催化化学1
化学反应的催化机理和反应参数
化学反应的催化机理和反应参数一、催化机理1.催化剂的定义：在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂（又叫触媒）。
2.催化剂的特点：能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后保持不变。
3.催化作用机理：催化剂通过提供一个新的反应路径，降低反应的活化能，从而加速反应速率。
二、反应参数1.温度：温度对化学反应速率有显著影响，一般来说，温度越高，反应速率越快。
2.浓度：反应物浓度越大，反应速率越快。
3.压强：对于有气体参与的化学反应，压强的变化会影响反应速率。
增大压强，反应速率加快；减小压强，反应速率减慢。
4.催化剂：催化剂能改变其他物质的化学反应速率，有的反应中催化剂是加快反应速率，有的反应中催化剂是减慢反应速率。
5.接触面积：对于固体反应物，增大其接触面积可以加快反应速率。
6.光照：有些化学反应在光照条件下能发生，光照可以作为反应的一个触发条件。
7.搅拌：搅拌可以加快液体中反应物的混合，从而加快反应速率。
8.反应物状态：对于液体和固体反应物，其状态的不同也会影响反应速率。
一般来说，液体与液体反应速率较快，固体与固体反应速率较慢。
三、催化反应的应用1.工业生产：许多工业生产过程中都需要使用催化剂，如炼油、化肥、合成橡胶等。
2.环境保护：催化转化技术在汽车尾气处理、工业废气处理等领域有广泛应用。
3.医药领域：催化剂在药物合成、生物体内代谢过程中起到重要作用。
4.化学实验：在实验室中，催化剂常用于加快反应速率，提高实验效率。
总结：化学反应的催化机理和反应参数是化学领域的基础知识，掌握这些知识对于理解化学反应的本质、提高反应效率具有重要意义。
在学习过程中，要注意理论联系实际，了解催化技术在各个领域的应用。
习题及方法：1.习题：什么是催化剂？催化剂在化学反应中起到什么作用？方法：催化剂是在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质。
催化化学。。。。(DOC)
第一章催化简史1、催化剂这一概念历史上最早是由哪个国家的哪位科学家于何年何刊物中正式提出的？答：1836年，瑞典科学家贝采利乌斯（J.J.Berzelius）在《物理学与化学年鉴》中首次提出“催化剂”这一概念。
2、催化剂的本质是什么？它最早由哪个国家的哪位科学家于何年提出？答：催化剂的本质是降低化学反应的活化能，把一个比较难发生的反应变成了两个很容易发生的化学反应。
在这两个反应中，第一个反应中催化剂扮演反应物的角色，第二个反应中催化剂扮演生成物的角色，所以说从总的反应方程式上来看，催化剂在反应前后没有变化。
3、工业合成氨催化剂的主要成分有哪些？历史上由于合成氨催化剂和工业化研究而获得诺贝尔化学奖的科学家是哪个国家的哪两位？答：工业合成氨催化剂为铁触媒，其主要成分为Fe、Al2O3、K2O，由于合成氨催化剂和工业化研究，德国科学家哈伯（F.Haber）获得1919年诺贝尔化学奖，博什（C.Bosch）获得1931年诺贝尔化学工程、高压设备奖。
4、合成高压低密度聚乙烯的催化剂历史上是由谁最早发明的？其主要组成为何？答：合成高压低密度聚乙烯的催化剂历史上是由德国科学家齐格勒（K.Ziegler）最早发明的，其主要组成为四氯化钛-三乙基铝[TiCl4-Al(C2H5)3]。
5、历史上最早模仿合成高压低密度聚乙烯的催化剂而发明聚丙烯合成催化剂的是哪个国家的哪位科学家。
他所发明的聚丙烯催化剂的组成为何？答：历史上最早模仿合成高压低密度聚乙烯的催化剂而发明聚丙烯合成催化剂的是意大利科学家纳塔（G.Natta），他所发明的聚丙烯催化剂的组成为三氯化钛-三乙基铝[TiCl3-Al(C2H5)3]。
第二章催化剂与催化作用1、什么是催化剂？什么是催化作用？催化作用的本质是什么？催化作用的特征主要有哪四个方面？答：催化剂是这样一种物质，由于它的存在，使化学反应趋于平衡的速度大大加快了，而它本身的组成、数量在反应前后没有发生变化。
催化化学
永久中毒: 毒物的吸附非常强,难以脱附.
暂时中毒: 毒物的吸附较弱,而且可逆. 不同类型催化剂和反应的毒物不同
·积炭
高分子量化合物在催化剂表面沉积,导致失活. 可通过在空气中 煅烧使催化剂再生.
·熔解, 重结晶 晶粒受热作用半熔或长大, 导致比表面积减小, 即单位催化剂的活性中心 数目减少,从而导致活性下降. ·活性组份流失
给定温度下,达到某一转化率所要求的空间速度 : 空间速度是一个操作条件, 是指单位时间、单位催化 剂(重量或体积)的进料速度, 有体积空速和重量空速 两种表示方法.
