2020高中化学化学反应机理和催化剂
高中有机化学反应类型与反应机理
细说高中有机反应类型和反应机理纵观近几年高考,有机化学的比重相对稳定,都在二十几分,所涉及到的知识点主要为有机物官能团的性质(选择题)、有机反应类型的判断、有机结构、有机推断及有关计算。
而有关有机反应类型的判断,官能团性质的考查是学生错误率较高的知识点。
那么,如何有效地进行复习呢?我们知道,有机反应不同于无机反应,概念间有交叉,也有包含与被包含关系,有的反应类型较难判定。
若掌握了有机反应机理,则反应类型的判断以及官能团的性质就迎刃而解了。
一.反应类型:取代;加成;消去;氧化;还原;加聚;缩聚;酯化;水解;显色反应二.反应机理:1.取代反应-----等价替换(有进有出)a.定义:有机物分子中的某些原子或原子团,被其它的原子或原子团所代替的反应。
b.类型:烃的卤代、烃的硝化(磺化)、醇分子间脱水、醇与HX反应、酚的卤代、酯化(皂化)、水解(卤代烃、酯、二糖、多糖、蛋白质)、有机酸酐c.条件:①X2单质------ 烃的卤代、苯的同系物侧链卤代:光照苯的同系物苯环卤代:常温、铁屑;②浓溴水 ------ 酚的苯环卤代(邻、对位);③浓硫酸、加热------酯化、分子间脱水、醇与HX反应;④水解----- 氢氧化钠水溶液共热或稀硫酸共热或酶;⑤碱石灰、加热-------羧酸盐(去羧反应):2. 加成反应---开键加合(只进不出)a.定义:有机分子里不饱和的碳原子跟其它原子或原子团直接结合生成别的物质。
b.类型:烯、炔、二烯烃等不饱和烃的加成,苯和苯的同系物的加成,醛、酮的加成,油酸的氢化,油脂的硬化。
c.对象:加H2O、加X2、H2、HX、HCN等d.注意:①卤素可用水溶液,也可用溴的CCl4或者单质气体;②与H2加成一般用Ni作催化剂,对碳氧双键的加成中学阶段只限醛、酮,而不考虑羧基、酯基;③氢化反应的产物中碳的“架”或“环”不变,因此可根据氢化产物回推原来有机物的碳架或碳环;⑤与卤素、卤化氢的加成为分子式中羟基的引入提供先决条件。
(完美版)高中有机化学催化剂应用总结
(完美版)高中有机化学催化剂应用总结引言有机化学催化剂是一种广泛应用于有机化学反应中的重要工具。
它们可以提高反应速率,减少能量消耗并改善反应产率。
本文总结了高中有机化学中常见的催化剂及其应用情况,旨在帮助我们更好地理解和应用这些催化剂,提高有机化学实验的效果。
催化剂分类与应用金属催化剂1. 铂族金属催化剂(如铂、钯、铑等)在氢化反应中起到重要作用。
它们能催化烯烃、炔烃与氢气的加成反应,将不饱和化合物还原成饱和化合物。
2. 镍催化剂常用于氢解反应和还原反应,如将芳香烃还原为醇类化合物。
3. 钯催化剂广泛应用于羧酸酯和芳香酰胺的转化反应中,将它们转化为醛、醇或酸等化合物。
有机催化剂1. Lewis酸类催化剂在酯化反应中起到重要作用,如三氟化硼(BF3)催化醇与酸反应生成酯类化合物。
2. 硫酸催化剂常用于酸催化的醇与脂类化合物生成醚类化合物。
酶催化剂酶是一类天然的催化剂,广泛存在于生物体中。
例如,酶催化剂葡萄糖氧化酶可使葡萄糖氧化为葡萄糖酸。
催化剂的影响与注意事项1. 催化剂的选择和使用条件对反应的效果影响很大,需要根据反应的特点选择合适的催化剂。
2. 催化剂的使用过程中要注意催化剂的浓度、反应温度、反应时间等因素,以确保反应的高效进行。
3. 催化剂的再生利用与废弃物处理也是需要考虑的问题,要合理利用资源并减少环境污染。
结论有机化学催化剂在高中有机化学实验中具有重要的应用价值。
通过合理选择和使用催化剂,可以提高反应效率、降低反应成本和能量消耗,从而实现可持续发展的目标。
> 注意:本文所述催化剂的应用情况仅是一般性总结,具体应用需参考相关学科和实验教材的指导。
2024届高三化学二轮复习+催化剂-化学反应历程++课件
【历程】催化剂 Cu 先反应后又生成 : Cu→CuO→Cu
【典例10】 用 NaCIO3、 H2O2 和稀硫酸制备 CIO2 ,反应开始时加入少量盐酸 ,CIO2 的生 成速率大大提高 ( CI- 对反应有催化作用 ) 。 该过程可能经两步反应完成 , 将其补充完整 : ① _____________________________( 用离子方程式表示 ); ② H2O2 + CI2 =2CI- +O2 + 2H+
能量最高的状态
∆H=E1-E2 =正反应活化能-逆反应活化能<0
∆H=E2-E1 >0
✔
A.反应过程可表示为 A +BC→[A…B…C] → AB +C
(反应物) (过渡态)
(生成物)
✔ B.E1为反应物的能量与过渡态的能量差,称为正反应的活化能
✔ C.正反应的热效应为ΔH=E1−E2,且E2>E1,所以正反应为放热反应
【答案 】 Mn2+ 对反应 O2 + 2H2SO3=2H2SO4 的反应有催化作用
8-催化剂、中间产物的判断、催化剂浓度与速率关系
【典例】已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ。在含少量I-的溶液中,H2O2分解
的机理为: H2O2+I-―→H2O+IO- 慢 H2O2+IO-―→H2O+O2+I- 快
曲线 , 并标明编号。
温度相同 I,II相比,其转化率相同,反应时间 I>II
比表面积
大速率快 转化率 相同
II,III相比,其转化率III<II,反 应时间III<II
比表面积 相同温度 高速率快 转化率
II>III
所用 考点
高中化学选修化学反应原理知识点总结
高中化学选修化学反应原理知识点总结指单位时间内反应物浓度的变化量。
2.速率常数(k):反应速率和反应物浓度的关系式为v=k[A]^m[B]^n,其中m和n为反应物的反应级数,k为速率常数。
3.影响反应速率的因素:温度、浓度、催化剂、表面积等。
二、反应机理1.反应机理:反应过程中分子之间的相互作用和反应的具体过程。
2.反应中间体:反应过程中生成的短暂存在的中间物质。
3.反应活化能:反应物转化为反应产物所需要的最小能量。
三、反应平衡常数1.反应平衡常数(K):反应物和产物在反应平衡时的浓度比。
2.平衡常数与反应物浓度的关系式:K=[C]^c[D]^d/[A]^a[B]^b,其中a、b、c、d为反应物和产物的化学计量数。
3.影响平衡常数的因素:温度、压力、浓度等。
四、化学平衡1.化学平衡:反应物和产物浓度不再发生变化的状态。
2.平衡常数与化学平衡的关系式:K=产品浓度之积/反应物浓度之积。
3.化学平衡的移动:通过改变反应物浓度、温度、压力等条件可以使化学平衡向产物或反应物方向移动。
化学反应速率是用来衡量反应快慢的指标,它表示单位时间内反应物或生成物的物质量变化。
速率可以通过单位时间内反应浓度的减少或生成物浓度的增加来表示,计算公式为v=Δc/Δt(υ:平均速率,Δc:浓度变化,Δt:时间),单位为XXX)。
影响速率的因素包括决定因素(反应物的性质)和条件因素(反应所处的条件)。
