不同(2021·廣東卷改編)一定條件下,CH4分解形成碳的反應(yīng)歷程如圖所示。該歷程分______步進(jìn)行,其中,第_____步的正反應(yīng)活化能最大，決定反應(yīng)的快慢。

44（2022?浙江1月）工業(yè)上,以煤炭為原料,通入一定比例的空氣和水蒸氣,經(jīng)過系列反應(yīng)可以得到滿足不同需求的原料氣。④以固體催化劑M催化變換反應(yīng),若水蒸氣分子首先被催化劑的活性表面吸附而解離,能量—反應(yīng)過程如圖10所示。用兩個(gè)化學(xué)方程式表示該催化反應(yīng)歷程(反應(yīng)機(jī)理):步驟Ⅰ:

;步驟Ⅱ:

。M+H2O=MO+H2MO+CO=M+CO22019魯教版選擇性必修1過渡態(tài)理論

基元反應(yīng)H2+Cl·→HCl+H·是Cl·與H2分子碰撞，導(dǎo)致H|—H鍵斷裂、H—Cl鍵形成的過程。研究表明，這個(gè)過程需經(jīng)歷一個(gè)高能量的中間狀態(tài)，此時(shí)形成一種舊鍵沒有完全斷裂、新鍵沒有完全形成的過渡態(tài)H…H…Cl，如圖2-3-6所示。過渡態(tài)的能量與反應(yīng)物的平均能量之差Ea稱為基元反應(yīng)H2+Cl·→HCl+H·的活化能?；罨艿拇嬖谑腔瘜W(xué)反應(yīng)通常需要獲得能量才能實(shí)際發(fā)生的原因。不同的基元反應(yīng)活化能大小不同，因此化學(xué)反應(yīng)速率不同。顯然，活化能越高，反應(yīng)越難發(fā)生。2019魯教版選擇性必修1過渡態(tài)理論2019蘇教版選擇性必修1

催化劑之所以能改變化學(xué)反應(yīng)速率，是因?yàn)樗芨淖兎磻?yīng)歷程，改變反應(yīng)的活化能。如圖2-4所示，圖中實(shí)線和虛線分別表示無(wú)催化劑和有催化劑的反應(yīng)過程中，反應(yīng)物及生成物的能量與活化能的關(guān)系。顯然，有催化劑時(shí)每一次反應(yīng)的活化能比無(wú)催化劑時(shí)反應(yīng)的活化能降低了很多。這就使更多的反應(yīng)物分子成為活化分子，增大了單位體積內(nèi)反應(yīng)物分子中活化分子的數(shù)目，從而增大了化學(xué)反應(yīng)速率。

催化劑能夠同等程度地改變正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率，因此，它對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)沒有影響。也就是說，催化劑不能改變達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的反應(yīng)混合物的組成，但是，使用催化劑能改變反應(yīng)達(dá)到平衡所需的時(shí)間。2019人教版選擇性必修1過渡態(tài)理論（2024年甘肅）甲烷在某含Mo催化劑作用下部分反應(yīng)的能量變化如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是C（2021·湖南卷，14）

鐵的配合物離子(用[L-Fe-H]+表示)催化某反應(yīng)的一種反應(yīng)機(jī)理和相對(duì)能量的變化情況如圖6甲和乙所示:下列說法錯(cuò)誤的是A.該過程的總反應(yīng)為HCOOHCO2↑+H2↑B.H+濃度過大或者過小,均導(dǎo)致反應(yīng)速率降低C.該催化循環(huán)中Fe元素的化合價(jià)發(fā)生了變化D.該過程的總反應(yīng)速率由Ⅱ→Ⅲ步驟決定B2019魯教版選擇性必修1過渡態(tài)理論（2024江蘇）一定條件下，將氮?dú)夂蜌錃獍磏(N2):n(H2)=1:3混合勻速通入合成塔，發(fā)生反應(yīng)

。海綿狀的α-Fe作催化劑，多孔Al2O3作為α-Fe的“骨架”和氣體吸附劑。②Al2O3含量與α-Fe表面積、出口處氨含量關(guān)系如圖所示。Al2O3含量大于2%，出口處氨含量下降的原因是

。

多孔Al2O3可作為氣體吸附劑，含量過多會(huì)吸附生成的NH3，Al2O3含量大于2%時(shí)，α-Fe表面積減小，反應(yīng)速率減小，產(chǎn)生NH3減少。

催化作用的特點(diǎn)2019蘇教版選擇性必修12019人教版選擇性必修12019魯教版選擇性必修1催化作用的特點(diǎn)

催化劑具有選擇性，某種催化劑對(duì)某一反應(yīng)可能是活性很強(qiáng)的催化劑，但對(duì)其他反應(yīng)就不一定具有催化作用。例如，乙烯與氧氣可發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng)：

對(duì)于乙烯與氧氣的反應(yīng)，研究人員開發(fā)了一種銀催化劑，它能加快第一個(gè)反應(yīng)（主反應(yīng)），而對(duì)第二個(gè)反應(yīng)（副反應(yīng)）影響較小。根據(jù)這一特性，可以通過選擇催化劑來(lái)調(diào)控反應(yīng)，使生成環(huán)氧乙烷的反應(yīng)加快，從而提高這種重要的化工原料的生產(chǎn)效率。

催化劑的活性除了與自身成分有關(guān)外，還受到粒徑、合成方法等因素以及反應(yīng)溫度、壓強(qiáng)等條件的影響。通常，催化劑發(fā)揮作用需要維持在活性溫度范圍內(nèi)。此外，有些物質(zhì)的存在會(huì)使催化劑明顯失效，這種現(xiàn)象稱為催化劑中毒。2024年江蘇C(2020年全國(guó)Ⅲ卷)二氧化碳催化加氫合成乙烯是綜合利用CO2

的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。回答下列問題:(4)二氧化碳催化加氫合成乙烯反應(yīng)往往伴隨副反應(yīng)，生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烴。一定溫度和壓強(qiáng)條件下，為了提高反應(yīng)速率和乙烯選擇性，應(yīng)當(dāng)________________等。選擇合適催化劑總結(jié)歸納1.催化劑是重要的化學(xué)反應(yīng)（外在）條件，其對(duì)化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控有著重要意義。2.催化劑通過參與反應(yīng)改變化學(xué)反應(yīng)歷程；3.通過改變反應(yīng)活化能來(lái)改變反應(yīng)速率；4.催化劑不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)，不能改變平衡的轉(zhuǎn)化率。但在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，為提高生產(chǎn)效率，經(jīng)常未平衡就進(jìn)行后續(xù)反應(yīng)，此時(shí)催化劑的使用能加快反應(yīng)速率，提高單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率（產(chǎn)率）；5.在給定條件下反應(yīng)物之間如果同時(shí)發(fā)生多個(gè)反應(yīng)，選擇適當(dāng)?shù)拇呋瘎┠芴岣叻磻?yīng)的選擇性，從而提高目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率。決定反應(yīng)速率是活化能E1總結(jié)歸納

影響催化劑活性的因