1.5.2 催化剂的选择性 对复杂反应有选择性发生催化作用的功能 , 用来描 述在催化剂上两个或多个竞争反应的相对速度. 所选择的方向不一定是自由能降得最低的方向.
升华, 例如: WO3-MoO3催化剂,高压加氢反应中, MoO3升华.
§2 多相催化的发展 2.1 多相催化现象的科学发现与积累 2.2 多相催化在工业上的应用 ·以煤为原料的路线
·在石油炼制中的应用
·在石油化工中的应用 ·精细有机化工中的应用 ·环保方面的应用 2.3 催化在国民经济中的作用 ·广辟资源 ·现代化学工业的支柱
1.2 多相催化作用的基本概念
· 均相: 催化剂和反应物均相或无相界面
· 多相: 催化剂和反应物多相或有相界面 表1. 相界面
反应物
催化剂 液 固 固 固 气 液 气 液+气
例子
烯烃 聚合物(磷酸为催化剂) 醇 烯烃(Al2O3为催化剂) 合成氨过程(Fe为催化剂) 硝基苯+H2 苯胺 (Pd为催化剂)
“在可逆反应中,催化剂仅能加速反应平衡的到达,而不能改变平衡常数”
催化化学复习资料
1。
催化剂：是一种能够改变一个化学反应的反应速度，却不改变化学反应热力学平衡位置，本身在化学反应中不被明显地消耗的化学物质.2。
催化剂的组成：主催化剂,共催化剂，助催化剂，载体。
主催化剂又称活化组分，是多元催化剂中的主体，是必须具备的组分,没有它就缺乏所需要的催化作用.共催化剂是和主催化剂同时起催化作用的物质，二者缺一不可.助催化剂是加到催化剂中的少量物质，这种物质本身没有活性或者活性很小，甚至可以忽略，但却能显著地改善催化剂效能,包括催化剂活性、选择性和稳定性等。
载体是主催化剂和助催化剂的分散剂、粘合剂、支撑体。
3。
催化剂反应性能好坏的指标：包括催化剂的活性、选择性、稳定性。
4。
催化剂的稳定性：是催化剂在使用条件下具有稳定活性的时间。
包括化学稳定性、耐热稳定性、抗毒稳定性、机械稳定性。
5。
物理吸附：是靠分子间作用力，即范德华力实现的，由于这种作用力较弱，对分子结构影响不大,可把物理吸附看成凝聚现象。
6。
化学吸附：是气固分子相互作用,改变了吸附分子的键合状态，吸附中心和吸附质之间发生了电子的重新调整和再分配.化学吸附属于化学键力。
由于这种作用力强，对分子吸附分子的结构有较大影响，可以把化学吸附看成是化学反应。
ngmuir方程依据的模型：a吸附剂表面是均匀的,各吸附中心能量相同，b吸附分子间无相互作用，c吸附是单分子层吸附,其吸附分子与吸附中心碰撞才能吸附,一个分子只占据一个吸附中心，d一定条件下,吸附与脱附可建立动态平衡.8.BET等温方程：根据物理吸附的多分子层吸附,假设a固体表面是均匀的，自由表面对所有分子的吸附机会相等，分子的吸附、脱附不受其他分子存在的影响。
B固体表面与气体分子的作用力为范德华引力，因此在第一吸附层上还可以进行第二、第三等多层吸附。
9.酸碱质子理论：凡是能提供质子的物质称为B酸，凡是能接受质子的物质为B碱10。
酸碱电子理论：凡是能提供电子的物质为L碱，凡是能接受电子的物质为L酸。
催化化学第一章
1824年 意大利的Bellani.A识别了氢饱和的铂绵的催 化作用，认为是“吸附”使物质的质量相互接近，因 而它们之间容易反应。 1831年 英国的Philips.p等发现SO2在空气中氧化时 可使用铂为催化剂，这是接触法生产硫酸的开始。 1835年 瑞典的Berezelius.j.j首次提出催化作用这个词 来描述许多各种各样的关于痕量物质对反应速度所起 的作用的观察结果。大量事实表明只有某些第三种物 质存在时，反应才发生，而这第三种物质在整个反应 过程中没有变化。因此，他们认为这里必定存在着一 种新的力，虽本质还不清楚，但称为催化力。
⑩加速反应但不参加反应者非催化剂 催化剂是参加反应的，有些物质虽然能加速反应，但本 身不参加反应，就不能视之为催化剂。 例：离子之间的反应常常因加入盐而加速，因此盐改变 了介质的离子强度，但盐本身并未参加反应，故不 能视之为催化剂。 应区分引发剂与催化剂 例：苯乙烯聚合中所用的引发剂—二叔丁基过氧化物， 它在聚合过程中完全消耗了，所以不能称作催化剂。 如能降低反应速度的物质称为负催化剂，从它的机 理看称阻抑剂更为合理。
Pt/载体
正烯烃
异构化
异烯烃
+H
异烷烃
⑤多功能催化剂 纯粹化合物表现出具有多功能性质，如 Cr2O3,MOO2,WS2,即有酸催化活性又有加氢脱氢活性。 ⑥载体(support carrier)：这是固体催化剂所持有的组分， 它可以起增大表面积，提高耐热性和机械强度的作用， 有时还能担负共催化剂和助催化剂的角色。与助催化 剂不同的是，载体量大，助剂量少。
①+②得
H2O+CO→H2+ CO2 式中﹡表示催化剂的活性位（active site）
H2 O * O*