对于固体和液体参与的反应,由于压强的变化对浓度几乎无影响,可以认为反应速率不变。
惰性气体对速率的影响取决于反应体系的恒温恒容或恒温恒体状态。
在恒温恒容状态下,充入惰性气体会使总压增大,但各分压不变,各物质浓度不变,因此反应速率不变。
在恒温恒体状态下,充入惰性气体会使体积增大,各反应物浓度减小,反应速率减慢。
化学平衡是指一定条件下,可逆反应进行到正逆反应速率相等时,组成成分浓度不再改变,达到表面上静止的一种“平衡”状态。
化学平衡的特征包括逆、等、动、定、变。
高中化学教案:催化剂的种类和作用机制
高中化学教案:催化剂的种类和作用机制一、催化剂的种类及其作用机制催化剂是指能够加速化学反应速率,但自身不被消耗的物质。
它们在现代工业生产和日常生活中发挥着重要的作用。
本文将介绍催化剂的种类以及它们的作用机制。
1. 金属离子催化剂金属离子是一类常见的催化剂,可分为均相和非均相两种。
均相催化剂通常溶于溶液中,而非均相催化剂则以固体形式存在。
(1)均相催化剂:其中最具代表性的是过渡金属离子阴阳离子配合物。
例如,铁离子可以促使氧气与还原物质发生反应,并提高反应速率。
此外,铜、钛等金属离子也具有类似的效果。
(2)非均相催化剂:这类催化剂通常存在于固体表面上,由多孔物质如氧化物或硅胶构成。
它们通过吸附反应参与者并提供适当的条件来促进反应进行。
典型例子包括二氧化钛(TiO2)、三氧化二铁(Fe2O3)等。
2. 酶类催化剂酶是生物体内的一类特殊蛋白质,能够催化和调控生物体内的各种化学反应。
它们在保持身体正常运作方面起着关键作用。
酶具有高度的专一性,只针对特定底物发挥作用。
例如,淀粉酶只能加速淀粉的分解,而不能加速其他多糖分子的降解。
这一特点使得酶成为高效、选择性好的催化剂。
3. 人工合成催化剂随着科技进步,人们逐渐开发出了各种新型催化剂。
这些人工合成催化剂通常由过渡金属或稀土元素配合物构成,其结构和组成可以通过人为设计进行调整。
人工合成催化剂不仅可以提高某些反应的速率和选择性,还具备很强的抗氧化和耐蚀性能。
这些特性使得它们在工业生产中起到至关重要的作用。
二、催化剂作用机制1. 喉径限制对于液相反应来说,在反应进程中可能存在某些物质难以满足适当的几何排列,从而限制了反应速率。
催化剂能够提供合适的环境,将反应参与者组织在一起并促使其发生相互作用。
2. 电子效应催化剂通过吸附和解离分子中的氢原子或电子对来改变反应物质的电子结构。
这种电子效应能够影响化学键的断裂和形成,从而加速反应。
3. 交换作用催化剂可以嵌入到化学反应中,并与反应物质之间进行交换作用。
有关“反应历程”题的考向全扫描
知识篇高考命题新动向高考理化2021年6月有天“反应历程汀题的耆同至扫掘■江苏省苏州高新区第一中学姚明站2020年版普通高中《化学课程标准》中明确指出:知道化学反应是有历程的,认识基元反应活化能对化学反应速率的影响;知道催化剂可以改变反应历程,对调控化学反应速率具有重要意义。
近几年多套高考试题中涉及有关反应历程的考査,有如下常见的几种考査方向。
考向一:识别催化反应历程图侧f碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。
碱式氯化铜有多种制备方法,其中一种方法:先制得CuCl2,再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。
Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2,Fe卄对该反应有催化作用,其催化原理如图1所示。
M'的化学式为____o解析:由催化原理示意可知,Fe”对该反应有催化作用,该过程的总反应为2C u+O2 +4H+=2C u2++2H20o Cu元素的化合价升高,则M中Fe元素的化合价降低,可知M'的化学式为Fe”。
答案:Fe*备考提示:对于反应历程图的分析,最基本的是判断反应物、生成物以及催化剂。
一般情况下,催化剂在反应历程图中是以完整的循环出现,即该物质先参加反应后又生成,反应前后质量和化学性质均不变;反应物则是通过一个箭头进入整个历程的物质;生成物一般是通过一个箭头最终脱离整个历程的物质;而上一步反应的生成物又为下一步反应的反应物的是反应中间体。
考向二:应用催化反应历程图1W2co2/hcooh循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。
HCOOH催化释氢。
在催化剂作用下,HCOOH分解生成CO2和日2,可能的反应机理如图2所示。
(1)HCOOD催化释氢反应除生成CO2外,还生成____(填化学式)。
(2)研究发现:其他条件不变时,以HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢的效果更佳,其具体优点是O解析:由反应历程循环图可知,HCOOH 生成HCOCT和H+分别与催化剂结合,在催化剂表面HCOCT分解生成CO2和,之后在催化剂表面和第一步产生的H+反应生成Hz,即反应历程为HCOOH= HCOO-+H+,HCOO-^CO2牛+H-, H~+H+H2牛,总反应为HCOOH co2f+见仁根据分析可知,HCOOD可以产生HCOCT和D+,所以最终产物为CO2和HD(H-与D+结合生成),第(1)问还生成HD即氢气;HCOOK是强电解质,比HCOOH更容易产生浓度较大的HCOCT和K+,从而更快地产生KH,KH可以与水反应生成H2和KOH,生成的KOH 可以吸收分解产生的CO"从而使氢气更纯净,所以具体优点是:提高释放氢气的速率,提高释放出氢气的纯度。
2024年高中有机化学反应拓展:基本反应及机理
2024年高中有机化学反应拓展:基本反应及机理有机反应主要分为【1】自由基反应; 【2】离子型反应; 【3】协同反应,这三种基本反应类型。
这每大块如果要讲 得清清楚楚的话,文章篇幅那就会飚到万字论文级的了,因 此笔者只在此做简要介绍。
可以先看看下图的 Mind Map, 笔者下文的思路就按照这个来。
By:小分子团水初中我们判断一个反应的原则是有没有新物质生成,高中更 进一步,有没有旧化学键的断裂和新化学键的生成。
有机物 一般是 C 、H 、N 、O 等原子通过共价键连接的。
共价键如何 断裂和有机反应类型息息相关。
均裂→A·+B·)亲电加成亲电反应有机反应-离子型反应 (A:B —→A++B -)异裂亲核取代协同反应亲电取代亲核加成自由基反应 (A:B亲核反应人【自由基反应】上文提到的自由基反应和均裂反应有关,均裂反应是指:共价键断裂时原成键的一对电子平均分给2个原子或基团,共用电子对各取一半形成了自由基。
比如甲烷和氯气在光照下的反应是一种自由基取代反应。
【自由基取代反应】这里不妨用甲烷和氯气的反应举例,谈谈自由基取代反应机理,自由基取代反应是一种链式反应分为链引发、链增长、链终止三个阶段。
