資源簡介

(共44張PPT)
主講老師：
專題7
催化劑-化學反應歷程
高中化學二輪復習課件
2024
1-考點掃描
有效碰撞理論
快反應、慢反應、決速步驟
化學反應速率
反應速率方程、速率常數
化學反應歷程：吸附、斷鍵、成鍵、脫附
基本
考點
催化劑，過渡態理論、相對能量、活化能
關鍵詞
1.基元反應
2.反應機理
3.過 渡 態
4.決速步驟
5.選 擇 性
6.影響因素
7.催化劑活性
8.自催化作用
9.催化劑中毒
10.生物酶溫度
反應物擴散、吸附、斷鍵、成鍵、脫附的具體步驟等等
反應物一步轉化為生成物的反應。復雜反應往往有多個基元反應
生成的活化配位化合物的中間過渡狀態，能量最高,活化能最高點
一個反應中活化能最大的基元反應，其速率最小，為決速步驟。
有多個平行反應時，實際應用時選用目標產物的選擇性高的催化劑
催化劑的濃度、溫度和催化劑表面積，都會影響催化效率。
催化劑總是在某溫度活性最高，高于或低于此溫度均降低。
某一反應產物的累計，造成反應速率增大，叫做自催化作用。
雜質或某一產物或某一反應物使催化性能減弱或消失，叫催化劑中毒
生物酶做催化劑時，溫度過高使蛋白質變性，失去催化功能
高錳酸鉀/草酸,（產物Mn2+自催化）
大多數化學反應并不是經過簡單碰撞就能完成，往往要經過多個反應步驟才能實現。
每一步反應都稱為基元反應。
反應物分子并不是通過簡單碰撞直接形成產物，而是必須經過一個形成活化絡合物的過渡狀態，并且達到這個過渡狀態需要一定的活化能。
基元反應、過渡態理論及活化能
基元反應
過渡態
理論
爬山時，山頂就是“過渡態”
H=E1-E2
=正反應活化能-逆反應活化能
【催化劑的概念和特點】
催化劑是在化學反應中能提高化學反應速率而不改變化學平衡，且本身的質量和化學性質在化學反應前后沒有發生改變的物質。
蜂窩陶瓷催化劑
鐵觸媒催化劑
V2O5催化劑
（1）催化劑有高效性
催化劑能成千上萬倍的增加化學反應速率。
（2）有高度的選擇性
催化劑只對特定反應起催化作用。具有選擇性。
（3）有一定的穩定性/不穩定性
實際反應過程中，催化劑長期受熱和化學作用，會發生一些不可逆的物理化學變化
合成氨工業中的主要催化劑，在500℃時活性最大
SO2的催化氧化
催化劑做成蜂窩狀，可以提高與反應物的 接觸面積
催化劑：改變什么，不改變什么？
改
變
改變反應的途徑（機理）
改變反應的活化能
改變了化學反應速率
簡化的催化反應基本過程
反應物擴散到催化劑表面→反應物吸附在催化劑表面→吸附的反應物轉化生成產物→產物的解吸
ΔH不變
一步完成
兩步jiyuanfanying
不
改
變
催化劑的質量和化學性質不變
不能改變焓變（ΔH)
不改變反應的平衡轉化率（α）
T℃不變反應平衡常數（K）不變
不改變反應的可能性
！加快等時轉化率
v正,v逆同倍增大,平衡時間縮短
思維建模
加入催化劑K后，反應分兩步進行