初中化学常见催化剂
初中化学常见催化剂
化学反应中，催化剂是一种可以加速反应速率的物质。
常见的催化剂有很多种，下面介绍一些常见的初中化学常见催化剂。
1. 酶：酶是一类特殊的催化剂，主要存在于生物体内。
酶能够在生物体内催化许多生化反应，例如消化、呼吸、代谢等。
2. 硫酸：硫酸是一种常用的酸性催化剂，可以加速酯化、醇酸化等反应。
在工业中，硫酸经常被用于制备烷烃、硝基苯等化合物。
3. 氢氧化钠：氢氧化钠是一种碱性催化剂，可以用于催化酯水解、醛基化等反应。
在工业中，氢氧化钠常被用于制备肥皂、纸张等。
4. 硫酸铜：硫酸铜是一种催化剂，可以加速硝化反应。
在工业中，硫酸铜常被用于制备硝酸、硝基苯等化合物。
5. 氯化铁：氯化铁是一种催化剂，可以用于氧化反应、加成反应等。
在工业中，氯化铁常被用于制备有机化合物和染料。
6. 铂催化剂：铂催化剂是一种常用的催化剂，可以加速氧化、加氢等反应。
在工业中，铂催化剂经常被用于制备有机化合物和燃料。
以上是一些常见的初中化学常见催化剂，它们在工业生产和实验中都有广泛的应用。
- 1 -。
(完整版)催化化学习题及答案
一、基本概念题1. 催化剂的比活性：催化剂的比活性是相对于催化剂某一特定性质而言的活性。
例如：催化剂每m2的活性。
2. 催化剂的选择性：催化剂有效地加速平行反应或串联反应中的某一个反应的性能。
3. 催化剂的机械强度：固体催化剂颗粒抵抗摩擦、冲击和本身的质量以及由于温变、相变而产生的应力的能力，统称为催化剂的机械强度。
4. 催化剂的密度：实际催化剂是多孔体，成型的催化剂粒团体积包括颗粒与颗粒之间的空隙V隙、颗粒内部实际的孔所占的体积V孔和催化剂骨架所具有的体积V真，即V堆＝V隙+V孔+V真。
（a）堆密度；（量筒）（b）颗粒密度；（压汞法）（c）真密度（氦气法）5. 催化剂的比表面：通常以1g催化剂所具有的总表面积m2/g6. 催化剂的比孔容：1g多孔性固体催化剂颗粒内部所有孔道的总体积。
ml/g7. 催化剂的孔隙率：多孔性固体催化剂颗粒内部所有孔道的总体积占催化剂颗粒体积的百分数。
8. 催化剂的孔分布：除了分子筛之外，一般催化剂中的孔道直径大小不一。
不同大小的孔道占总孔道的百分数称为孔分布。
不同范围的孔径(r>200nm称大孔，r＜10nm 微孔，r为10~200nm过渡孔) 有不同的测定方法。
9. 催化剂的平均孔半径：一般固体催化剂(分子筛除外)中孔道的粗细、长短和形状都是不均匀的，为了简化计算，可以把所有的孔道都看成是圆柱形的孔，并假定其平均长度为L，平均半径为r。
10. 催化剂中毒：催化剂在使用过程中，如果其活性的衰退是由于反应介质中存在少量杂质，或是由于催化剂在制备时夹杂有少量杂质而引起的，则称为催化剂的中毒。
11. 催化剂的寿命：催化剂在实际反应条件下，可以保持活性和选择性的时间称为催化剂的寿命。
12. 催化剂的活化：催化剂在投入实际使用之前，经过一定方法的处理使之变为反应所需的活化态的过程。
13. 转化数：单位活性中心在单位时间内进行转化的反应分子数14. 转化率：反应物在给定的反应条件下转化为产品和副产品的百分数15. 产率：反应产物的量相对于起始反应物总量的百分数产率、选择性和转化率三者的关系为：产率＝选择性*转化率16. 时空产率：催化反应中，反应物在单位时间内通过单位体积的催化剂所得某一产物的量。
催化发生反应的化学方程式
催化发生反应的化学方程式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：催化是一种能够加速化学反应发生的过程。
催化剂是在化学反应中添加的一种物质，它能够降低反应的活化能，使反应能够更快地发生。
催化剂在反应结束后会保持不变，因此它可以多次参与相同反应，起到节约能源和原料的作用。
在许多化学反应中，催化都扮演着重要的角色，推动着反应的进行。
催化反应的过程可以用化学方程式来描述。
化学方程式是化学反应的符号表示法，用反应物和生成物的化学式来表示反应的过程。
在方程式中，反应物在箭头的左侧，生成物在右侧，催化剂通常放在反应物的上方。
催化反应的化学方程式通常包括两种类型：气相反应和溶液中的反应。
气相反应是指在气体状态下发生的化学反应，而溶液中的反应是指在液体溶液中发生的反应。
下面我们将分别介绍这两种类型的催化反应及其对应的化学方程式。
首先我们来看一下气相反应的催化反应。
在气相反应中，催化剂通常以固体或液体的形式存在。
催化剂通过吸附反应物分子，并提供合适的反应表面，从而降低了反应的活化能，加速了反应的进行。
一个经典的气相催化反应是氮氧化合物的催化分解反应，化学方程式如下：2NO2(g) ⇌ 2NO(g) + O2(g)在这个反应中，二氧化氮（NO2）在催化剂的作用下分解为氮气（NO）和氧气（O2）。