在光照条件下,一当量的氯气分子发生均裂反应,形成了2个氯自由基,此过程称为链引发阶段;氯自由基电负性大,反应活性高,结合甲烷的氢原子生成氯化氢和碳碳自由基,碳自由基继续和氯分子反应,继续生成高活性的氯自由基和产物氯甲烷,此过程得到了氯取代产物,同时也生成了能够继续反应的氯自由基,这过程为链增长阶段。
最后氯自由基结合成氯分子不在为非作歹,其他自由基也嫁鸡随鸡嫁狗随狗变成了稳定分子,没有新的自由基产生,达到链终止阶段。
链引发链增长By: 链终止小分子团水【自由基加成反应】溴化氢的与不对称烯烃加成反应是一类亲电加成反应(本文后面会提及这个类反应)一般是符合马氏规则的(Markovnikov principle), 但是自由基加成反应得到的是 反马氏产物。
催化剂的原理
催化剂的原理催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质,而不会被反应消耗的物质。
催化剂的应用在化工、生物、环境等领域中起着至关重要的作用。
催化剂的原理是通过降低反应的活化能,从而促进反应的进行。
本文将从催化剂的定义、分类、作用原理和应用领域等方面进行详细介绍。
首先,催化剂根据其物理状态可以分为固体催化剂、液体催化剂和气体催化剂。
固体催化剂是指以固体形式存在的催化剂,如金属氧化物、金属和金属合金等;液体催化剂是指以液体形式存在的催化剂,如酶类催化剂、有机溶剂等;气体催化剂是指以气体形式存在的催化剂,如氧气、氮气等。
不同的催化剂在反应中起着不同的作用,但其原理都是相似的。
其次,催化剂的作用原理是通过提供新的反应路径,降低反应的活化能,从而加速反应速率。
催化剂与反应物之间会发生化学吸附,形成活化复合物,使得反应物分子之间的距离缩短,有利于反应的进行。
此外,催化剂还可以改变反应物的电子结构,使其更容易发生化学反应。
催化剂在反应结束后可以重新参与其他反应,因此可以在多次反应中发挥作用。
催化剂的应用领域非常广泛,例如在化工工业中,催化剂被广泛应用于合成氨、合成甲醇、裂解石油等重要工艺中,大大提高了反应速率和产物收率;在生物领域中,酶类催化剂在生物合成、生物降解等方面发挥着重要作用;在环境保护领域中,催化剂被用于净化废气、废水处理等环境治理工程中,起到减少污染物排放的作用。
总之,催化剂作为一种能够加速化学反应速率的物质,在化工、生物、环境等领域中具有重要的应用价值。
通过降低反应的活化能,催化剂能够提高反应速率、改善产物收率、节约能源等,对于促进工业生产、改善环境质量等方面都起着重要作用。
因此,对催化剂的原理和应用进行深入研究,对于推动科技进步、促进经济发展具有重要意义。
高中化学催化剂作用机理的研究
高中化学催化剂作用机理的研究在高中化学的学习中,催化剂是一个十分重要的概念。
它就像是化学反应中的“魔法助手”,能够神奇地改变反应的速率,却在反应结束时自身的质量和化学性质不变。
那么,催化剂到底是如何发挥这种神奇作用的呢?这背后隐藏着怎样的机理呢?让我们一起来深入探究一下。
催化剂之所以能够加速化学反应,主要是通过降低反应的活化能来实现的。
活化能就像是化学反应中的一道“门槛”,只有反应物具有足够的能量,跨越了这道门槛,反应才能顺利进行。
而催化剂的作用,就是巧妙地降低了这道门槛的高度,使得更多的反应物分子能够拥有足够的能量来发生反应。
为了更形象地理解这一点,我们可以想象一个场景:有一堆货物需要搬到一个高台上,直接把货物搬上去需要很大的力气(对应高的活化能),但是如果在高台旁边放置一个斜坡(催化剂),那么搬运货物就会变得轻松许多,更多的人能够完成这个任务(更多的反应物分子能够发生反应)。
催化剂降低活化能的方式有多种。
一种常见的方式是通过提供一个新的反应途径来实现。
比如,在某些反应中,催化剂能够与反应物形成中间产物,这个中间产物具有更低的活化能,从而使得反应能够更快速地进行。
以过氧化氢的分解为例,在没有催化剂的情况下,过氧化氢分解的反应比较缓慢。
但是当加入二氧化锰作为催化剂时,情况就大不一样了。
二氧化锰先与过氧化氢反应生成锰离子和过氧羟基离子,然后过氧羟基离子再分解生成氧气和水。
这个新的反应途径所需要的活化能比直接分解过氧化氢要低得多,因此反应速率大大加快。
另一种方式是催化剂通过改变反应物的吸附和解吸过程来影响反应速率。
在一些多相催化反应中,催化剂表面的活性位点能够吸附反应物分子,使其在表面上的浓度增加,从而增加了反应物分子之间相互碰撞和发生反应的机会。
同时,催化剂还能够促进反应产物的解吸,防止产物在表面上的积累,从而保持催化剂的活性。
例如,在合成氨的反应中,铁催化剂表面能够吸附氮气和氢气分子。
氮气分子在催化剂表面发生解离吸附,形成氮原子,然后氮原子与吸附的氢原子结合生成氨分子。
2020高中化学选修四化学反应原理书本知识归纳总结填空题附答案
1.人们把能够发生有效碰撞的分子叫做,有效碰撞可以认为是发生化学反应的充要条件。
〖X4-绪言03〗2.有没有这样的反应,温度对其反应速率几乎没有影响,其活化能接近于零?。
若有,请举例说明。
〖X4-绪言04〗3.焓(H)是与有关的物理量,在化学实验和生产中,通常遇到的反应是在中进行的,反应条件是恒压,此时反应的热效应等于。
〖X4-02〗4.书写热化学方程式必须注明温度和压强,如果没有注明,默认的温度和压强是:〖X4-03〗5.某反应的ΔH=-241.8kJ/mol,其中的“每摩尔”指的是。
〖X4-04〗6.在中和反应反应热测定实验中,盐酸的浓度是0.50mol/L,为什么NaOH溶液的浓度是0.55 mol/L,。
〖X4-05〗测盐酸温度的温度计要用水冲洗干净,冲洗液是否也要倒入反应的小烧杯中?7.我国目前使用的主要能源是化石燃料,〖X4-08〗化石燃料包括,它们的蕴藏量有限,且不能再生,最终会枯竭。
解决的办法是。
8.乙烷、乙烯、乙炔的燃烧热分别是ΔH1、ΔH2、ΔH3,它们由大到小的顺序为:。
〖X4-07〗9.太阳能的利用,一般是把太阳辐射能先转化成,再加以利用〖X4-09〗10.氢能的优点是、、,缺点是,氢已用作火箭和燃料电池的燃料。
〖X4-09〗11.甲烷的燃烧热为890.31 kJ/mol,而氢气的燃烧热只有285.8kJ/mol,为什么说氢能的燃烧热值高?。
〖X4-09〗12.化学反应的反应热只与反应的有关,而与反应的无关,这就是盖斯定律。
盖斯是哪个国家的化学家?〖X4-11〗13.研究浓度对反应速率的影响,在锥形瓶内各盛有2g锌粒然后分别加入等体积不同浓度的稀硫酸,可以比较,也可以比较,而得出实验结论。
〖X4-18〗14.研究浓度对反应速率的影响,还可以用不同浓度的草酸与等浓度的酸性KMnO4溶液反应,记录而得出实验结论,〖X4-20〗反应的化学方程式为15.研究温度对反应速率的影响,应先用两支试管各加入5 mL0.1 mol/L的Na2S2O3溶液,另取两只试管各加入5 mL0.1 mol/L的稀硫酸,分成两组(各有一支盛有Na2S2O3和稀硫酸的试管),一组放入冷水中,另一组放入热水中,一段时间后再混合并搅拌。
