2021届高考中的催化剂问题

高考中的催化剂问题 化学反应速率和化学平衡 ② 了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。 ⑤ 理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反 应速率和化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规 律。 ⑥ 了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和 科学研究领域中的重要作用。  催化剂的相关理论  催化剂对化学反应的影响；  催化剂的活性及影响因素；  催化剂的选择性。 催化剂知识点 1、相关理论： ①有效碰撞： ②条件： ③活化分子： ④活化能: 活化分子的平均能量与所有分子平均能量之差 指能够发生化学反应的碰撞。 指能量较高、有可能发生有效碰撞的 分子。 活化分子的浓度=反应物分子总浓度×活化分子百分数 a.足够高的能量；b.合适的取向 c，P T，催化剂 有效碰撞理论 反应物反应物 生成物生成物 能能 量量 反应过程反应过程 无催化剂过渡态无催化剂过渡态 Ea1 活化能活化能 Ea2 有催化剂过渡态有催化剂过渡态 Ea1 Ea2> Ea3 1、相关理论： 过渡态理论 △H =Ea1-Ea3 1．下列叙述不正确的是( ) A．使用催化剂能够降低化学反应的反应热(△H) B．在其他条件不变时，使用催化剂可以改变化学反应 速率，但不能改变化学平衡状态 C．使用合适的催化剂，活化分子百分数增多，化学反 应速率增大 D．对于可逆反应，催化剂不仅降低正反应的活化能， 也可以降低逆反应的活化能。 A 典型例题 2Cu + O2 2CuO CH3CH2OH + CuO CH3CHO + Cu + H2O 总式: 2CH3CH2OH + O2 2CH3CHO + 2H2O NO+O3 NO2+O2 NO2+O NO+O2 总式：O3 +O 2O2 NO 针对以上反应，谈一谈催化剂的特点 2、催化剂对化学反应的影响 催化剂是在化学反应前后质量和化学性质不变的 物质。 催化剂参与反应，改变了反应的历程。 催化剂的特点 1、已知分解 1 mol H2O2 放出热量 98 kJ，在含少量I－的 溶液中，H2O2的分解机理为： H2O2＋ I－ →H2O ＋IO－ 慢 H2O2＋ IO－→H2O ＋O2＋ I－ 快 下列有关反应的说法正确的是（ ） A．反应的速率与I－的浓度有关 B． IO－也是该反应的催化剂 C．反应活化能等于 98 kJ·mol－1 D．v(H2O2)=v(H2O)=v (O2) A 典型例题 2、 （1）过程Ⅰ中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反应生成 PbSO4的化学方程式是__________________________________ ____________________________________________________________。 Pb + PbO2 + 2H2SO4=2PbSO4+ 2H2O 典型例题 2、 （2）过程Ⅰ中，Fe2+催化过程可表示为： i：2Fe2++ PbO2+4H++SO4 2−＝2Fe3++PbSO4+2H2O ii: …… ①写出ii的离子方程式： ____________________________________。 典型例题 2Fe3＋+Pb+SO4 2- = PbSO4+2Fe2＋ 2、 ②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充 完整。 a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色， 再加入少量PbO2，溶液变红。 b.____________________________________________ _____________________________________________。 典型例题 取a中红色溶液少量，加入过量Pb，充分反应后， 红色褪去。 3、催化剂的活性 指催化剂的催化能力，以单位体积（或质量）催化剂在 单位时间内转化原料反应物的数量来表示。 对同一个反应，不同物质的催化活性是不同的，如双氧 水分解实验， 催化活性：Fe3+ >Cu2+ 想一想：影响催化剂活性的因素有哪些？ ①由上述原理，在铁表面进行NH3的 分解实验，发现分解速率与浓度关系 如图。从吸附和解吸过程分析，c0前 速率增加的原因可能是： c0后速率降低的原因可能是： 1、铁通过对N2、H2吸附和解吸可作为合成氨的固体催化剂。若用 分别表示N2、H2、NH3和固体催化剂，则在固体催化剂表面合成 氨的过程可用下图表示： 随着气相NH3浓度的增加，催化剂的吸附率升高，固相NH3浓度增 加，NH3的分解速率加快 NH3 浓度增大，NH3 分子大大阻碍了N2 ,H2 的解吸 • 总结： • 催化剂固体比表面积的大小，表面上活性中心的性质 和单位表面积上活性中心的数量影响它的催化效果。 • 温度影响催化剂的催化效果。 • pH影响催化剂的催化效果。 合成氨工业生产条件：催化剂：铁触媒 (以铁为主，混合的 催化剂)，温度：400～500℃，压强：30～50MPa。每生成 0.1molNH3放热4.61kJ。 请回答： （1）生产中采用400～500℃的高温，主要原因是什么？ （2）但对于合成氨反应中的铁催化剂，O2、CO、CO2 和 水蒸气等都能使催化剂中毒。如何防止催化剂中毒？ 应用 考虑催化剂的活性 ①理想的催化剂可以大幅度提高目标产物在最终 产物中的比率②用目的反应与副反应速度之比表 示。 4、催化剂的选择性： （2015浙江）乙苯催化脱氢制苯乙烯： （3）在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下 苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数) 示意图如下： ②控制反应温度为600℃的理由是____________。 600℃时，乙苯的转化率和苯乙烯 的选择性均较高。温度过低，反应 速率慢，转化率低；温度过高，选 择性下降。高温还可能使催化剂失 活，且能耗大 典型例题 工业上可用“丙烯氨氧化法”生产丙烯腈，回答下列问题： （1）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈 （C3H3N）和副产物丙烯醛（C3H4O）的热化学方程式如下： ① C3H6(g)+NH3(g)+ 3/2O2(g) C3H3N(g)+3H2O(g) △H= － 515kJ/mol ② C3H6(g)+ O2(g) C3H4O(g)+H2O(g) △H= － 353kJ/mol 两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是 ； 有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是 ； 提高丙烯腈反应选择性的关键因素是 。 两个反应均为放热量大的反应 降温，减压 催化剂 （2）下图为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应 温度为460 ℃ 。低于460 ℃时，丙烯腈的产率______（填“是”或 者“不是”）对应温度下的平衡产率，判断理由是： 高于460 ℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是（ ）（双选， 填标号） A．催化剂活性降低 B．平衡常数变大 C．副反应增多 D．反应活化能增大 不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低 AC 其实 你能为这个世界贡献多少能量 立多少功 完全取决于你的内涵 如果有幸遇到了生命中的催化剂 带你走了一条捷径 虽不那么辛苦 但他终究改变不了你释放的能量 所以，不妨积蓄能量 待到时机成熟时 世界定会因你闪亮 催化剂的感悟