催化剂在这个反应中起到了降低活化能的作用，使反应可以发生。
另一个例子是氢氧化物的气相氧化反应，化学方程式如下：在这个反应中，氢气和氧气在催化剂的作用下生成水蒸气。
催化剂加速了氢氧化物的氧化反应，使反应更加迅速。
Fe2+(aq) + H2O2(aq) + 2H+(aq) → Fe3+(aq) + 2H2O(l)催化反应是化学领域中一种非常重要的反应形式。
催化剂可以加速反应的进行，提高反应的效率，节约能源和原料。
通过化学方程式的描述，我们可以更好地理解催化反应的原理和过程。
希望通过本文的介绍，读者对催化反应有了更加深入的了解。
【若有疑问，请咨询化学专家】。
化学反应中的催化剂和催化作用
化学反应中的催化剂和催化作用化学反应是物质的转化过程，而催化剂在化学反应中扮演着至关重要的角色。
催化剂可以显著加速反应速率，降低所需的能量，并且在反应结束时可以被回收再利用。
本文将介绍催化剂的作用机理、分类以及在实际应用中的重要性。
一、催化剂的作用机理催化剂通过提供适宜的反应路径来改变化学反应的速率。
在反应中，催化剂与反应物发生物理或化学相互作用，形成活化复合物，从而降低了反应所需的活化能。
具体来说，催化剂可以通过以下几种方式发挥作用：1. 提供活化官能团：催化剂能够与反应物中的官能团相互作用，使其更容易发生反应。
例如，金属催化剂可以提供活性位点，促使气体分子吸附，并改变分子间相互作用从而促进反应。
2. 降低反应的活化能：催化剂能够降低反应物转化为中间体的活化能，使反应更容易发生。
催化剂通过与反应物形成键合，改变键的极性和键长，从而降低活化能。
例如，酶作为生物催化剂，在生物体内可以加速许多反应。
3. 提供新的反应机制：催化剂能够介导新的反应机制，从而改变反应路径。
有些催化剂能够提供反应的新的活化途径，从而产生具有不同化学性质的产物。
二、常见的催化剂分类根据催化剂的组成和性质，我们可以将其分为以下几类：1. 酸催化剂：酸性催化剂通过向反应体系中提供质子（H+），可以促进酸碱反应、羰基化反应等。
典型的酸催化剂包括硫酸、HCl等。
2. 碱催化剂：碱性催化剂以提供氢氧根离子（OH-）为主，可以促进酸碱反应、酯化反应等。
氢氧化钠和氢氧化钾是常见的碱催化剂。
3. 金属催化剂：金属催化剂通常以过渡金属为主，如铂、铁、钯等。
金属催化剂在许多有机反应中具有广泛应用，如氢化反应、烯烃的加成反应等。
4. 酶催化剂：酶是一类高度特异性的生物催化剂，通过空间结构和活性位点的调节来加速反应速率。
例如，酶催化剂可以促进葡萄糖转化为乳酸的反应。
三、催化剂在实际应用中的重要性催化剂在各个领域的应用都非常广泛，从化学合成到环境保护都离不开催化剂的存在。
催化化学名词解释简答题
催化化学复习题名词解释或简答题1. 催化剂作用答: “催化剂能加快化学反应速度，但它本身并不因化学反应的结果而消耗，它也不会改变反应的最终热力学平衡位置。
2.活性位（active site）答：在催化剂中真正起催化作用的那部分原子或原子集团。
如质子、配位络合物、表面原子簇等。
一般用“*”表示。
3. 转换频率（Turnover Frequency）答：单位时间内单位活性位上转化反应分子(底物)的数目．4. 选择性（Selectivity）答：Selectivity (%) = （转化为目的产物所消耗的某反应物量/某反应转化的总量）´100％5. 均相催化（homogeneous catalysis）答: 所有反应物和催化剂分子分散在一个相中，如均相酸碱催化、均相络合催化。
6. 多相催化（heterogeneous catalysis）答: 催化剂与反应物处于不同的相，催化剂和反应物有相界面将其隔开。
如气-液、液-液、液-固、气-固、气-液-固。
7. 酶催化（enzyme catalysis）答: 兼有均相催化和多相催化的一些特性。
酶是胶体大小的蛋白质分子，它小到足以与所有反应物一起分散在一个相中，但又大到足以论及它表面上的许多活性部位。
8. 选择中毒答: 一个催化剂中毒后，可能失去对某一反应的催化能力，但对别的催化反应仍有催化活性，这种现象称为选择中毒。
9．载体作用答：载体有多种功能，如高表面积、多孔性、稳定性、双功能活性和活性组分的调变以及改进催化剂的机械强度等。
最重要的功能是分散活性组分,作为活性组分的基底，使活性组分保持高的表面积。
常用的载体材料主要为高熔点氧化物、粘土和活性炭等。
10. 多位催化理论答：催化剂晶体晶格的空间结构（分布和间距）与反应分子将发生变化的那一部分结构呈几何对应关系，则被吸附的分子易被活化而参与化学反应，这就是多位催化理论，也称为几何对应原理。
11. 活性组分答：活性组分对催化剂的活性起着主要作用，没有它，催化反应几乎不发生。
化学公式 催化剂
