催化剂的课件

浙江2019年4月选考30题探究水的性质 对热力学上认为在给定条件下实际不能 发生的反应，加入催化剂也是徒劳的
问题1：催化剂到底参不参与化学反应？
资料:H2O2在MnO2存在时，分解速率明显加快，研究 表明反应中出现了Mn2+。
MnO2 + H2O2 + 2H+ = Mn2+ + O2↑ + 2H2O Mn2+被 H2O2 氧化成 MnO2 H2O2 + Mn2+ = MnO2+ 2H+
A．反应进行一段时间后甲醇的转化率下降，可能的原因 是催化剂失活，工业生产中需定期更换催化剂 B．使用Cat.2反应2h后乙烯和丙烯的选择性下降，可能 的原因是生成副产物二甲醚
图1 构建关于解决催化剂误区的思维模型
下列说法错误的是
C．使用Cat.1产生的烯烃主要为丙烯，使用Cat.2产生 的烯烃主要为乙烯 D．不管使用Cat.1还是使用Cat.2，都能提高活化分子 的百分数
2Fe＋3H2O＋N2＝Fe2O3＋2NH3。 阴极电极反应：N2+6e-+6H2O=2NH3+6OH-
问题3：催化剂会提高目标产物的产率吗？
1.丙烯腈（CH2=CHCN）是一种重要的化工原料，工业上 可用“丙烯氨氧化法”生产，以丙烯、氨、氧气为原料，
在催化剂存在下生成丙烯腈（C3H3N）的热化学方程式如下：
2ClO3ˉ＋2Clˉ＋4H+ = 2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O
考题再现
2.（17年11月浙江选考30题节选）科学家发现，以H2O 和N2为原料，熔融NaOH－KOH为电解质，纳米Fe2O3作 催化剂，在250℃和常压下可实现电化学合成NH3。阴 极区发生的变化可视为按两步进行，请补充完整。 电极反应式：_F_e_2_O_3+_6_e_-_+_3_H_2_O_=_2_F_e_+_6_O_H_-___ 和
（3）：已知2O3（g）= 3O2（g） △H =284.2kJ/mol, 请画出无催化剂时“能量～反应过程”示意图的关系。
（4）再画出有催化剂时 “能量～反应过程”示意图的关系。
生成物3molO2(g) 反应物2molO3(g)
资料卡 温度、活化能与速率的关系
阿仑尼乌斯公式：k=Ae-Ea/(RT)
用建模思想解决催化剂 认识误区问题
浙江选考加试题中有关催化剂的考点
考查的题目
考查催化剂的内容
浙江2017年11月选考30题高压液态十 催化剂与活化能的关系，催化剂参与反
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
氢萘催化加氢
应的方程式的书写
浙江2018年4月选考30题乙酸乙酯的制 硫酸做催化剂及催化剂的活性、选择性 备
浙江2018年11月选考30题合成氨工业 Fe作催化剂的反应历程 铁做催化剂
②在上图中分别画出反应i在无催化剂、有Cat.1、有 Cat.2三种情况下“反应过程——能量”示意图
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
催化剂误区二：对催化剂的选择性与化学反应 关联的认识不到位。
催化剂对于竞争反应的选择性不同，导致生 成的产物不同，影响反应的产率。
②在上图中分别画出反应i在无催化剂、有Cat.1、有Cat.2三种 情况下“反应过程——能量”示意图 ①下列说法是否正确？
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)+ O2(g) △H=-515kJ/mol
C3H3N(g)+3H2O(g）
② C3H6(g)+ O2(g) C3H4O(g)+H2O(g) △H=-353kJ/mol
O2+O NO2 2NO+O2 3O2
(2)该反应中，NO所起的作用是什么？
问题2：催化剂如何影响化学反应速率？
1.汽车或飞机行驶速度越高，单位时间内燃料燃烧速
度越快，产生温度越高，越可能达到N2与O2反应的条件 ，生成NO在空气中部分被氧化成NO2，用NOx可以表示空 气中氮氧化物。NOx对平流层O3浓度减少，形成臭氧空 洞。
C3H6(g)+NH3(g)+ O2(g)
C3H3N(g)+3H2O(g）
△H=-515kJ/mol
（1）有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件可能有 哪些？
（2）加入催化剂可以提高此反应的平衡产率吗？
问题3：催化剂会提高目标产物的产率吗？
1. 丙烯腈（CH2=CHCN）是一种重要的化工原料，工业上 可用“丙烯氨氧化法”生产，回答下列问题：
① C3H6(g)+NH3(g)+ O2(g) C3H3N(g)+3H2O(g） △H=-515kJ/mol ② C3H6(g)+ O2(g) C3H4O(g)+H2O(g) △H=-353kJ/mol （4）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460OC．高于
460OC时，丙烯腈产率降低的可能原因是（A.C）
1.汽车或飞机行驶速度越高，单位时间内燃料燃烧速度
越快，产生温度越高，越可能达到N2与O2反应的条件， 生成NO在空气中部分被氧化成NO2，用NOx可以表示空气 中氮氧化物。NOx对平流层O3浓度减少，形成臭氧空洞的 机理可以用如下图示解释：
(1)请书写每一步反应方程式及总反应方程式。
O3 NO+O 2NO2 2O3
考题再现
1.（2017年4月浙江选考31题节选） 2ClO3ˉ＋H2O2＋ 2H+= 2ClO2↑＋O2↑＋2H2O，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：①________(用离子 方程式表示)，②H2O2＋Cl2=2Clˉ＋O2＋2H+。
其中：k是速率常数，k 越大，速率越大； A，R都是常数，Ea是活化能，T是热力学温度。
活化能越小，速率越大
催化剂认识误区一：对催化剂在反应中机理认识 不充分
催化剂是一类能改变速率但自身的组成和质量在
反应前后不发生改变的物质。它之所以可以改变速率的
原因是因为它参与了化学反应，改变了反应的历程，降
低了活化能。
（3）提高丙烯腈反应选择性的关键因素是什么？
1. 丙烯腈（CH2=CHCN）是一种重要的化工原料，工业上 可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛 （CH2=CHCHO）和乙腈(CH3CN)等，回答下列问题：
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：