反應A+B→AB 的活化能為Ea
①A+K→AK 活化能高Ea1（慢反應，決速步驟）
②AK+B→AB+K 活化能低為Ea2(快反應)
A +B→AB
K
總
反應
測定值
活化能
【詮釋】由于Ea1>Ea2，第①步反應是慢反應，是決定整個反應快慢的步驟，稱為“決速步驟”，在催化劑條件下總反應的活化能是一個實驗測定值。
【典例5】
【典例1】（2018北京）我國科研人員提出了由CO2和CH4轉化為高附加值產品CH3COOH的催化反應歷程。該歷程示意圖如下。
下列說法不正確的是( )
A．生成CH3COOH總反應的原子利用率為100%
B．CH4→CH3COOH過程中，有C—H發生斷裂
C．①→②放出能量并形成了C-C
D．該催化劑可有效提高反應物的平衡轉化率
D
CO2+CH4→CH3COOH
√
√
√
×
催化劑不改變平衡轉化率
看反應物分子是否全部進入產物中
CH4的4個C-H變為3個
催化劑還需知道什么
1
2
3
4
5
催化劑→降低反應的活化能→活化分子百分數增大→有效碰撞次數增加→加快化學反應速率
催化劑→減少時間，加快速率，減少能耗
理想催化劑→選擇性高【給定條件下反應物之間能夠同時發生多個反應，催化劑可以大幅度提高目標產物在產物中的占比】
溫度選擇，首先應考慮催化劑的活性溫度，高于或低于最佳活性溫度，反應速率均減慢
催化劑中毒：由于某些原料雜質、催化劑自身的某些雜質、反應產物或副產物的作用而使催化活性減弱或喪失的現象
常見
考法
1. H判斷：起點→終點能量差值，
2. 反應物生成物的判斷：
（1）只進不出，叫做“反應物”
（2）只出不進，叫做“生成物”
（3）循環反應物質，“要么是催化劑，要么是反應的環境介質”
3.反應的催化劑：
最初進入反應體系不斷循環的物質，通常在反應物和生成物之間。
4.化學鍵數目：
催化劑參與化學反應，化學鍵數目要變。
5.原子利用率 ：= 目標產物總質量 反應物總質量
這里是總質量，不是總原子個數！
反應機理圖
1-考查催化反應一般過程(簡化的機理)
①反應物擴散到催化劑表面；②反應物被吸附在催化劑表面；③被吸附的反應物發生化學反應斷鍵、成鍵生成產物；④產物的解吸。
【典例】：氮氣與氫氣在催化劑表面發生合成氨反應的微粒變化歷程如圖所示。
下列關于反應歷程的先后順序排列正確的是（ ）
A.④③①② B.③④①② C.③④②① D.④③②①
A
擴散
吸附
斷鍵、反應
脫附
A．反應過程可表示為
B．E1為反應物的能量與過渡態的能量差，稱為正反應的活化能
C．正反應的熱效應為ΔH=E1 E2，且E2>E1，所以正反應為放熱反應
D．此圖中逆反應的熱效應為ΔH=E1 E2，逆反應為吸熱反應
A +BC→[A…B…C] → AB +C
(反應物） (過渡態) (生成物）
D
【典例】某反應過程中體系的能量變化如圖所示，下列說法錯誤的是(　　)