高中化学专题14 化学反应原理综合-2020年高考化学真题与模拟题分类训练(学生版)
专题14 化学反应原理综合1.(2020年新课标Ⅰ)硫酸是一种重要的基本化工产品,接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+12O2(g)钒催化剂−−−−→SO3(g) ΔH=−98 kJ·mol−1。
回答下列问题:(1)钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为:_________。
(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa 压强下,SO2平衡转化率α 随温度的变化如图所示。
反应在5.0MPa、550℃时的α=__________,判断的依据是__________。
影响α的因素有__________。
(3)将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的气体通入反应器,在温度t、压强p条件下进行反应。
平衡时,若SO2转化率为α,则SO3压强为___________,平衡常数K p=___________(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(4)研究表明,SO2催化氧化的反应速率方程为:v=k(′αα−1)0.8(1−nα')。
式中:k为反应速率常数,随温度t 升高而增大;α为SO2平衡转化率,α'为某时刻SO2转化率,n为常数。
在α'=0.90时,将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程,得到v~t曲线,如图所示。
曲线上v 最大值所对应温度称为该α'下反应的最适宜温度t m 。
t<t m 时,v 逐渐提高;t>t m 后,v 逐渐下降。
原因是__________________________。
2.(2020年新课标Ⅱ)天然气的主要成分为CH 4,一般还含有C 2H 6等烃类,是重要的燃料和化工原料。
高中化学无机反应中的特征反应及常见的催化剂
一、无机反应中的特征反应1.与碱反应产生气体(1)(2)铵盐:OH NH NH 234+↑−→−+碱2.与酸反应产生气体(1)(2)()()()2332222332H H H CO HCO CO S HS H S SO HSO SO +++------⎧−−→↑⎪⎪−−→↑⎨⎪−−→↑⎪⎩化合物3.Na 2S 2O 3与酸反应既产生沉淀又产生气体: S 2O 32-+2H +=S ↓+SO 2↑+H 2O4.与水反应产生气体⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧↑+=++↑+=++↑−−→−-232222222232222H SiO Na O H NaOH Si H NaAlO O H NaOH Al H Si Al OH、单质⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧↑↑−−→−↑−−−→−⎪⎩⎪⎨⎧↑↑−−→−↑↑−−−→−⎪⎩⎪⎨⎧↑↑−−→−↑−−−→−↑−−→−2222222222342342342NO SO SO S CO NO CO SO C NO NO SO H HNO SO H HNO SO H HNO SO H HCl 、、、非金属、金属单质浓浓浓浓浓(1)单质(2)化合物5.强烈双水解6.既能酸反应,又能与碱反应(1)单质:Al(2)化合物:Al 2O 3、Al(OH)3、弱酸弱碱盐、弱酸的酸式盐、氨基酸。
7.与Na 2O 2反应8.2FeCl 3+H 2S=2FeCl 2+S ↓+2HCl9.电解10.铝热反应:Al+金属氧化物金属+Al 2O 3−−→−高温11. Al 3+Al(OH)3AlO 2-12.归中反应:2H 2S+SO 2=3S+2H 2O4NH 3+6NO 4N 2+6H 2O −−→−催化剂⎪⎩⎪⎨⎧↑+=+↑+=+22222422222O HF O H F H NaOH O H Na ()()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧↑+=+↑+↓=+↑+↓=+↑+=+22222232323222322222326233422H C OH Ca O H CaC S H OH Al O H S Al NH OH Mg O H N Mg O NaOH O H O Na ()()()()()⎪⎩⎪⎨⎧↓−−→−↓+↑−−→−↓+↑−−→−-----+32322323233222OH Al AlO OH Al S H HS S OH Al CO HCO CO Al O H OH O H 与⎪⎩⎪⎨⎧+↑−−→−+↑−−→−NaOH O CO Na O OH CO 232222()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧↑+↑+−−→−↑+−−→−↑+↑−−→−22232222H Cl NaOH NaCl O Al O Al O H O H 电解电解电解溶液熔融⎩⎨⎧+→+铝热反应盐金属盐金属.2.113.置换反应:(1)金属→金属(2)金属→非金属(3)非金属→非金属(4)非金属→金属14、一些特殊的反应类型:⑴化合物+单质 化合物+化合物如:Cl 2+H 2O 、H 2S+O 2、、NH 3+O 2、CH 4+O 2、Cl 2+FeBr 2⑵化合物+化合物 化合物+单质NH 3+NO 、H 2S+SO 2、Na 2O 2+H 2O 、NaH+H 2O 、Na 2O 2+CO 2、CO+H 2O ⑶化合物+单质化合物PCl 3+Cl 2、Na 2SO 3+O 2、FeCl 3+Fe、FeCl 2+Cl 2、CO+O 2、Na 2O+O 214.三角转化:15.受热分解产生2种或3种气体的反应:(1)铵盐(2)硝酸盐⎪⎩⎪⎨⎧+−−→−+↑−−−→−+C MgO CO Mg H Fe Mg Na O H H 22222点燃或)、、活泼金属(⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=++−−→−++−−→−+↑+=+)、(、高温高温HI HBr HCl S S H I Br Cl H CO O H C CO Si SiO C O HF O H F 2)(224222222222222⎪⎩⎪⎨⎧+−−→−++−−→−+222CO C O H H 金属金属氧化物金属金属氧化物高温高温⎪⎩⎪⎨⎧↑+↑−→−+↑+↑−→−+↑+↑−→−∆∆∆S H NH S NH HS NH O H SO NH SO NH HSO NH O H CO NH CO NH HCO NH 232442233243422332434])[(])[(])[(⎪⎩⎪⎨⎧↑+↑+−→−↑+↑+−→−∆∆223222322242)(2O NO Ag AgNO O NO CuO NO Cu16.