2021年熱門考點(diǎn)基于真實(shí)情境，考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力 ， 與化工生產(chǎn)關(guān)系密切的催化劑 ， 主要從反應(yīng)歷程 、 活化能 、 速率 、 平衡移動(dòng)等，考查催化劑對(duì)反應(yīng)的影響 。 從試題形式上看 ， 常常融合圖像 、 表格等信息呈現(xiàn)形式 ，考查學(xué)生吸收和整合陌生信息的能力 。
催化劑如何影響化學(xué)反應(yīng) ？例如： Cu 催化乙醇的氧化反應(yīng)：2Cu + O2 =^=2C u O；CH3CH2OH + CuO =^= CH3CHO + Cu + H2O催化劑 Cu 先參與反應(yīng)后又重新生成，它經(jīng)歷了 Cu-CuO-Cu 的變化歷程。
01.催化劑與反應(yīng)歷程
［ 例 1 ］ 用 NaCIO3、 H2O2 和稀硫酸制備 CIO2 ，反應(yīng)開始時(shí)加入少量鹽酸 ，CIO2 的生成速率大大提高 ( CI- 對(duì)反應(yīng)有催化作用 ) 。 該過(guò)程可能經(jīng)兩步反應(yīng)完成 ， 將其補(bǔ)充完整 ： ① ____________________（ 用離子方程式表示 ）； ② H2O2 + CI2 =2CI— +O2 + 2H+
解析：第②步中 CI2 生成 CI—, 可知催化制 CI— 的變化歷程是: CI—___CI2 — CI—, 即 CI— 在第①步中變成 CI2 由題給信息及氧化還原知識(shí)可知 ， 氧化劑是 CIO3—, 且 CIO3—反應(yīng)后生成CIO2 , 離子方程式 ：2CIO3— + 2CI— +4H+ =2CIO2 +CI2 + 2H2O
例 2. 在 Cu/ZnO 催化劑存在下 ， C02 和 H2 可發(fā)生兩個(gè)平行反應(yīng) ： Ⅰ. CO2(g) + 3H2(g) =^= CH3OH(g) + H2O(g) ； Ⅱ.CO2(g) + H2(g) =^= CO(g) + H2O(g) 某實(shí)驗(yàn)室控制 C02 和 H2 初始投料比為 1 : 2.2 , 在相同壓強(qiáng)下 ， 經(jīng)過(guò)相同時(shí)間測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示 。 在圖中分別畫出反應(yīng) I 在無(wú)催化劑 、 有 Cat.1和有 Cat.2 三種情況下"反應(yīng)過(guò)程一能量"示意圖
02.催化劑與活化能 、 焓變
催化劑通過(guò)降低反應(yīng)的活化能，從而加快反應(yīng)速率 。 催化劑的性能越好 ， 反應(yīng)的活化能越低 。
解析.據(jù)表中的數(shù)據(jù)可以算出生成 CH 3 OH 的 CO2 占全部 C02 的百分比 。 543K, Cat.1 作用下是 ：12.3%x42.3% = 5.20%, Cat.2 作用下是：10.9%x72.7% = 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。
歸納小結(jié) ：作圖注意：催化劑不能改變反應(yīng)物 、 生成物的總能量 、焓變， 所以曲線的起點(diǎn) 、 終點(diǎn)應(yīng)相同。
例3（2019全國(guó)I卷28）（3）我國(guó)學(xué)者結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應(yīng)歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用小黑點(diǎn)標(biāo)注。
可知水煤氣變換的ΔH__0（填“大于”“等于”或“小于”），該歷程中最大能壘（活化能）E正=__eV，寫出該步驟的化學(xué)方程式__________。
(1)根據(jù)水煤氣變換[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]并結(jié)合水煤氣變換的反應(yīng)歷程相對(duì)能量可知，CO(g)+H2O(g)的能量（-0.32eV）高于CO2(g)+H2(g)的能量（-0.83eV），故水煤氣變換的ΔH小于0； （2）活化能即反應(yīng)物狀態(tài)達(dá)到活化狀態(tài)所需能量。根據(jù)變換歷程的相對(duì)能量可知，最大差值為：其最大能壘（活化能） E正= 1.86-(-0.16)eV = 2.02eV；
該步驟的反應(yīng)物為：COOH*+H*+H2O*＝COOH*+2H*+OH*；因反應(yīng)前后COOH*和1個(gè)H*未發(fā)生改變，也可以表述成：H2O*＝H*+OH*；
例 4.密閉容器中發(fā)生反應(yīng) ： 2N0(g) + 2CO(g)=N2(g) + 2CO2(g) △H< 0 。 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)了下表所示的三組實(shí)驗(yàn) 。 請(qǐng)?jiān)趫D中畫出三個(gè)實(shí)驗(yàn)中，NO 隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線 ， 并標(biāo)明編號(hào)。