化学公式催化剂一、催化剂的概念。
1. 定义。
- 在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率（既能提高也能降低），而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫催化剂（也叫触媒）。
例如，在过氧化氢分解制取氧气的反应中，二氧化锰就是催化剂。
反应方程式为2H_2O_2{MnO_2}{===}2H_2O + O_2↑。
2. 特点。
- “一变两不变”- 一变：改变反应速率。
这里的改变包括加快反应速率（正催化剂），如在上述过氧化氢分解反应中二氧化锰加快了过氧化氢分解的速度；也包括减慢反应速率（负催化剂），不过在中学化学中，提到催化剂一般指的是正催化剂。
- 两不变：质量不变和化学性质不变。
以二氧化锰作催化剂分解过氧化氢为例，反应前二氧化锰是黑色粉末，反应后将剩余的二氧化锰过滤、洗涤、干燥后，其质量与反应前相同，而且它仍然具有催化过氧化氢分解的化学性质。
- 选择性。
- 一种催化剂并非对所有的化学反应都有催化作用，例如二氧化锰对过氧化氢分解有催化作用，但对其他很多反应可能没有催化效果。
同时，不同的化学反应可能需要不同的催化剂，如工业上合成氨的反应N_2+3H_2{催化剂}{===}2NH_3，使用的催化剂是铁触媒（主要成分是铁）。
二、催化剂在化学方程式中的表示方法。
1. 书写位置。
- 一般写在反应方程式的“等号”上方或者下方。
例如在实验室用氯酸钾制取氧气的反应2KClO_3{MnO_2}{===}2KCl + 3O_2↑中，二氧化锰写在等号上方，表示它是这个反应的催化剂。
2. 作用体现。
三、常见的催化剂及反应。
1. 实验室反应中的催化剂。
- 过氧化氢分解。
- 催化剂：二氧化锰MnO_2。
反应方程式：2H_2O_2{MnO_2}{===}2H_2O+O_2↑。
- 氯酸钾分解制取氧气。
- 催化剂：二氧化锰MnO_2。
反应方程式：2KClO_3{MnO_2}{===}2KCl + 3O_2↑。
2. 工业反应中的催化剂。
化学中的有机合成金属催化反应
化学中的有机合成金属催化反应有机化学是研究有机物质化学性质和反应的学科，而合成有机化合物则是有机化学研究的重要方向。
随着现代化学的发展，有机合成中不断涌现出各种新的催化反应，其中最重要的一类便是金属催化反应。
本文将从金属催化反应的基本概念、分类和应用等几个方面，对化学中的有机合成金属催化反应进行探讨。
一、金属催化反应的基本概念金属催化反应是指在有机合成中采用金属化合物作为催化剂，实现有机物质间反应或与其他物质反应的一种反应方式。
金属催化反应能够提高反应速率、提高产率和选择性，因此成为有机化学领域不可或缺的一种反应方式。
金属催化反应的基本原理是通过金属催化剂的作用，引入氢原子或使双键或三键断裂等作用，从而实现有机化合物间的反应。
例如，在羰基还原反应中，铂或钯等金属催化剂能够催化酮、醛等羰基化合物与氢气反应，生成相应的醇类化合物。
二、金属催化反应的分类金属催化反应可以根据反应类型和催化剂类型两个方面进行分类。
1.根据反应类型，金属催化反应可以分为以下几类：（1）氢化反应：通过添加氢化学计量数的氢原子，将多余的双键或三键还原为单键。
（2）氧化反应：通过金属催化剂的氧化作用，使有机化合物中的单键或双键发生氧化反应。
（3）加成反应：通过催化剂的加成作用，使单体分子之间发生反应。
（4）消除反应：通过金属催化剂的作用，使有机化合物中的不稳定官能团表现出亲电属性，并与其他物质发生消除反应。
2.根据催化剂类型，金属催化反应可以分为以下几类：（1）贵金属催化剂：如钯、铂、铑等，多用于羰基还原反应、烷基化反应、芳基化反应、烯烃全氢化反应等。
（2）过渡金属催化剂：如钼、钨、铁、铜等，多用于烯烃部分氢化反应、炔烃基础化反应、炔烃萘基化反应等。
（3）重碱金属催化剂：如铜、锂、镁等，多用于格氏反应、交叉庚烯基化反应、苯并噻吩基化反应等。
三、金属催化反应的应用金属催化反应在有机化学的各个方面都有重要应用，在各种有机物质的合成和加工中都有所体现。
催化化学知识点总结
催化化学知识点总结一、催化化学的基本原理1.化学反应动力学催化化学的基本原理涉及到化学反应动力学的研究。
化学反应速率是指单位时间内反应物的浓度变化。
催化剂可以通过降低反应的活化能来提高反应速率，从而促进化学反应的进行。
这是催化化学的基本原理之一。
2.催化剂的作用机制催化剂可以通过多种方式参与化学反应，包括吸附、活化、中间体形成和分子转移等。
催化剂可以提供不同的反应通道，从而选择性地促进某一种或几种化学反应，实现对目标产物的选择性合成。
3.催化剂的选择性催化剂的选择性是指其在化学反应中对不同反应物的选择性反应能力。
