小專題-高考題中的催化劑ppt課件

1、青春土建,立志精英,秀出優(yōu)秀的你,小專題 高考題中的催化劑,化學(xué)2019年高考二輪復(fù)習(xí),在基于真實(shí)情境考査學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力的考試?yán)砟钜龑?dǎo)下，與化工生產(chǎn)關(guān)系密切的催化劑備受青睞，成了熱門考點(diǎn)。從考査的知識看，主要從反應(yīng)歷程、活化能、速率、平衡移動(dòng)等角度考查催化劑對反應(yīng)的影響。從試題形式上看，常常融合圖象、表格等信息呈現(xiàn)形式，考査學(xué)生吸收和整合陌生信息的能力。,回歸教材,教材P58,CO+NO2 CO2+NO = kc(NO2) 增大CO的濃度,對反應(yīng)速率和平衡各有什么影響?,轉(zhuǎn)化率、平衡轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)率的關(guān)系,考題重現(xiàn),溫度會(huì)影響平衡轉(zhuǎn)化率嗎？,溫度升高，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所需的時(shí)間縮短.

2、,溫度會(huì)影響轉(zhuǎn)化率嗎？,影響產(chǎn)率的因素一般都有哪些？,理清細(xì)節(jié),（一）催化劑與反應(yīng)歷程 催化劑如何影響化學(xué)反應(yīng)?有一個(gè)大家非常熟悉的例子：Cu催化乙醇的氧化反應(yīng)。 催化劑Cu先參與反應(yīng)后又重新生成，它經(jīng)歷了Cu CuOCu的變化歷程。,例1(2017年4月浙江選考，改編)用NaClO3、H2O2和稀硫酸制備ClO2。反應(yīng)開始時(shí)加入少量鹽酸，ClO2的生成速率大大提高(Cl一對反應(yīng)有催化作用)。該過程可能經(jīng)兩步反應(yīng)完成，將其補(bǔ)充完整： (用離子方程式表示)； H2O2+Cl2=2Cl一+O2+2H+。,解析：第步中Cl2生成Cl-，可知催化劑Cl-的變化歷程是 Cl-Cl2 Cl-，即Cl-在第

3、步中變成Cl2。由題給信息及氧化還原知識可知，氧化劑是ClO3- ，且ClO3-反應(yīng)后生成ClO2。離子方程式：2ClO3-+2Cl-+4H+=2ClO2+Cl2 +2H2O。 解決催化劑參與反應(yīng)的反應(yīng)歷程問題，關(guān)鍵是要根據(jù)題給信息確定催化劑轉(zhuǎn)化的中間產(chǎn)物。,（二）催化劑與活化能、焓變 催化劑通過降低反應(yīng)的活化能而加快反應(yīng)速率。而且催化劑的性能越好，反應(yīng)的活化能越低。,例2(2016年浙江高考，節(jié)選)在Cu/ZnO催化劑存在下，CO2和H2可發(fā)生兩個(gè)平行反應(yīng)： CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) I CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) II 某實(shí)驗(yàn)室控制

4、CO2和H2初始投料比為1：2.2，在相同壓強(qiáng)下，經(jīng)過相同時(shí)間測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。在圖1中分別畫出反應(yīng)I在無催化劑、有Cat.1和有Cat.2三種情況下“反應(yīng)過程能量”示意圖。,【備注】甲醇選擇性：轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的百分比。,解析：據(jù)表1中的數(shù)據(jù)可以算出生成CH3OH的CO2占全部CO2的百分比。543K，Cat.1作用下是12.3%42.3%5.20%，Cat.2作用下是10.9%72.7%=7.92%。所以Cat.2的催化選擇性要好于Cat.1，即在Cat.2的作用下反應(yīng)的活化能低。結(jié)果如圖2所示。 作圖時(shí)還要注意，催化劑不能改變反應(yīng)物、 生成物的總能量，所以曲線的起點(diǎn)、終點(diǎn)應(yīng)相

5、 同。也正是這個(gè)原因，所以催化劑不能改變反 應(yīng)的結(jié)果。,（三）催化劑與反應(yīng)速率、平衡移動(dòng) 催化劑能加快反應(yīng)速率，縮短到達(dá)平衡所需時(shí)間。催化劑的活性越好，所需時(shí)間越短。但催化劑不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。,例3.密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)H0。研究表明：在使用等質(zhì)量同種催化劑時(shí)，增大催化劑比表面積可提高反應(yīng)速率。某同學(xué)設(shè)計(jì)了表2所示的三組實(shí)驗(yàn)。請?jiān)趫D3畫出三個(gè)實(shí)驗(yàn)中c(NO)隨時(shí)間變化的趨勢曲線，并標(biāo)明實(shí)驗(yàn)編號。,解析：先比較實(shí)驗(yàn)I、II：實(shí)驗(yàn)II的催化劑比表面積大，故實(shí)驗(yàn)II的反應(yīng)速率大；因催化劑不影響平衡移動(dòng)，故達(dá)到平衡后，實(shí)驗(yàn)I、II的c(NO)