03.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) 。
解析：（1）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) 相同 。 （2）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) dNO) 較大。
03.催化劑與反應(yīng)速率 、 平衡移動(dòng)
催化劑具有一定范圍的活化溫度 ， 過(guò)高或過(guò)低 ， 都會(huì)導(dǎo)致催化劑的活性降低。 如生物催化劑酶 ， 對(duì)溫度就非常敏感 。
04.溫度與催化劑活性
例 5.（ 2017天津） H2S 和 SO2 會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康帶來(lái)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 + 02 + 2H2SO4 =2Fe2(SO4)3 + 2H2O硫桿菌存在時(shí) ， FeSO4 被氧化的速率是無(wú)菌時(shí)的 5x105 倍 ，該菌的作用是___；若反應(yīng)溫度過(guò)高 ，反應(yīng)速率下降 ，其原因是___________；
解析：反應(yīng)的催化劑； 催化劑硫桿菌因蛋白質(zhì)變性而失去了催化性能。
例 6.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(cè)得 C(Mn2+ ) 、 C(SO42—) 隨時(shí)間 t 的變化如圖所示 。 導(dǎo)致 C(Mn2+ ) 、 C(SO42—) 變化產(chǎn)生明顯差異的原因是________________；
05.催化劑的來(lái)源問(wèn)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(duì)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 。
解析：由圖可知 ， "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(shuō)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)是催化削 ， 而且催化劑是某種生成物 ， 應(yīng)是 Mn2+ ［ 答案 ］Mn2+ 對(duì)： O2 + 2H2SO3=2H2SO4 的反應(yīng)有催化作用
歸納小結(jié) ： 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。
06.催化劑 、 溫度對(duì)平衡的綜合影響
解析：(1) 先分析催化劑 A 作用下的脫氧率為什么會(huì)先增大后減小 ？ 低于300°C 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°C 時(shí) ， 因?yàn)闇囟壬?，平衡逆向移動(dòng)，消耗的 NO 減小，所以脫氮率下降。 (2)改用催化劑B，就涉及催化劑和溫度兩個(gè)變量：① B催化下，隨著溫度的升高， 脫策率也應(yīng)先增大后減?。虎谶_(dá)到曲線最高點(diǎn)之前，B的催化能力弱，相同溫 度時(shí)的脫氛率要小于 A，即所畫曲線應(yīng)在 A 的下方。③ 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°C 的位置。④當(dāng) A、B均達(dá)到平 衡后，平衡脫氮率只與溫度有關(guān)，所以兩條曲線重合。
概括整合I 催化劑通過(guò)參與化學(xué)反應(yīng)， 改變反應(yīng)歷程， 從而降低活化能，加快反應(yīng)速率，到達(dá)平衡所需的時(shí)間減少。 但催化劑不能改變焓變， 也不能使平衡移動(dòng)，催化劑的催化性能也會(huì)受外界條件的影響，如溫度 、 表面積等。
1.利用NH3的還原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反應(yīng)如下：4NH3(g)＋6NO(g)　　5N2(g)＋6H2O(l)　ΔH＜0已知該反應(yīng)速率v正＝k正·c4(NH3)·c6 (NO)，v逆＝k逆·cx(N2)·cy(H2O) (k正、k逆分別是正、逆反應(yīng)速率常數(shù))，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝k正/k逆，則x＝___，y＝___