催化剂通过表面结构和化学成分的控制，可以实现对不同反应物的选择性催化，从而获得目标产物。
4.催化反应的稳定性催化剂在催化反应中会受到影响，其结构和活性可能发生变化，影响催化效果。
因此研究和提高催化反应的稳定性是催化化学的一个重要问题。
二、催化化学的分类催化化学可以根据催化剂的类型和反应类型进行分类。
1.催化剂的类型催化剂可以分为金属催化剂、金属氧化物催化剂、酶催化剂和催化剂剂作用相关的配基等。
金属催化剂包括贵金属催化剂、过渡金属催化剂和难吸物质阴离子催化剂等。
金属氧化物催化剂包括氧化铁、氧化锌、氧化钛等。
酶催化剂则是通过生物合成获取的一种天然催化剂，其在生物化学反应和酶工程中有着重要的应用。
2.反应类型催化化学的反应类型主要包括氧化反应、还原反应、氢化反应、脱氢反应、重整反应、裂解反应、缩合反应、异构化反应、气相反应等。
不同的反应类型需要选择不同类型的催化剂和反应条件。
三、催化化学的应用催化化学在许多领域都有着广泛的应用，主要包括工业生产、环境保护和能源开发等。
1.工业生产催化化学在化工工业中有着广泛的应用，包括石油加工、有机合成、气相反应、液相反应等。
催化化学可以提高化工工业生产的效率和产物纯度，减少能源消耗和环境污染。
2.环境保护催化化学在环境保护领域有着重要应用，主要包括汽车尾气净化、工业废水处理、有害气体吸附、雾霾治理和新型清洁能源研发等。
催化化学1
Late 1930s: 催化裂化(catalytic cracking)
Fixed-bed catalytic cracking reactors
Fluid-bed/Fluidized catalytic cracking (FCC)
1930s: Ipatieff & Pines, 低碳烯烃的低聚反应(solid
至包括一些基本概念也没有采用繁复的数
学推导进行表述。因此涉及到一些具体的
催化剂、催化动力学和催化热力学的问题，
一些具体的研究过程，需要同学们自己在
下面花时间查资料、自学。基本要求
• 认真听讲认真、独立完成作业及时复习多
提意见
4
工业催化与相关学科的关系
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催化研究的专业科学文献
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并且由于催化在化学工业中决定性的作用，对催化进行
了专门阐述“2020催化展望报告”。
1997年，IUPAC组织编写的《21世纪的化学丛书》中将
《催化展望》列为丛书的第一部。
2001年3月,美国能源部组织其下属的基础能源科学研究
领域的科学家，就催化科学的发展方向举行研讨会，并
发表了研讨结果；2002年5月再次举行催化科学研究方
催化
作用
合成
了氨
气，
解决
了全
世界
粮食
问题
11
催化剂市场
• 市场地域结构
美国是全球最
大催化剂市场，
约占全球销售
额的36.4%，
欧洲国家为
28%，日本为
12.2%，其它
亚洲和中南美
2021届高考化学三轮复习《化学反应机理历程、活化能 、 催化剂(一)》
01.催化剂与反应历程
催化剂如何影响化学反应 ？例如： Cu 催化乙醇的氧化反应： 2Cu + O2 =^=2C u O； CH3CH2OH + CuO =^= CH3CHO + Cu + H2O 催化剂 Cu 先参与反应后又重新生成， 它经历了 Cu-CuO-Cu 的变化历程。
［ 例 1 ］ 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+
某实验室控制 C02 和 H2 初始投料比为 1 : 2.2 , 在相同压强下 ， 经过相同时间测得实验数据如下表所示 。 在图中分别画出反应 I 在无催化剂 、 有 Cat.1和有 Cat.2 三种情况下"反应过程一能量"示意图
反应过程
02.催化剂与活化能 、 焓变
解析.据表中的数据可以算出生成 CH 3 OH 的 CO2 占全部 C02 的百分比 。 543K, Cat.1 作用下是 ：12.3%x42.3% = 5.20%, Cat.2 作用下是：10.9%x72.7% = 7.92%。 所以 Cat.2 的催化选择性要好于 Cat.1, 即在 Cat.2的作用下反应的活化能低。 能量
例 6.向三颈烧瓶中加入一定量的 MnO2 和水 ， 搅拌 ， 通入 SO2 和 N2 混 合气体 ， 恒温下发生反应 ： MnO2 +H2SO3 =MnSO4 +H2O ；若将 N2换成空 气 ， 测得 C(Mn2+ ) 、 C(SO42—) 随时间 t 的变化如图所示 。 导致 C(Mn2+ ) 、 C(SO42—) 变化产生明显差异的原因是________________；
