第7章 专题讲座(八) 高考“明星”考点——催化剂（PPT课件）-【金版新学案】2024高考化学大一轮复习讲义·高三总复习（人教版）

第七章 化学反应速率和化学平衡 专题讲座(八)　高考“明星”考点——催化剂 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 据统计，约有80%～85%的化工生产过程使用催化剂，催化剂的研究和应用是21世纪化学的一个极具魅力和应用前景的重大主题，高考试题对此表现出极大的关注。 eq \x(关注点1) 　理论与实验双重探究催化剂的催化过程 以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如图： (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_____________________________________________________________。 (2)过程Ⅰ中，Fe2＋催化过程可表示为： ⅰ：2Fe2＋＋PbO2＋4H＋＋SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) ===2Fe3＋＋PbSO4＋2H2O ⅱ：…… ①写出ⅱ的离子方程式： _____________________________________________________________。 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．__________________________________________________________。 解析：　(1)过程Ⅰ中提供反应物信息Pb、PbO2和H2SO4，生成物信息PbSO4，分析推理0价Pb还原＋4价PbO2，价态归中生成＋2价PbSO4，还原剂与氧化剂恰好得失电子守恒，PbO2中Pb、O需要借助酸电离H＋分离，O、H结合生成水，综合分析结果得化学反应方程式Pb＋PbO2＋2H2SO4 eq \o(=====,\s\up17(Fe2＋)) 2PbSO4＋2H2O。 (2)①催化剂的特点是“一变两不变”，“一变”是能改变其他物质的化学反应速率，“改变”包括加快和减慢。“两不变”是质量和化学性质在化学变化前后不发生改变。Fe2＋催化过程是前后不变中间变，“先消后现”是关键。 方法1：用(1)中总的离子方程式Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) eq \o(=====,\s\up17(Fe2＋)) 2PbSO4＋2H2O，减去2Fe2＋＋PbO2＋4H＋＋SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) ===2Fe3＋＋PbSO4＋2H2O，得到2Fe3＋＋Pb＋SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) ===PbSO4＋2Fe2＋。 方法2：ⅰ中Fe2＋被PbO2氧化为Fe3＋，则反应ⅱ中Fe3＋被Pb还原为Fe2＋，完成离子方程式。 ②a实验证明发生反应ⅰ，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，亚铁离子被氧化为铁离子。b实验需证明发生反应ⅱ，实验方案为：取a中红色溶液少量，溶液中存在平衡，Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，加入过量Pb和平衡状态下铁离子反应，生成亚铁离子，平衡逆向进行，充分反应后，红色褪去。 答案：　(1)Pb＋PbO2＋2H2SO4 eq \o(=====,\s\up17(Fe2＋)) 2PbSO4＋2H2O (2)①2Fe3＋＋Pb＋SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) ===PbSO4＋2Fe2＋ ②取a中红色溶液少量，溶液中存在平衡，Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，加入过量Pb和平衡状态下铁离子反应，生成亚铁离子，平衡逆向进行，充分反应后，红色褪去。 eq \x(关注点2) 　实验数据助推催化剂的筛选 催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下： CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－53.7 kJ·mol－1　Ⅰ CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2　Ⅱ 某实验室控制CO2和H2初始投料比为1∶2.2，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据： T(K) 催化剂 CO2转化率(%) 甲醇选择性(%) 543 Cat.1 12.3 42.3 543 Cat.2