2.N2O是一種強(qiáng)溫室氣體，且易形成顆粒性污染物，研究N2O的分解對(duì)環(huán)境保護(hù)有重要意義。碘蒸氣的存在能大幅度提高N2O的分解速率，反應(yīng)歷程為：第一步　I2(g)　　2I(g) (快反應(yīng))第二步　I(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋I(xiàn)O(g) (慢反應(yīng))第三步　IO(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋O2(g)＋I(xiàn)(g)(快反應(yīng))實(shí)驗(yàn)表明，含碘時(shí)N2O的分解速率方程v＝k·c(N2O)·c0.5(I2)(k為速率常數(shù))。下列表述正確的是_____(填字母)。A.I2濃度與N2O分解速率無(wú)關(guān)　　B.第二步對(duì)總反應(yīng)速率起決定作用C.第二步活化能比第三步小　　 D.IO為反應(yīng)的中間產(chǎn)物
解析　N2O分解反應(yīng)中，實(shí)驗(yàn)表明，含碘時(shí)N2O的分解速率方程v＝k·c(N2O)·c0.5(I2)(k為速率常數(shù))和碘蒸氣濃度有關(guān)，故A錯(cuò)誤；第二步I(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋I(xiàn)O(g)(慢反應(yīng))，在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中對(duì)總反應(yīng)速率起到?jīng)Q定性作用，故B正確；第二步反應(yīng)慢說(shuō)明活化能比第三步大，故C錯(cuò)誤。
3.化學(xué)動(dòng)力學(xué)上將一步完成的反應(yīng)稱為基元反應(yīng)。對(duì)于基元反應(yīng)：aA＋bB―→cC＋dD，其速率方程為v＝k·ca(A)·cb(B)(k為只與溫度有關(guān)的速率常數(shù))，復(fù)雜反應(yīng)(由幾個(gè)基元反應(yīng)構(gòu)成)的速率取決于慢的基元反應(yīng)。(1)已知反應(yīng)NO2(g)＋CO(g)　　NO(g)＋CO2(g)　ΔH＜0，在溫度低于250 ℃時(shí)是由兩個(gè)基元反應(yīng)構(gòu)成的復(fù)雜反應(yīng)，該反應(yīng)的速率方程為v＝k·c2(NO2)，則其兩個(gè)基元反應(yīng)分別為：Ⅰ._______===NO3＋_____；Ⅱ.略，這兩個(gè)反應(yīng)中活化能較小的是____。
解析　溫度低于250 ℃時(shí)，該反應(yīng)的速率方程式為v＝k·c2(NO2)，說(shuō)明NO2和CO不參與同一個(gè)基元反應(yīng)，且NO2參與的基元反應(yīng)為慢反應(yīng)，決定了該反應(yīng)的反應(yīng)速率，基元反應(yīng)Ⅰ中產(chǎn)物有NO3，根據(jù)元素守恒可知該基元反應(yīng)反應(yīng)物應(yīng)為NO2，則該基元反應(yīng)Ⅰ為：2NO2===NO3＋NO; 活化能越大，反應(yīng)速率越慢，基元反應(yīng)Ⅰ決定整個(gè)反應(yīng)速率，說(shuō)明反應(yīng)Ⅰ活化能較大，即反應(yīng)Ⅱ活化能較小。
(2)某科研小組測(cè)得380 ℃時(shí)該反應(yīng)的c(NO2)、c(CO)與生成CO2的速率[v(CO2)]的關(guān)系如下：
則該溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)k＝______L·ml－1·s－1。
解析　根據(jù)表格分析可知CO和NO2的濃度均會(huì)影響反應(yīng)速率，由于該反應(yīng)不是基元反應(yīng)，由題意可設(shè)該反應(yīng)的正反應(yīng)速率v＝k·c(NO2)·c(CO)，將表格中相應(yīng)數(shù)據(jù)代入有2.2×10－4 ml·L－1·s－1＝k×0.04 ml·L－1× 0.025 ml·L－1，可解得k＝0.22 L·ml－1·s－1。
4.(1)溫度為T1 ℃時(shí)，將等物質(zhì)的量的CO2和H2充入體積為1 L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)＋H2(g)　　HCOOH(g)　ΔH＝－31.4 kJ·ml－1　K＝2實(shí)驗(yàn)測(cè)得：v正＝k正c(CO2)·c(H2)，v逆＝k逆c(HCOOH)，k正、k逆為速率常數(shù)。T1 ℃時(shí)，k逆＝______(以k正表示)。
(2)當(dāng)溫度改變?yōu)門2 ℃時(shí)，k正＝1.9k逆，則T2 ℃時(shí)平衡壓強(qiáng)___T1 ℃時(shí)平衡壓強(qiáng)(填“＞”“＜”或“＝”)，理由是_________________________________________________________________________________________________________________________________。
CO2(g)＋H2(g)　　HCOOH(g)
為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡常數(shù)減小，平衡左移，氣體的物質(zhì)的量增加，總壓強(qiáng)增大；溫度升高，總壓強(qiáng)增大

