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2024屆高三化學二輪復習催化劑課件(共21張PPT)

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  1. 二一教育資源

2024屆高三化學二輪復習催化劑課件(共21張PPT)

資源簡介

(共21張PPT)
高三二輪復習
利用建模
解決有關催化劑的兩種圖像題
基礎回顧
1、催化劑是能改變反應速率而自身在反應前后化學性質和質量沒有發生變化的物質。
2、催化劑通過參與化學反應,改變反應的歷程,使發生反應所需要的活化能降低從而達到提高反應速率的目的,催化劑不改變化學反應熱。
3、使用催化劑同等程度地改變正逆反應速率,但不影響平衡轉化率和平衡的移動。
歷年高考縱覽:
二、構建模型一 能量歷程圖
例一:某反應過程的能量變化如圖所示,a為無催化劑情況,b為使用催化劑情況。請填寫下列空白。
(1)由圖可知,在催化劑作用下,該反應分為 步完成。
(2)用E0、E1、E2、E峰1、E峰2填寫下列關系式。
Ea1=
Ea2=
△H=
基元反應:在反應中直接轉化為產物的反應,又稱為簡單反應。

波峰個數=(基元)反應個數
Ea(活化能)=E波峰-E反應物
模型構建一
能量——歷程圖
波峰個數
生成物(或中間產物)與反應物的能量差
波峰(過渡態能量)與前一波谷(中間產物或反應物)的能量差
判斷活化能Ea大小,反應快慢及反應決速步驟
判斷反應熱(焓變)
判斷基元反應數量
構建模型,突破難點
大氣臭氧層的分解反應為:O3+O=2O2 △H,已知在某催化劑存在下O3分解的催化機理以此為:
①O3+Cl=ClO+O2 △H1
②ClO+O=Cl+O2 △H2
其過程中能量變化如右圖所示,下列有關敘述正確的是( )
A、ClO是該反應的催化劑
B、 △H1 >0;△H2>0; △H<0
C、第二步反應活化能比第一步高
D、反應①為慢反應,決定了整個反應的反應速率
D
跟蹤練習
H2O2+IO-=H2O+O2+I-
解析:
利用上述構建的模型方法,從第1問中可以了解到,反應應該有兩個基元反應,即反應甲和反應乙,所以會存在兩個波峰。從第2問中所給信息可知,甲的活化能高于乙的活化能,即波峰為左高右低,且波谷能量高于反應物2H2O2的能量。
例二:NH3催化還原氮氧化物技術是目前應用最廣泛的煙氣脫氮技術:4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H<0。密閉容器中,在相同時間內,無催化劑作用下脫氮速率隨溫度變化如圖所示:
(1)據圖可知,在相同時間內300℃前,溫度升高脫氮率逐漸增大,其可能原因是( )
300℃之后,溫度升高脫氮率又逐漸減小,其可能原因是( )
三、構建模型二 T-α圖像
解析:300℃前反應未達到平衡,脫氮率決定于反應速率。溫度越高,反應速率越快,相同時間內消耗的NO越多,所以脫氮率增大。大于等于300℃達到平衡,因為反應放熱,隨溫度的升高,平衡轉化率降低,所以脫氮率下降。
(2)現若使用催化劑進行該實驗(不考慮溫度對催化劑活性的影響),請在圖中畫出催化劑作用下的脫氮率隨溫度變化曲線。
應用2 在密閉容器中充入5molCO和4molNO,發生反應2NO+2CO=N2+2CO2 ΔH=-746.5kJ·mol-1。某研究小組為探究催化劑對CO、NO轉化的影響,將NO和CO以一定的流速通過兩種不同的催化劑進行反應,相同時間內測量逸出氣體中NO含量,從而確定尾氣脫氮率(即NO的轉化率),結果如圖所示。
a點    (填是或者不是)對應溫度下的平衡脫氮率,說明其理由。
模型構建二
最高點
曲線下降:溫度上升,催化劑活性降低;其他副反應;最高點是活性最高點
曲線下降:T升高,平衡逆移,放熱反應,平衡影響轉化率,最高點不一定是活性最高點
是平衡點
非平衡點
BD
AB
四、催化劑的選擇性
催化劑具有選擇性,某種催化劑對某一反應可能是活性很強的催化劑,但對其他反應不一定具有催化作用。根據這一特性,可以通過選擇催化劑來調控反應,從而提高生產效率。
催化劑的催化能力一般叫做催化活性,那么催化劑的催化活性一般與什么因素有關?
催化劑一般都存在活性最強的溫度范圍,這個溫度范圍叫做催化劑的活性溫度。工業上在選擇某反應的溫度時,首先應考慮催化劑的活性溫度,以便最大限度地發揮催化劑的作用。例如五氧化二釩的活性溫度為420~550℃,這是選擇二氧化硫催化氧化反應的適宜溫度的主要依據。在475℃,上述反應用催化劑時的反應速率比不用催化劑時提高了一億六千萬倍。
此外,有些物質的存在會使催化劑明顯失效,這種現象稱為催化劑中毒。
【從理論到化工生產】
歸納小結
本節總結:
關于催化劑圖像(表)應用在高考中的考查形式主要有以下兩種:
1、以能量——歷程圖考查催化劑與活化能、反應熱、基元反應個數與快慢的關系。
考察方式:畫圖及圖像分析
解題策略:建模一
歸納小結
2、以轉化率——溫度圖的形式來考查催化劑活性、選擇性、催化劑與化學平衡、化學反應速率的關系。
考查方式:圖像分析
解題策略:建模二
解題思路—— 認真審題,分析圖像
判斷類型,應用建模
催化劑的研究前景和應用現狀
在現代化學工業中,催化劑的應用十分普遍。就近年來化學工業生產與技術的發展趨勢而言,催化劑往往成為技術改造和更新的關鍵,有關這方面的研究成果多次獲得諾貝爾獎。在生命現象中也存在著大量的催化作用。
如今,“催化”已成為一門科學,人們對催化反應歷程和催化劑作用機理的認識已達到分子和原子水平,催化劑的研發已經從偶然經驗性時期,經過現在有目的的經驗性過渡時期,開始進入設計時期。但催化科學仍是一門實驗科學,最終還是要通過實驗驗證催化劑實用性和有效性。

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