特征网络:(1))(222酸或碱D C B A OH OO−−→−−→−−→−①323222HNO NO NO NH OH OO−−→−−→−−→−(气体)②42322222SO H SO SO S H OH OO−−→−−→−−→−(气体)③322222CO H CO CO C OH OO−−→−−→−−→−(固体)④NaOHO Na O Na Na OH OO−−→−−→−−→−222222(固体)(2)A —A 为弱酸的铵盐:(NH 4)2CO 3或NH 4HCO 3;(NH 4)2S 或NH 4HS ;(NH 4)2SO 3或NH 4HSO 3(3)无机框图中常用到催化剂的反应:322223322222223236454222232222NH H N OH NO O NH SO O SO O O H O H O KCl KClO MnO MnO −−−→−++−−−→−+−−−→−+↑+−−→−↑+−−−→−∆∆∆∆催化剂,催化剂,催化剂,,17.关于反应形式的联想:1.热分解反应:典型的特征是一种物质加热(1变2或1变3)。
高中化学教案:催化剂的种类和作用机制
高中化学教案:催化剂的种类和作用机制催化剂的种类和作用机制一、引言催化剂作为化学反应的利器,具有广泛的应用和重要的作用。
它可以加速反应速率、改善选择性和降低反应温度。
本教案将重点介绍催化剂的种类以及它们的作用机制。
二、催化剂的种类1. 高分子催化剂高分子催化剂是由高分子化合物组成,具有重要的应用前景。
它们可以通过改变反应条件,提高反应的速率和选择性。
常用的高分子催化剂有聚合酶、聚合酶模拟物和配体催化剂等。
2. 金属催化剂金属催化剂是指使用过渡金属作为催化剂的反应。
金属催化剂具有活性高、稳定性好的特点。
常见的金属催化剂有铂、钯、铑等。
它们能够在低温下有效催化氢气的生成和消耗,以及有机物的加氢、氧化和重排等反应。
3. 酶催化剂酶是一类具有生物催化活性的特殊蛋白质,可以催化底物的转化反应。
酶具有高度的选择性和效率,对于化学合成和生物转化具有重要的应用前景。
常见的酶催化剂有脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶等。
4. 纳米催化剂纳米催化剂是具有纳米尺度尺寸的催化剂。
由于其特殊的表面性质和高比表面积,纳米催化剂具有活性高、选择性好、反应速率快等特点。
常见的纳米催化剂有金属纳米颗粒、纳米复合催化剂和有机催化剂等。
三、催化剂的作用机制1. 表面催化机制大部分催化剂的作用机制是通过表面吸附和解离吸附的形式进行的。
催化剂的表面提供了吸附反应物的活性位点,使其在催化剂上发生吸附和解离吸附反应,从而改变反应速率和化学选择性。
2. 中间体催化机制催化剂可以通过与反应物和产物之间形成中间体,来增加反应速率。
中间体催化机制可以分为酸基中间体和金属基中间体两种。
酸基中间体是指酸性催化剂通过质子捐赠形成的中间体,金属基中间体是指金属催化剂通过金属原子的间接参与形成的中间体。
3. 过渡态催化机制过渡态催化机制是指催化剂参与反应途中形成过渡态产物,并降低反应的活化能。
这种机制常见于氧化还原反应和催化裂化反应等。
四、催化剂的应用1. 工业催化剂工业催化剂是指广泛应用于工业生产中的催化剂。
2020年苏教版化学选修4《化学反应原理》全册教案
绪言一学习目标:1学习化学原理的目的2:化学反应原理所研究的范围3:有效碰撞、活化分子、活化能、催化剂二学习过程1:学习化学反应原理的目的1)化学研究的核心问题是:化学反应2)化学中最具有创造性的工作是:设计和创造新的分子3)如何实现这个过程?通常是利用已发现的原理来进行设计并实现这个过程,所以我们必须对什么要清楚才能做到,对化学反应的原理的理解要清楚,我们才能知道化学反应是怎样发生的,为什么有的反应快、有的反应慢,它遵循怎样的规律,如何控制化学反应才能为人所用!这就是学习化学反应原理的目的。
2:化学反应原理所研究的范围是1)化学反应与能量的问题2)化学反应的速率、方向及限度的问题3)水溶液中的离子反应的问题4)电化学的基础知识3:基本概念1)什么是有效碰撞?引起分子间的化学反应的碰撞是有效碰撞,分子间的碰撞是发生化学反应的必要条件,有效碰撞是发生化学反应的充分条件,某一化学反应的速率大小与,单位时间内有效碰撞的次数有关2)什么是活化分子?具有较高能量,能够发生有效碰撞的分子是活化分子,发生有效碰撞的分子一定是活化分子,但活化分子的碰撞不一定是有效碰撞。
有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关。
3)什么是活化能?活化分子高出反应物分子平均能量的部分是活化能,如图活化分子的多少与该反应的活化能的大小有关,活化能的大小是由反应物分子的性质决定,(内因)活化能越小则一般分子成为活化分子越容易,则活化分子越多,则单位时间内有效碰撞越多,则反应速率越快。
4)什么是催化剂?催化剂是能改变化学反应的速率,但反应前后本身性质和质量都不改变的物质,催化剂作用:可以降低化学反应所需的活化能,也就等于提高了活化分子的百分数,从而提高了有效碰撞的频率.反应速率大幅提高.5)归纳总结:一个反应要发生一般要经历哪些过程?1、为什么可燃物有氧气参与,还必须达到着火点才能燃烧?2、催化剂在我们技术改造和生产中,起关键作用,它主要作用是提高化学反应速率,试想一下为什么催化剂能提高反应速率?第一节化学反应与能量的变化(第一课时)一学习目标:反应热,焓变二学习过程1:引言:我们知道:一个化学反应过程中,除了生成了新物质外,还有思考1、你所知道的化学反应中有哪些是放热反应?能作一个简单的总结吗?活泼金属与水或酸的反应、酸碱中和反应、燃烧反应、多数化合反应反应物具有的总能量> 生成物具有的总能量2、你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应?能作一个简单的总结吗?多数的分解反应、氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应、水煤气的生成反应、炭与二氧化碳生成一氧化碳反应物具有的总能量< 生成物具有的总能量当能量变化以热能的形式表现时:我们知道:一个化学反应同时遵守质量守恒定律和能量守恒,那么一个反应中的质量与能量有没有关系呢?有能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础,二者密不可分,但以物质为主。
催化剂参与化学反应吗
催化剂参与化学反应吗
在化学反应中,催化剂的作用一直备受关注。
催化剂是一种物质,它能够改变化学反应的速率,但并不直接参与化学反应。
催化剂通过降低反应的活化能,使反应更加容易进行。
那么,催化剂是否参与化学反应呢?