相關(guān)課件

2024屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第七章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 第2講 催化劑的反應(yīng)機(jī)理與能壘圖像課件PPT：

這是一份2024屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第七章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 第2講 催化劑的反應(yīng)機(jī)理與能壘圖像課件PPT，共54頁(yè)。PPT課件主要包含了答案D，答案B，CH3OH，CH3COOH，答案C，答案A等內(nèi)容，歡迎下載使用。

2024屆高三化學(xué)高考備考一輪復(fù)習(xí)：化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)歷程(機(jī)理)課件：

這是一份2024屆高三化學(xué)高考備考一輪復(fù)習(xí)：化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)歷程(機(jī)理)課件，共47頁(yè)。PPT課件主要包含了a∶b∶c∶d，③①②⑤④，合適的取向，活化分子，反應(yīng)物分子等內(nèi)容，歡迎下載使用。

(新高考)高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí)課件第7章第40講熱點(diǎn)強(qiáng)化12化學(xué)反應(yīng)歷程、機(jī)理的分析應(yīng)用(含解析)：

這是一份(新高考)高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí)課件第7章第40講熱點(diǎn)強(qiáng)化12化學(xué)反應(yīng)歷程、機(jī)理的分析應(yīng)用(含解析)，共21頁(yè)。

英語(yǔ)朗讀寶

相關(guān)課件 更多

2021屆高考化學(xué)三輪復(fù)習(xí)專項(xiàng)沖刺：化學(xué)反應(yīng)原理綜合（第一課時(shí)）課件PPT

2021屆高考化學(xué)三輪復(fù)習(xí)專項(xiàng)沖刺：化學(xué)反應(yīng)原理綜合（第一課時(shí)）課件PPT
2021屆高考化學(xué)三輪復(fù)習(xí)專項(xiàng)沖刺：化學(xué)反應(yīng)原理綜合（第三課時(shí)）課件PPT

2021屆高考化學(xué)三輪復(fù)習(xí)專項(xiàng)沖刺：化學(xué)反應(yīng)原理綜合（第三課時(shí)）課件PPT
2021屆高考化學(xué)三輪復(fù)習(xí)專項(xiàng)沖刺：化學(xué)反應(yīng)原理綜合（第二課時(shí)）課件PPT

2021屆高考化學(xué)三輪復(fù)習(xí)專項(xiàng)沖刺：化學(xué)反應(yīng)原理綜合（第二課時(shí)）課件PPT
2021屆高考化學(xué)三輪復(fù)習(xí)專項(xiàng)沖刺：化學(xué)反應(yīng)機(jī)理歷程、活化能 、 催化劑(二)課件PPT

2021屆高考化學(xué)三輪復(fù)習(xí)專項(xiàng)沖刺：化學(xué)反應(yīng)機(jī)理歷程、活化能 、 催化劑(二)課件PPT
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，請(qǐng)掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護(hù)您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng)，可獲得資源免費(fèi)推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)，申請(qǐng) 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高考專區(qū)
歡迎來(lái)到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬(wàn)優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬(wàn)優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬(wàn)教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊(cè)
qrcode
二維碼已過(guò)期
刷新

微信掃碼，快速注冊(cè)

手機(jī)號(hào)注冊(cè)
手機(jī)號(hào)碼

手機(jī)號(hào)格式錯(cuò)誤

手機(jī)驗(yàn)證碼 獲取驗(yàn)證碼

手機(jī)驗(yàn)證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個(gè)字符，數(shù)字、字母或符號(hào)

注冊(cè)即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊(cè)協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊(cè)
手機(jī)號(hào)注冊(cè)
微信注冊(cè)

注冊(cè)成功

返回
頂部