H=E1-E2 =正反應活化能-逆反應活化能<0
2-考查相對能量、過渡態、焓變的計算和判斷吸放熱
能量最高的狀態
H=E2-E1 >0
【典例】N2O是一種強溫室氣體，且易形成顆粒性污染物，研究N2O的分解對環境保護有重要意義。碘蒸氣的存在能大幅度提高N2O的分解速率，反應歷程為：
第一步　I2(g) ―→2I(g) (快反應)
第二步　I(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋IO(g) (慢反應)
第三步　IO(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋O2(g)＋I(g)(快反應)
實驗表明，含碘時N2O的分解速率方程v＝k·c(N2O)·c0.5(I2)(k為速率常數)。下列表述正確的是_____(填字母)。
A.I2濃度與N2O分解速率無關　　B.第二步對總反應速率起決定作用
C.第二步活化能比第三步小　　 D.IO為反應的中間產物
BD




速率方程中有c(I2)
慢反應步驟為決速步驟，活化能大
IO開始沒有反應后也沒有，為中間產物
3-考查快反應、慢反應與活化能的關系；中間產物和決速步驟
4×1接力賽成績，取決于跑到最慢的那個
【典例】我國學者結合實驗與計算機模擬結果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用*標注。
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，寫出該步驟的化學方程式______________________。
水煤氣變換的ΔH取決于反應物和最終生成物能量差
小于
2.02
COOH* ＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH* (或H2O*===H*＋OH*)
該步驟化學方程式，用基元反應的反應物和生成物表示（化簡不化簡均可）
最低能量態與過渡態的能量差值：
1.86-(-0.16)=2.02eV
4-根據基元反應的能量圖，判斷最大能壘和焓變
反應物的最低能量到過渡態能量差值為活化能
【典例】密閉容器中發生反應 ：2NO(g) + 2CO(g)=N2(g) + 2CO2(g) H<0
研究表明:在使用等質量同種催化劑時，增大催化劑比表面積可提高反應速率。某同學設計了下表所示的三組實驗 。請在圖中畫出三個實驗中，NO 隨時間變化的趨勢曲線 ， 并標明編號。
增大比表面積， 速率加快平衡時間縮短,但平衡轉化率相同；
升溫，平衡向吸熱方向移動（逆向）移動，α（NO）降低，c(NO）增大
所用考點
5-根據圖像表格，判斷反應速率大小，轉化率高低，并繪制曲線
溫度相同比表面積大速率快
轉化率
相同
比表面積相同溫度高速率快
轉化率II>III
I,II相比，其轉化率相同，反應時間 I>II
II,III相比，其轉化率III【典例7】（ 2017天津） H2S 和 SO2 會對環境和人體健康帶來極大的危害 ，工業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 FeSO4 被氧化的速率是無菌時的 5x105 倍 ，該菌的作用是_________；若反應溫度過高 ，反應速率下降 ，其原因是_____________________________________；
催化劑硫桿菌因蛋白質變性而失去了催化性能
催化劑
催化劑
活性
若溫度偏低，反應速率則偏小；
若溫度偏高，催化劑活性減弱。
6-催化劑活性與溫度的關系考查
催化效率
隨著起催化作用的產物的積累速率迅速增大
特點
開始反應速率很小
【典例8】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 ， 恒溫下發生反應 ： MnO2 +H2SO3 =MnSO4 +H2O ；若將 N2換成空氣 ， 測得 C(Mn2+ ) 、 C(SO42—) 隨時間 t 的變化如圖所示 。導致 C(Mn2+ ) 、 C(SO42—) 變化產生明顯差異的原因是________________；
【解析】：由圖可知 ， "N2 換成空氣"發生了副反應 ： 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，
因反應物濃度 、 壓強 、 溫度 、 接觸面積等維持不變 ，所以導致 SO42— 的生成速率加快的因素應是催化劑，而且催化劑是某種生成物： Mn2+
【答案 】 Mn2+ 對反應 O2 + 2H2SO3=2H2SO4 的反應有催化作用
7-自催化反應的圖像解釋——某反應產物做催化劑
【典例】已知分解1 mol H2O2放出熱量98 kJ。在含少量I－的溶液中，H2O2分解的機理為：
H2O2＋I－―→H2O＋IO－　慢
H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－　快
下列有關該反應的說法正確的是(　　)
A．反應速率與I－濃度有關
B．IO－也是該反應的催化劑
C．反應活化能等于98 kJ·mol－1
D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)
A
H2O2的分解反應速率主要是由第一個慢反應決定，增加I－濃度，反應速率加快，A項正確

反應前后都有且不變的是I－，為催化劑；而反應前后都沒有的IO－為中間產物，B項錯誤

焓變=正反應的活化能-逆反應的活化能，題目無法計算。

根據化學方程式：2H2O2=2H2O+O2,反應速率關系為v(H2O2)＝v(H2O)＝2v(O2)

