2024届高三化学二轮复习 催化剂-化学反应历程 课件

主讲老师： 专题7 催化剂-化学反应历程 高中化学二轮复习课件 2024 1-考点扫描 有效碰撞理论 快反应、慢反应、决速步骤 化学反应速率 反应速率方程、速率常数 化学反应历程：吸附、断键、成键、脱附 基本 考点 催化剂，过渡态理论、相对能量、活化能 关键词 1.基元反应 2.反应机理 3.过 渡 态 4.决速步骤 5.选 择 性 6.影响因素 7.催化剂活性 8.自催化作用 9.催化剂中毒 10.生物酶温度 反应物扩散、吸附、断键、成键、脱附的具体步骤等等 反应物一步转化为生成物的反应。复杂反应往往有多个基元反应 生成的活化配位化合物的中间过渡状态，能量最高,活化能最高点 一个反应中活化能最大的基元反应，其速率最小，为决速步骤。 有多个平行反应时，实际应用时选用目标产物的选择性高的催化剂 催化剂的浓度、温度和催化剂表面积，都会影响催化效率。 催化剂总是在某温度活性最高，高于或低于此温度均降低。 某一反应产物的累计，造成反应速率增大，叫做自催化作用。 杂质或某一产物或某一反应物使催化性能减弱或消失，叫催化剂中毒 生物酶做催化剂时，温度过高使蛋白质变性，失去催化功能 高锰酸钾/草酸,（产物Mn2+自催化） 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。 每一步反应都称为基元反应。 反应物分子并不是通过简单碰撞直接形成产物，而是必须经过一个形成活化络合物的过渡状态，并且达到这个过渡状态需要一定的活化能。 基元反应、过渡态理论及活化能 基元反应 过渡态 理论 爬山时，山顶就是“过渡态” ∆H=E1-E2 =正反应活化能-逆反应活化能 【催化剂的概念和特点】 催化剂是在化学反应中能提高化学反应速率而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后没有发生改变的物质。 蜂窝陶瓷催化剂 铁触媒催化剂 V2O5催化剂 （1）催化剂有高效性 催化剂能成千上万倍的增加化学反应速率。 （2）有高度的选择性 催化剂只对特定反应起催化作用。具有选择性。 （3）有一定的稳定性/不稳定性 实际反应过程中，催化剂长期受热和化学作用，会发生一些不可逆的物理化学变化 合成氨工业中的主要催化剂，在500℃时活性最大 SO2的催化氧化 催化剂做成蜂窝状，可以提高与反应物的 接触面积 催化剂：改变什么，不改变什么？ 改 变 改变反应的途径（机理） 改变反应的活化能 改变了化学反应速率 简化的催化反应基本过程 反应物扩散到催化剂表面→反应物吸附在催化剂表面→吸附的反应物转化生成产物→产物的解吸 ΔH不变 一步完成 两步jiyuanfanying 不 改 变 催化剂的质量和化学性质不变 不能改变焓变（ΔH) 不改变反应的平衡转化率（α） T℃不变反应平衡常数（K）不变 不改变反应的可能性 ！加快等时转化率 v正,v逆同倍增大,平衡时间缩短 思维建模 加入催化剂K后，反应分两步进行 反应A+B→AB 的活化能为Ea ①A+K→AK 活化能高Ea1（慢反应，决速步骤） ②AK+B→AB+K 活化能低为Ea2(快反应) A +B→AB K 总 反应 测定值 活化能 【诠释】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“决速步骤”，在催化剂条件下总反应的活化能是一个实验测定值。 【典例5】 【典例1】（2018北京）我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。 下列说法不正确的是( ) A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100% B．CH4→CH3COOH过程中，有C—H发生断裂 C．①→②放出能量并形成了C-C D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 D CO2+CH4→CH3COOH √ √ √ × 催化剂不改变平衡转化率 看反应物分子是否全部进入产物中 CH4的4个C-H变为3个 催化剂还需知道什么 1 2 3 4 5 催化剂→降低反应的活化能→活化分子百分数增大→有效碰撞次数增加→加快化学反应速率 催化剂→减少时间，加快速率，减少能耗 理想催化剂→选择性高【给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应，催化剂可以大幅度提高目标产物在产物中的占比】 温度选择，首先应考虑催化剂的活性温度，高于或低于最佳活性温度，反应速率均减慢 催化剂中毒：由于某些原料杂质、催化剂自身的某些杂质、反应产物或副产物的作用而使催化活性减弱或丧失的现象 常见 考法 1. ∆H判断：起点→终点能量差值， 2. 反应物生成物的判断： （1）只进不出，叫做“反应物” （2）只出不进，叫做“生成物” （3）循环反应物质，“要么是催化剂，要么是反应的环境介质” 3.反应的催