首先,我们需要了解催化剂的基本作用原理。
催化剂能够加速化学反应的速率,但并不直接成为反应物或产物。
它通过提供一个有利于反应进行的活性位点,降低反应所需的活化能,从而使反应更加容易进行。
这种作用机制表明,催化剂并没有直接参与化学反应的实质过程。
从化学键的角度来看,催化剂的作用更加清晰。
在化学反应中,反应物之间通过化学键的断裂和形成来交换元素和能量。
而催化剂并不会破坏或形成任何化学键,它只是通过改变反应物的活化状态来加速化学键的断裂和形成过程。
因此,从化学键的角度来看,催化剂并没有直接参与化学反应。
然而,有些人认为催化剂“参与”了化学反应,这是因为在反应过程中,催化剂的化学性质可能会发生变化。
例如,在催化氧化反应中,催化剂的氧化态可能会发生变化。
但这并不意味着催化剂成为了反应物或产物的一部分。
这种变化只是催化剂在催化过程中的一种表面现象,而不是实质参与化学反应。
综上所述,我们可以得出结论:催化剂并不直接参与化学反应,
它只是通过改变反应物的活化状态来加速化学反应的速率。
虽然催化剂在反应过程中可能会发生化学性质的变化,但这只是表面现象,而不是实质参与化学反应。
因此,从严格意义上讲,催化剂并不直接参与化学反应。
高中化学 步步高 二轮复习 化学反应“机理”图像的分析与应用
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解析 由图可知生成副产物CH2O的能量变化大,即能垒高,反应进行难, 生成的量少,所以其中相对较多的副产物为CO;由图可知生成甲醇的过 程中,能垒最高的变化为*CO+*OH―→*CO+*H2O,该反应速率最慢, 所以要想提高整个反应速率,应该降低该反应的能垒。
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3.一氧化碳甲烷化反应为:CO(g)+3H2(g)===CH4(g)+H2O(g)。下图是使 用某种催化剂时转化过程中的能量变化(部分物质省略)。 下列说法不正确的是 A.步骤①只有非极性键断裂 B.步骤②的原子利用率为100%
√C.过渡态Ⅱ能量最高,因此其
对应的步骤③反应速率最慢 D.该方法可以清除剧毒气体CO,从而保护环境
应转变为吸热反应
√D.④为N原子由Fe区域向Ti-H区域的传递过程
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解析 经历①过程之后氮气分子被催化剂吸附,并没有变成氮原子,①过程中 氮氮三键没有断裂,故A错误; ①为催化剂吸附N2的过程,②为形成过 渡态的过程,③为N2解离为N的过程, 以上都是吸热反应,需要在高温时进行, 而④⑤为了增大平衡产率,需要在低温 下进行,故B错误; 催化剂只影响化学反应速率,化学反应不会因加入催化剂而改变反应热,故C 错误; 由题中图示可知,过程④完成了Ti-H-Fe-*N到Ti-H-*N-Fe两种过渡态 的转化,N原子由Fe区域向Ti-H区域传递,故D正确。
高中化学无机反应中的特征反应及常见的催化剂
一、无机反应中的特征反应1.与碱反应产生气体 (1)(2)铵盐:O H NH NH 234+↑−→−+碱2.与酸反应产生气体(1)(2)()()()2332222332H H H CO HCO CO S HS H S SO HSO SO +++------⎧−−→↑⎪⎪−−→↑⎨⎪−−→↑⎪⎩化合物3.Na 2S 2O 3与酸反应既产生沉淀又产生气体: S 2O 32-+2H +=S ↓+SO 2↑+H 2O4.与水反应产生气体⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧↑+=++↑+=++↑−−→−-232222222232222H SiO Na O H NaOH Si H NaAlO O H NaOH Al H Si Al OH 、单质⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧↑↑−−→−↑−−−→−⎪⎩⎪⎨⎧↑↑−−→−↑↑−−−→−⎪⎩⎪⎨⎧↑↑−−→−↑−−−→−↑−−→−2222222222342342342NO SO SO S CO NO CO SO C NO NO SO H HNO SO H HNO SO H HNO SO H HCl 、、、非金属、金属单质浓浓浓浓浓(1)单质(2)化合物5.强烈双水解6.既能酸反应,又能与碱反应(1)单质:Al (2)化合物:Al 2O 3、Al(OH)3、弱酸弱碱盐、弱酸的酸式盐、氨基酸。
7.与Na 2O 2反应8.2FeCl 3+H 2S=2FeCl 2+S ↓+2HCl9.电解10.铝热反应:Al+金属氧化物−−→−高温金属+Al 2O 3 11. Al 3+ Al(OH)3 AlO 2-12.归中反应:2H 2S+SO 2=3S+2H 2O 4NH 3+6NO −−→−催化剂4N 2+6H 2O ⎪⎩⎪⎨⎧↑+=+↑+=+22222422222O HF O H F H NaOH O H Na ()()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧↑+=+↑+↓=+↑+↓=+↑+=+22222232323222322222326233422H C OH Ca O H CaC S H OH Al O H S Al NH OH Mg O H N Mg O NaOH O H O Na ()()()()()⎪⎩⎪⎨⎧↓−−→−↓+↑−−→−↓+↑−−→−-----+32322323233222OH Al AlO OH Al S H HS S OH Al CO HCO CO Al O H O H O H 与⎪⎩⎪⎨⎧+↑−−→−+↑−−→−NaOH O CO Na O O H CO 232222()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧↑+↑+−−→−↑+−−→−↑+↑−−→−22232222H Cl NaOH NaCl O Al O Al O H O H 电解电解电解溶液熔融⎩⎨⎧+→+铝热反应盐金属盐金属.2.113.置换反应:(1)金属→金属(2)金属→非金属(3)非金属→非金属(4)非金属→金属14、一些特殊的反应类型:⑴ 化合物+单质 化合物+化合物 如:Cl 2+H 2O 、H 2S+O 2、、NH 3+O 2、CH 4+O 2、Cl 2+FeBr 2⑵ 化合物+化合物 化合物+单质NH 3+NO 、H 2S+SO 2 、Na 2O 2+H 2O 、NaH+H 2O 、 Na 2O 2+CO 2、CO+H 2O⑶ 化合物+单质 化合物PCl 3+Cl 2 、Na 2SO 3+O 2 、FeCl 3+Fe 、FeCl 2+Cl 2、CO+O 2、Na 2O+O 214.三角转化:15.受热分解产生2种或3种气体的反应: (1)铵盐(2)硝酸盐 16.