催化化学
生物催化一般多指酶催化反应，酶在结构上有非常特定形状的活 性位点，形成与反应物相吻合的形状
催化剂的是原子，分子，酶及表面固体
催化作用一般分为均相催化反应、生物催化反应、多相催化反应三大 类 多相催化反应：催化剂和反应物处于不同的相，在 催化剂界面上引起的催化反应。
O2 2* 2O * CO * CO * CO * O* CO2 2 *
配分函数
平动配分
振动配分
转动（和核）配分
电子（和核）配分
碰撞理论
碰撞理论将反应分子看成硬球或者刚性球，只有碰撞时的动能能够确定 它们是否跃过能垒。
根据麦克斯韦-波兹曼分布，在球面坐标中，平衡体系的混合粒子的速度 分布可表示为
碰撞理论
虽然碰撞理论对反应速率上限的预测提供了有用的方 法，但其最大缺点在于不能解释反应过程中自由能的 变化，因为它处理单独的分子，而没将足够多的分子 考虑在内。因此，本理论在本质上与热力学矛盾。
ri fT (T ) fC (C j )
一般C、T影响是相互独立的（经验） —反应速率的温度效应 —反应速率的浓度效应
动力学为化学反应中描述反应速率提供了框架，也使我们确认了分子反应
通过中间体到产品的形成的反应机理与速率有关。 动力学把反应速率与宏观参数，如浓度、压力和温度关联起来。 动力学为我们提供了一种工具使微观世界的分子反应与宏观世界的工业反 应工程联系起来。
催化作用为什么如此重要
如果没有催化作用，只靠单独的化学反应，化工行业不会发展到如今的 地步。
绿色化学：利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染。 化工工业：催化作用可以提高反应速率，降低反应条件，在化工生产中 大约有85%-90%是用到催化剂的，当然这个数字还在表达式
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。
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1.3 催化剂和催化作用的基本特性 ① 催化剂是具有物体形式的物质
·光、热、电等虽能加速反应,但不是催化剂,因其不具有物体形式 ·引发剂也不是催化剂,因其被消耗
② 催化剂作用的基本原理是降低反应活化能
非催化反应与催化反应的活化能(kJ/mol)
反 应 N2+3H2 2NH3 2N2O 2N2 + O2 2H2O 2H2+O2 E非 E催 催化剂 熔铁 Au Pt
关于结构的描述分三个层次: 微粒的结构: 结晶结构; 表面结构: 原子或离子在表面的分布; 孔结构: 包括5个方面的内容 · 比表面积 · 孔径及其分布 · 孔体积: 单位质量催化剂的总孔隙体积 · 堆积密度,颗粒密度,骨架密度 密度=质量/体积 体积: 颗粒间的空隙体积 颗粒内部微孔体积 颗粒本身真实骨架体积 · 孔隙率: 总孔隙体积与总颗粒体积之比
1.2 多相催化作用的基本概念
· 均相: 催化剂和反应物均相或无相界面
· 催化剂 液 气
例子
烯烃 聚合物(磷酸为催化剂)
固
固 固
液
气 液+气
醇 烯烃(Al2O3为催化剂)
合成氨过程(Fe为催化剂) 硝基苯+H2 苯胺 (Pd为催化剂)
多相催化过程至少包括三个速率过程: · 反应物在催化剂表面的吸附 · 活化络合物在表面的生成与分解 · 产物的脱附
单分子反应过程的位能变化？
③ 可逆反应中,催化剂加速化学平衡的到达,但不影响平衡的 位置 并不绝对,在一定条件下有此结论 例: 二甲苯在HZSM-5催化剂上异构化
此时, 催化剂的孔结构起了作用 对二甲苯容易由孔中扩散出去 孔隙内维持一个热力学平衡 但：孔隙外是另一平衡 (90%,2%,8%)
335 160 245 121 244 126
正己烷裂化
降低幅度 100kJ/mol
230
75
SiO2/Al2O3
* 催化剂为何能降低活化能？
催化剂通过改变反应途径降低活化能 中间化合物理论 暂时介入理论 催化过程: A+K→AK AK+B→AB+K 其中: A,B反应物; AB产物; K催化剂 非催化过程: A+B→AB
1.2.1 多相催化的研究对象和特点
·多数为固体催化剂 单一物质: 如Al2O3 复杂体系: 如七组分催化剂,非化学计量,起作用的为一特 殊结构的中心,如Fe,起作用的为七原子的原子簇
·反应在界面上进行
·多相催化反应机制 七个步骤(气/固反应) ① 反应物由气相向催化剂外表面扩散 ② 反应物由催化剂外表面向内表面扩散 ③ 反应物吸附到催化剂表面 ④ 表面反应: 处于吸附态的反应物分子进行反应成为吸 附态产物 ⑤ 产物由催化剂表面脱附 ⑥ 产物由催化剂内表面向外表面扩散 ⑦ 由外表面向气相扩散
永久中毒: 毒物的吸附非常强,难以脱附.
