第26讲 催化剂与反应机理的微观分析（精讲课件）-2023届高考二轮精准复习45讲（全国通用）

高中 化学 二轮精准复习45讲 催化剂与反应机理的微观分析 第26讲 2023 1 基于真实情境， 考查学生综合运用知识的能力 ， 与化工生产关系密切的催化剂 ， 主要从反应历程 、 活化能 、 速率 、 平衡移动等，考查催化剂对反应的影响 。 从试题形式上看 ， 常常融合图像 、 表格等信息呈现形式 ，考查学生吸收和整合陌生信息的能力 。 考情分析 催化剂:存在少量就能显著改变反应速率，反应结束时， 其自身的质量、组成和化学性质基本不变的物质。 催化特点 ： 1.催化剂与催化作用 ①高效性，可以大大地加快反应速率。 ②选择性，反应不同，催化剂不同。 ③同等程度地加快正、逆反应的速率。 ④不能改变反应的可能性和平衡常数。 知识梳理———————夯实基础 强化要点 催化剂的催化过程一般是催化剂跟其中的一种反应物首先发生反应，生成过渡物，然后再跟另外的反应物反应，生成产物，同时催化剂重新生成。催化剂生成的过渡物比没有催化剂生成的过渡物的能量要低，因而使反应更加容易发生和进行。这就是改变了其反应历程。 2.催化剂的催化机理： 即催化剂参与化学反应，生成能量更低的中间产物，降低了达到过渡态所需要的活化能，使反应易于发生，速率加快。这就是我们经常说的催化剂改变反应途径，降低反应的活化能。 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]过渡态理论认为：化学反应不是通过反应物分子的简单碰撞完成的。在反应物分子生成产物分子的过程中，首先生成一种高能量的活化配合物，高能量的活化配合物再进一步转化为产物分子。按照过渡态理论，NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)的反应历程如下： 解析：第②步中 CI2 生成 CI—, 可知催化制 CI— 的变化历程是: CI—___CI2 — CI—, 即 CI— 在第①步中变成 CI2 由题给信息及氧化还原知识可知 ， 氧化剂是 CIO3—, 且 CIO3—反应后生成CIO2 , 离子方程式 ：2CIO3— + 2CI— +4H+ =2CIO2 +CI2 + 2H2O ［ 例 2 ］ 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+ 2CIO3— + 2CI— +4H+ =2CIO2 +CI2 + 2H2O 催化剂能降低反应所需活化能，化学反应速率加快，但不影响焓变∆H的大小，不影响平衡。 如图所示：反应A+B→AB的活化能为Ea，加入催化剂K后，反应分两步进行: ①A+K→AK 活化能为Ea1（慢反应） ②AK+B→AB+K 活化能为Ea2(快反应) 总反应方程式： ，反应活化能（能垒） 。 A +B→AB K Eal 理解：1、加入催化剂后，两步反应的活化能Eal和Ea2均小于原反应的活化能Ea，因此反应速率加快。 2、这两步反应：由于Ea1>Ea2，第1步反应是慢反应，是决定整个反应快慢的步骤，称为“定速步骤”或“决速步骤”，活化能Ea1大的就是在催化剂条件下总反应的活化能 3.催化剂与活化能 、 焓变 [例 3] 在 Cu/ZnO 催化剂存在下 ， C02 和 H2 可发生两个平行反应 ： Ⅰ. CO2(g) + 3H2(g) =^= CH3OH(g) + H2O(g) ； Ⅱ.CO2(g) + H2(g) =^= CO(g) + H2O(g) 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 催化剂通过降低反应的活化能，从而加快反应速率 。 催化剂的性能越好 ， 反应的活化能越低 。 反应过程 能量 归纳小结 ：作图注意：催化剂不能改变反应物 、 生成物的总能量 、焓变，