特征网络:⎪⎩⎪⎨⎧+−−→−+↑−−−→−+C MgO CO Mg H Fe Mg Na O H H 22222点燃或)、、活泼金属(⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=++−−→−++−−→−+↑+=+)、(、高温高温HI HBr HCl S S H I Br Cl H CO O H C CO Si SiO C O HF O H F 2)(224222222222222⎪⎩⎪⎨⎧+−−→−++−−→−+222CO C O H H 金属金属氧化物金属金属氧化物高温高温⎪⎩⎪⎨⎧↑+↑−→−+↑+↑−→−+↑+↑−→−∆∆∆S H NH S NH HS NH O H SO NH SO NH HSO NH O H CO NH CO NH HCO NH 232442233243422332434])[(])[(])[(⎪⎩⎪⎨⎧↑+↑+−→−↑+↑+−→−∆∆223222322242)(2O NO Ag AgNO O NO CuO NO Cu(1))(222酸或碱D C B A OH O O −−→−−→−−→− ①323222HNO NO NO NH OH O O −−→−−→−−→−(气体) ②42322222SO H SO SO S H OH O O −−→−−→−−→−(气体) ③322222CO H CO CO C OH O O −−→−−→−−→−(固体) ④NaOH O Na O Na Na OH O O −−→−−→−−→−222222(固体) (2)A —A 为弱酸的铵盐:(NH 4)2CO 3或NH 4HCO 3; (NH 4)2S 或NH 4HS ;(NH 4)2SO 3或NH 4HSO 3(3)无机框图中常用到催化剂的反应:322223322222223236454222232222NH H N OH NO O NH SO O SO O O H O H O KCl KClO MnO MnO −−−→−++−−−→−+−−−→−+↑+−−→−↑+−−−→−∆∆∆∆催化剂,催化剂,催化剂,,17.关于反应形式的联想:1.热分解反应:典型的特征是一种物质加热(1变2或1变3)。
高中化学反应原理——催化剂和反应调控++课件
催化剂的作用与特征定义p 人教版《化学》九年级上册:在化学反应中能改变其它物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有改变的物质叫催化剂。
p 国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC ,2014):催化剂是增加化学反应速率但不改变总反应的标准吉布斯自由能的物质。
(负催化剂被称为“抑制剂”)蜂窝陶瓷催化剂铁处媒催化剂V 2O 5催化剂催化剂只能催化热力学上可能发生的反应催化剂不改变ΔH 和ΔS催化反应的分类—溶液中的催化反应【典例4】 已知分解1mol H 2O 2 放出热量98 kJ ,在含少量I -的溶液中,H 2O 2的分解机理为:H 2O 2+I -→H 2O+IO - 慢,H 2O 2+IO -→H 2O+O 2+I - 快请写出总反应的热化学方程式,并分析此反应的催化剂与中间产物。
请思考反应速率是否与I -的浓度有关,为什么?催化剂的作用与特征定义慢反应为该反应的决速步骤,c(I -)增大,第一步慢反应速率增大,化学反应速率加快2H 2O 2(l)==2H 2O(l)+O 2(g) ΔH =-196 kJ·mol −1催化剂 I -, 中间产物 IO -一般在溶液体系中,催化剂浓度越高,化学反应速率越快,但催化剂浓度过高增加了成本,且不一定能带来更好的催化效果,因此应将催化剂与底物的配比控制在合适的范围内。
催化剂的作用与特征定义如何在题目隐含信息中识别出某一成分具有催化剂的作用?典例2:内酯在化工、医药、农林等领域有广泛的应用。
内酯可以通过有机羧酸异构化制得。
某羧酸A在0.2 mol/L盐酸中转化为内酯B的反应可表示为A(aq) ⇌ B(aq),忽略反应前后溶液体积变化。
一定温度下,当A的起始浓度为a mol/L时,A的转化率随时间的变化如下表所示:研究发现,其他条件不变时,减小盐酸的浓度,反应速率减慢,但平衡时B的含量不变,盐酸是催化剂,催化剂能改变反应速率,但不影响化学平衡原因是_____________________________________________【思考】锌与稀硫酸反应,Cu/Cu2+可以加快该反应速率,Cu/Cu2+的作用是催化剂吗?催化剂的作用与特征催化剂具有高效性—必修2- 49页科学视野催化剂是现代化学中关键而神奇的物质之一。
催化剂高中化学教案
催化剂高中化学教案
教材:高中化学教材
年级:高中
课时:1课时
教学目标:
1. 了解催化剂的定义和作用;
2. 掌握催化剂在化学反应中的机理;
3. 能够解释催化剂对反应速率的影响;
4. 能够举例说明催化剂在工业和生活中的应用。
教学重点和难点:
重点:催化剂的定义和作用、催化剂在化学反应中的机理
难点:解释催化剂对反应速率的影响
教学过程:
1. 导入(5分钟)
引导学生回顾化学反应速率的概念,并引出催化剂对反应速率的影响。
2. 学习(15分钟)
介绍催化剂的概念和作用,并通过具体的化学反应例子说明催化剂在化学反应中的机理。
重点讲解催化剂降低反应活化能的作用原理。
3. 实验(20分钟)
进行一个简单的实验,让学生观察催化剂对反应速率的影响。
比较在有无催化剂的情况下,反应速率的变化。
4. 总结(10分钟)
总结催化剂的作用原理和在工业和生活中的应用,让学生能够举例说明催化剂在不同领域
的重要作用。
5. 作业(5分钟)
布置作业,要求学生进一步了解催化剂,并找出更多催化剂在实际应用中的案例。
教具准备:
1. 实验器材:试管、试管夹、定量瓶、搅拌棒等
2. 化学试剂:硫酸、氢氧化钠等
3. 教学PPT
教学反思:
在教学催化剂的过程中,要注重理论知识和实验操作的结合,让学生通过实验观察和实践来加深对催化剂的理解,激发学生学习的兴趣。
同时,要引导学生探索催化剂在不同领域的实际应用,培养学生的应用能力和创新思维。
催化剂 原理
催化剂原理
催化剂是能够在化学反应中加速反应速率但自身并不参与反应消耗的物质。
它们通过降低反应的活化能来促进反应的进行。
催化剂通常以固体或液体形式存在,但在一些特殊情况下,也可以使用气体催化剂。
催化剂能够影响化学反应速率的原因在于它们能够提供一个新的反应途径,使反应物分子易于进入临界状态。
催化剂能够吸附反应物分子并重新排列它们的键,从而减少反应物之间的排斥力并降低反应物组成中的能量。
通过这种方式,催化剂降低了反应物达到活化能所需的能量,从而促进了反应速率。
催化剂可以通过多种方式与反应物分子进行相互作用。
其中最常见的一种方式是吸附。
催化剂表面通常具有活性位点,可以吸附反应物分子。
在吸附过程中,反应物分子与催化剂表面相互作用,形成催化物质的中间物质。
这些中间物质能够通过解离、离子化、键断裂等过程进一步参与反应,并在反应完成后再次释放。
催化剂的消耗量很小,可以在多个反应循环中使用。
催化剂的活性并不随时间推移而降低,因此可以连续使用。
如果催化剂活性失效,可以通过再生或更换催化剂来恢复或维持反应速率。
但是催化剂的选择对于催化反应至关重要,不同的反应需要具有不同性质和结构的催化剂。
催化剂在化工、生物和能源领域有着广泛的应用。
它们用于加快化学反应,节省能源,提高反应产率,降低环境污染等。
例
如,催化剂被用于制造汽车废气处理系统中的催化转化器,以将有害气体转化为无害物质。
催化剂还用于工业合成中,如合成氨、合成甲醇等。
此外,催化剂在制药、食品加工、生物技术等领域也有重要的应用。
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+
k2
[H2]
[I]2
(= (=
rate rate
of of
producing I) consuming SI)teady
state
Thus,
k1 [I2]
[I]2 = ——————
k-1 + k2 [H2]
rate = k1 k2 [H2] [I2] / {k-1 + k2 [H2] }
From the previous result:
1 N2O5 NO2 + NO3
fast equilibrium
2 NO2 + NO3 —k2 NO + O2 + NO2 slow
3 NO3 + NO —k3 NO2 + NO2 fast
Derive the rate law.