暂时中毒: 毒物的吸附较弱,而且可逆. 不同类型催化剂和反应的毒物不同
· 积炭
高分子量化合物在催化剂表面沉积,导致失活. 可通过在空气中煅 烧使催化剂再生.
·熔解,重结晶 晶粒受热作用半熔或长大, 导致比表面积减小, 即单位催化剂的活性中心 数目减少,从而导致活性下降. ·活性组份流失
④ 催化剂具有选择性 亦即催化作用可控制反应的方向。 意义:
具体反应: 抑制负反应
大方面说: 节省资源 品种很少的原料 → 多种多样产品 例1 由乙烯出发
例2 由乙醇出发
⑤ 催化剂表面存在活性中心
活性中心理论 一些现象, 如中毒现象, 表面不均匀等中间化合物理论解释 不了, H.S.Taylor活性中心学说: 催化剂表面是不均匀的,不平滑的,具有“山峰”和“山谷”, 仅仅位于峰顶、棱角上的原子,才有催化活性,称活性中心, 活性 中心上才能进行催化反应.
给定温度下,达到某一转化率所要求的空间速度 : 空间速度是一个操作条件, 是指单位时间、单位催化 剂(重量或体积)的进料速度, 有体积空速和重量空速 两种表示方法.
1.5.2 催化剂的选择性 对复杂反应有选择性发生催化作用的功能 , 用来描 述在催化剂上两个或多个竞争反应的相对速度. 所选择的方向不一定是自由能降得最低的方向.
§1 催化剂和催化作用
1.1 关于催化剂和催化作用的定义
· 1835年: “催化力”使物质发生分解的作用,叫催化力. ·60年后 W.Oslwald(1896年) 由于化学热力学及气体反应动力学的发展,
“催化作用”是在外来物质的存在下,对慢反应的加速;
“任何物质,它不参加到化学反应的最终产物中去,只是改变这个反应速度 的,称催化剂”
1.5 催化剂的评价
1.5.1 催化剂的活性 催化剂加快反应速度的一种量度,实际上相当于催化反应的 速度. 表示催化活性的方法: · 比活性 比活性=活性/比表面 · 转化数(turnover number): 单位时间每个活性中心上发生反 应的分子数,不涉及速率方程,但活性中心数测定不容易.
· 利用一些比较直观的参数 给定温度下的转化率; 达到某一转化率所要求的温度; 给定温度下的总反应速率;
1.4 催化剂的组分及结构
单组分
多组分: 主催化剂; 助催化剂; 载体
载体的作用: 使比表面增大,提供适合的孔结构; 提供催化剂的机械强度; 提高催化剂的热稳定性; 载体和活性组分之间有一定化学作用,形成新的化
合物;
亦可直接提供活性中心 助催化剂的作用: 少量的物质能改善催化性能
提高活性; 提高选择性; 延长寿命
“在可逆反应中 , 催化剂仅能加速反应平衡的到达 , 而不能改变平衡常 数”
阐明: 催化剂 与 反应速度、化学平衡 的关系,
但并未阐明：催化剂参加化学反应,是一化学作用.
· 1977年: 纯化学应用化学学会给催化作用下定义: “催化作用是一种由少量的称作催化剂的外来物质来提高化学反应 速度而催化剂本身不被消耗的现象” “催化剂使反应按包括生成中间化合物的一系列基元步骤进行 ,从而 提高了总的反应速率” “催化剂参加反应,并在每个反应循环后再生出来,这样一个单位的催 化剂可以转化许多单位的反应物” “催化剂只能催化热力学可能的反应中的一个或几个”
升华, 例如: WO3-MoO3催化剂,高压加氢反应中, MoO3升华.
·对简单反应: 在恒定反应条件下,催化反应的转化率随反应时 间而降低的现象.
失活速度经验式:
k-催化反应速度常数; n-正常数;
B-对某一次反应来说是常数,随反应温度及其它条件而变. · 在反应网络中,失活引起选择性变化.
失活的原因:
· 中毒 反应物中微量杂质吸附到催化剂活性中心上使催化活性降低而至 丧失的现象. 毒物
选择性的表示方法： · 主产物的产率 例： 主反应 aA+bB cC+dD 目的产物C的产率＝
· 主副反应速率常数之比
S＝k1/k2 k1—主反应; k2—副反应 · 活性与选择性的综合指标 —收率： 已转化为主产物 的摩尔数对反应物总摩尔数之百分比. 收率=转化率×选择性
1.5.3 催化剂的失活 在使用过程中丧失活性或选择性的现象.