第二章 催化劑與催化作用

1、第一章 催化作用與催化劑,1.1 催化作用的定義與特征,1.2 催化反應(yīng)和催化劑的分類,1.3 固體催化劑的組成與結(jié)構(gòu),1.4 對(duì)工業(yè)催化劑的要求,1.1.1催化劑和催化作用的定義,催化劑：一種能夠與反應(yīng)物相互作用，加速反應(yīng)的速率而不改變反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由焓變,且反應(yīng)終結(jié)時(shí)本身保持不變的化學(xué)物質(zhì)。,催化作用：指催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的效應(yīng)。,催化劑加速化學(xué)反應(yīng)的實(shí)例：,2SO2O2=2SO3 ( V2O5),N23H2=2NH3 (Fe催化劑）,1.1.2催化劑的特征:,1.催化劑只能加速熱力學(xué)上可以進(jìn)行的反應(yīng)，而不能加速熱力學(xué)無法進(jìn)行的反應(yīng)。,2. 催化劑只能加速反應(yīng)趨于平衡，不能改變平衡

2、位置。,化學(xué)平衡是由熱力學(xué)決定的：,G - RT1nKP,舉例：,乙苯脫氫制苯乙烯，在600常壓、乙苯與水蒸汽摩爾比為1：9時(shí)，按平衡常數(shù)計(jì)算，達(dá)到平衡后苯乙烯的最大產(chǎn)率為728,問題1：實(shí)際工業(yè)上催化正反應(yīng)、逆反應(yīng)時(shí)為什么往往選用不同的催化劑？,一、對(duì)某一催化反應(yīng)進(jìn)行正反應(yīng)和進(jìn)行逆反應(yīng)的操作條件（溫度、壓力、進(jìn)料組成）往往會(huì)有很大差別，這對(duì)催化劑可能會(huì)產(chǎn)生一些影響。,二、對(duì)正反應(yīng)或逆反應(yīng)在進(jìn)行中所引起的副反應(yīng)也是值得注意的，因?yàn)檫@些副反應(yīng)會(huì)引起催化劑性能變化。,催化作用改變反應(yīng)歷程而改變反應(yīng)速度,反應(yīng)難以進(jìn)行,使合成氨實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn),催化劑改變反應(yīng)歷程意味著,1、催化劑參與反應(yīng)物之間的化學(xué)反應(yīng)

3、 2、通過反應(yīng)歷程改變使化學(xué)反應(yīng)的所需克服的能壘數(shù)值大大減少。 結(jié)果： 催化反應(yīng)相對(duì)常規(guī)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的條件溫和得多，甚至常規(guī)條件下難以發(fā)生的反應(yīng)，在催化劑參與下實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。,問題2：請(qǐng)同學(xué)們舉二個(gè)以上的實(shí)例？,3.催化劑對(duì)加速化學(xué)反應(yīng)具有選擇性,催化劑對(duì)可能進(jìn)行的特定反應(yīng)的選擇催化作用,甲醇氧化反應(yīng)的不同能壘變化示意圖,反應(yīng)產(chǎn)物具有選擇性的主要原因是由于催化劑可以顯著降低主反應(yīng)的活化能，而副反應(yīng)活化能的降低則不明顯,CH3OH+O2=CO2+2H2O,CH3OH+O2=HCHO+2H2O,催化劑選擇性理解：,1、不同催化劑對(duì)特定的反應(yīng)體系有選擇性（機(jī)理選擇性） 2、催化劑因催化劑結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致選擇性 （擴(kuò)散選擇性）,問題3：催化劑的選擇性在工業(yè)上有何意義？,4. 催化劑的壽命,1.2 催化反應(yīng)及催化劑的分類,按催化反