6、相同。再比較II、III：實(shí)驗(yàn)III的溫度高，故實(shí)驗(yàn)III的反應(yīng)速率大；因溫度升高，平衡左移，故平衡時(shí)c(NO)較大。圖象如圖4。,（四）溫度與催化劑活性 催化劑具有一定范圍的活化溫度，過高或過低，都會(huì)導(dǎo)致催化劑的活性降低。如生物催化劑酶，對溫度就非常敏感。,例4(2017年天津，節(jié)選)H2S和SO2會(huì)對環(huán)境和人體健康帶來極大的危害，工業(yè)上采取多種方法減少這些有害氣體的排放生物脫H2S的原理為H2S+Fe2(SO4)3=S+2FeSO4+H2SO4 4FeSO4+O2+2H2SO4 2Fe2(SO4)3+2H2O 硫桿菌存在時(shí)，F(xiàn)eSO4被氧化的速率是無菌時(shí)的5105倍，該菌的作用是 。若反應(yīng)

7、溫度過高，反應(yīng)速率下降，其原因是 。,解析：因?yàn)榱驐U菌能顯著加快反應(yīng)速率，故它是反應(yīng)的催化劑。當(dāng)反應(yīng)溫度過高時(shí)，硫桿菌會(huì)因蛋白質(zhì)變性而失去了催化性能，反應(yīng)速率明顯下降。,（五）催化劑的來源問題 化學(xué)中有一類特殊反應(yīng)，叫自催化反應(yīng)，該類反應(yīng)中的生成物對反應(yīng)有催化作用。它的特點(diǎn)之一是開始反應(yīng)速率很小，隨著起催化作用的產(chǎn)物的積累速率迅速增大。,例5(2010年江蘇，改編)向三頸燒瓶中加入一定量的MnO2和水，攪拌，通入SO2和N2混合氣體，恒溫下發(fā)生反應(yīng)：MnO2+H2SO3=MnSO4+H2O。若將N2換成空氣，測得c(Mn2+)、c(SO42)隨時(shí)間t的變化如圖5所示。導(dǎo)致c(Mn2+)、c(S

8、O42)變化產(chǎn)生明顯差異的原因是: 1 。,解析：由圖5可知，“N2換成空氣”發(fā)生了副反應(yīng)：O2+2H2SO3=2H2SO4。表示c(SO42)的曲線斜率逐漸增大，說明SO42的生成速率逐漸增大。因反應(yīng)物濃度、壓強(qiáng)、溫度、接觸面積等維持不變，所以導(dǎo)致SO42的生成速率加快的因素應(yīng)是催化劑，而且催化劑是某種生成物，應(yīng)是Mn2+。所以答案是Mn2+對O2和H2SO3的反應(yīng)有催化作用。 判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否是自催化反應(yīng)，先要排除溫度、濃度、壓強(qiáng)、接觸面積等的影響，然后再分析是何種生成物具有催化作用。,（六）催化劑、溫度對平衡的綜合影響 例6 NH3催化還原氮氧化物技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣脫氮技術(shù)：

9、4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) H0。密閉容器中，在相同時(shí)間內(nèi)，在催化劑A作用下脫氮率隨溫度變化如圖6所示?，F(xiàn)改用催化能力稍弱的催化劑B進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請?jiān)趫D6中畫出在催化劑B作用下的脫氮率隨溫度變化的曲線(不考慮溫度對催化劑活性的影響)。,解析：先分析催化劑A作用下的脫氮率為什么會(huì)先增大后減小。低于300時(shí)，溫度越高，反應(yīng)速率越快，相同時(shí)間內(nèi)消耗的NO越多，所以脫氮率增大。高于300時(shí)，因?yàn)闇囟壬撸胶饽嫦蛞苿?dòng)，消耗的N0減小，所以脫氮率下降。 改用催化劑B，就涉及催化劑和溫度兩個(gè)變量，在解題時(shí)要分別考慮。B催化下，隨著溫度的升高，脫氮率也應(yīng)增大后減小。達(dá)到曲線最高點(diǎn)之前，B的催化能力弱，相同溫度時(shí)的脫氮率要小于A。即所畫曲線應(yīng)在A的下方。B催化下在相同時(shí)間內(nèi)達(dá)到平衡，則曲線最高點(diǎn)應(yīng)出現(xiàn)在高于300。當(dāng)