Solution:
The slow step determines the rate, rate = k2 [NO2] [NO3]
If they were the same the rate law would have been rate = k [NO2]2 [F2],
Therefore, they the overall reaction is not an elementary reaction. Its mechanism is proposed next.
第 4 节 反应机理
一、基本概念
所谓基元反应是指反应物分子一步直接转化为产物 的反应。 如:NO2 + CO = NO + CO2 反应物NO2 分子和CO分子经过一次碰撞就转变成为产物 NO分子和CO2 。 基元反应是动力学研究中的最简单的反 应,反应过程中没有任何中间产物。
Elementary reactions are steps of molecular events showing how reactions proceed. This type of description is a mechanism.
The mechanism for the reaction between CO and NO2 is proposed to be Step 1 NO2 + NO2 NO3 + NO (an elementary reaction) Step 2 NO3 + CO NO2 + CO2 (an elementary reaction) Add these two equations led to the overall reaction
例1、The decomposition of H2O2 in the presence of I– follow this mechanism,
i H2O2 + I– k1 H2O + IO– slow ii H2O2 + IO– k2 H2O + O2 + I– fast What is the rate law?
O3 O2 + O
rate = k [O3]
NO2 + NO2 NO3 + NO
rate = k [NO2]2
Br + Br + Ar Br2 + Ar*
rate = k [Br]2[Ar]
Caution: Derive rate laws this way only for elementary reactions.
rate law.
快速平衡假设法!!!
例2、Derive the rate law for the reaction, H2 + Br2 = 2 HBr, from the proposed mechanism:
i Br2 2 Br ii H2 + Br k2 HBr + H
iii H + Br k3 HBr
N2O5 NO2 + NO3
NO + O2 + NO2 NO2 + NO3
A mechanism is a collection of elementary steps devise to explain the the reaction in view of the observed rate law. You need the skill to derive a rate law from a mechanism, but proposing a mechanism is task after you have learned more chemistry
(ii) If step (2) is slow, then k2 << k1, and if [H2] is not large, we have {k-1 + k2 [H2]} = k-1 and rate = k1 k2 [H2] [I2] / k1 = k2 [H2] [I2]
rate = k2 [H2] [Br] = k2 [H2] (k1/k-1 [Br2])½ = k [H2] [Br2] ½ ;
total order 1.5
Br is an intermediate k = k2 (k1/k-1)½ M-½ s -1
例3、The decomposition of N2O5 follows the mechanism:
A molecule decomposes by itself is a unimolecular reaction (step); two molecules collide and react is a bimolecular reaction (step); & three molecules collide and react is a termolecular reaction (step).
NO2 + CO = NO + CO2 (overall reaction) A mechanism is a proposal to explain the rate law, and it has to satisfy the rate law. A satisfactory explanation is not a proof.
分子数 Molecularity of Elementary Reactions
The total order of rate law in an elementary reaction is molecularity.
The rate law of elementary reaction is derived from the equation. The order is the number of reacting molecules because they must collide to react.
Be able to apply the steadystate approximation to derive
time
rate laws
假设 H2 + I2 2 HI的反应机理如下:
Step (1)
I2 —k1 2 I
Step (1) 2 I —k-1 I2
Step (2)
H2 + 2 I —k2 2 HI
From 1, we have [NO2] [NO3] —————— = K [N2O5]
Thus, rate = K k2 [N2O5]
NO2 & NO3 are intermediate
K, equilibrium constant K differ from k
稳态近似法!!!
[Intermediate]
k1 k2 [H2] [I2] rate = ———————
{k-1 + k2 [H2] }
Discussion:
(i) If k-1 << k2 [H2] then {k-1 + k2 [H2]} = k2 [H2] , then rate = k1 k2 [H2] [I2] / {k2 [H2] } = k1 [I2] (pseudo 1st order wrt I2) using large concentration of H2 or step 2 is fast (will meet this condition).
以假设中间产物的浓度恒 定不变为基础!即、中间 产物的生成速率与其消耗 速率相等。
Rate of producing the intermediate, Rprod, is the same as its rate of consumption, Rcons.
Rprod > Rcons Rprod = Rcons Rprod < Rcons
单分子反应 SO2Cl2 的分解反应 SO2Cl2 = SO2 + Cl2
双分子反应 NO2 的分解反应 2 NO2 = 2 NO + O2 三分子反应 HI 的生成反应 H2 + 2 I = 2 HI 四分子或更多分子碰撞而发生的反应尚未发现。
Elementary Reactions are Molecular Events
The (determined) rate law is, rate = k [NO2] [F2],
for the reaction,
2 NO2 (g) + F2 (g) 2 NO2F (g),
and a two-step mechanism is proposed:
i NO2 (g) + F2 (g) NO2F (g) + F (g) ii NO2 (g) + F (g) NO2F (g) Which is the rate determining step?