2024届高三化学第一轮复习：7.2.4催化剂与反应机理的微观分析课件

专题讲座------催化剂与反应机理的微观分析 初中化学九年级 上册 在化学反应里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）。催化剂，在化工生产中具有重要而广泛的应用。 人教版高中化学 必修二 《神奇的催化剂》 催化剂十分神奇，它能极大地加快化学反应速率(可使化学反应速率增大几个到十几个数量级)，而自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化；它和反应体系的关系就像锁与钥匙的关系一样，具有高度的选择性（或专一性）。 催化剂之所以能改变化学反应速率，是因为它能改变反应历程，改变反应的活化能。 人教版高中化学 选择性必修一 在基于真实情境考査学生综合运用知识的能力的考试理念引导下，与化工生产关系密切的催化剂备受青睐，成了热门考点。从考査的知识看，主要从反应历程、活化能、速率、平衡移动等角度考查催化剂对反应的影响。从试题形式上看，常常融合图象、表格等信息呈现形式，考査学生吸收和整合陌生信息的能力。 一、基元反应、过渡态理论 研究发现，大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成，往往要经过多个反应步骤才能实现。 由反应物微粒(分子、原子、离子、自由基等)一步直接实现的变化, 称为基元反应或基元步骤。 例如： NO2+CO→NO＋CO2 大多数化学反应不是基元反应, 有不少是由多个基元反应组成的。例如H2(g)与I2(g)化合的反应是由两个基元步骤完成的： I2=2I· H2+2I·→2HI 1、基元反应 （1）基元反应特点: ①没有中间体(中间产物) v = k [ca(A)] [cb(B)] v1 v2 A B C 连串/连续反应 ②速率方程： (2）反应历程 反应物 中间体 生成物 反应历程(“反应机理”)：一般的化学反应往往要经过 若干个基元反应才能最后转化为生成物,这些基元反应 代表了反应所经过的途径,在化学中就称为反应历程。 2、过渡态理论：反应物分子并不只是通过简单碰撞直接形成产物，而是必须经过一个形成高能量活化络合物的过渡状态，并且达到这个过渡状态需要的一定的活化能，再转化成生成物。 这与爬山类似，山的最高点便是过渡态。 二、催化剂与催化作用 1、催化剂：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。 （ 一“变”二“不变”） 2、催化特点 ： (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。 3.催化剂与活化能 (1)催化剂的催化机理：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。 (3)催化反应一般过程(简化的过程)： ①反应物扩散到催化剂表面； ②反应物被吸附在催化剂表面； ③被吸附的反应物发生化学反应生成产物； ④产物的解吸。 （2）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。 扩散 吸附 反应 4、基于催化历程的反应调控思维模型 脱附 （1）催化历程：扩散→吸附→反应→脱附四个基本过程。 （2）影响速率的因素：催化剂的表面积大小，决定了吸附反应物的浓度，影响反应速率的快慢。 （3）多相催化过程中，气相物质的浓度对反应速率无直接影响，吸附态物质的浓度才影响反应速率。 （4）产物快速从催化剂表面脱附，即能加快反应的速率，又能促进平衡正向移动。 练习1、氮气与氢气在催化剂表面发生合成氨反应的微粒变化历程如图所示。 下列关于反应历程的先后顺序排列正确的是（ ） A.④③①② B.③④①② C.③④②① D.④③②① A 练习2、烯烃与氢气混合在常温常压时不反应，高温时反应 很慢，但在适当的催化剂存在时可与氢气反应生成烷烃， 一般认为加氢反应是在催化剂表面上进行。 反应过程的如图： 下列说法正确的是(　　) A．乙烯和氢气生成乙烷反应的ΔH＞0 B．有催化剂时的活化能E2比无催化剂时的活化能E1低，能减小反应的ΔH C．催化加氢过程中金属氢化物的一个氢原子和双键碳原子先结合，得到中间体 D．催化加氢过程中催化剂将较难发生的反应分成了多个容易发生的反应，可提高反应物的转化率 C 练习3、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) 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，