8-催化劑、中間產物的判斷、催化劑濃度與速率關系
2Cu + O2 =2CuO； CH3CH2OH + CuO=CH3CHO + Cu + H2O
9-補全催化反應歷程
【歷程】催化劑 Cu 先反應后又生成 ： Cu→CuO→Cu
【典例】乙醇在銅的催化作用下的催化氧化：
【典例10】 用 NaCIO3、 H2O2 和稀硫酸制備 CIO2 ，反應開始時加入少量鹽酸 ，CIO2 的生成速率大大提高 ( CI- 對反應有催化作用 ) 。 該過程可能經兩步反應完成 ， 將其補充完整 ：
① _____________________________（ 用離子方程式表示 ）； ② H2O2 + CI2 =2CI- +O2 + 2H+
【解析】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可知 ，氧化劑是 CIO3-, 且 CIO3-反應后生成CIO2
離子方程式 ：2CIO3- + 2CI- +4H+ =2CIO2 +CI2 + 2H2O
兩個反應反復進行，使催化反應完成
10-反應物濃度，催化劑濃度與速率的關系
【典例】[2021·遼寧卷，12]某溫度下，降冰片烯在鈦雜環丁烷催化下聚合，反應物濃度與催化劑濃度及時間關系如圖。已知反應物消耗一半所需的時間稱為半衰期，下列說法錯誤的是(　　)
A．其他條件相同時，催化劑濃度越大，反應速率越大
B．其他條件相同時，降冰片烯濃度越大，反應速率越大
C．條件①，反應速率為0.012 mol·L－1·min－1
D．條件②，降冰片烯起始濃度為3.0 mol·L－1時，半衰期為62.5 min
B
由圖中曲線①②可知，其他條件相同時，催化劑濃度大的②，斜率明顯變大，故增大濃度可以提高反應速率，A項正確




由曲線①③可知，其他條件相同時，降冰片烯的濃度①是③的兩倍，所用時間①也是③的兩倍，反應速率相等，故說明反應速率與降冰片烯濃度無關
11-從反應機理能量圖分析主要產物
一級碳正離子
二級碳正離子
[思考]請從速率和平衡視角分析丙烯與HBr反應的主要產物。
機理1
機理2
藍色：機理1
紅色：機理2
第一步活化能大，為決速步
主要產物
機理1：活化能大，速率慢；放熱少，反應限度小。
機理2：活化能小，速率快；放熱多，反應限度大。
馬氏加成產物：2-溴丙烷
反馬氏加成產物：1-溴丙烷
【典例】 [2022年山東] 18O標記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發生水解，部分反應歷程可表示為：
能量變化如圖所示。已知 為快速平衡，下列說法正確的是( )
A. 反應Ⅱ、Ⅲ為決速步驟
B. 反應結束后，溶液中存在18OH-
C. 反應結束后，溶液中存在CH318OH
D. 反應Ⅰ與反應Ⅳ活化能的差值等于圖示總反應的焓變
反應I,IV活化能大，為決速步驟
12-簡單有機反應歷程
I II III IV

活化能小反應快
快速平衡，反應Ⅱ的成鍵和斷鍵方式為 或 ，后者
能生成18OH－，因此反應結束后，溶液中存在18OH－，故B正確；
【典例】(2021·山東)18O標記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發生水解，部分反應歷程可
表示為： ＋CH3O－，
能量變化如圖所示。已知 為快速平衡，下列說法正確的是
A.反應Ⅱ、Ⅲ為決速步
B.反應結束后，溶液中存在18OH－
C.反應結束后，溶液中存在CH318OH
D.反應Ⅰ與反應Ⅳ活化能的差值等于圖示總反應的焓變
√
反應Ⅲ的成鍵和斷鍵方式為 或
，因此反應結束后溶液中不會
存在CH318OH，故C錯誤；
該總反應對應反應物的總能量高于生成物的總能量，總反應為放熱反應，因此
和CH3O－的總能量與 和OH－的總能量之差等于圖示總反應的焓變，故D錯誤。
【典例】[2022年山東] 18O標記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發生水解，部分反應歷程可表示為：
能量變化如圖所示。已知 為快速平衡，下列說法正確的是( )
A. 反應Ⅱ、Ⅲ為決速步驟
B. 反應結束后，溶液中存在18OH-
C. 反應結束后，溶液中存在CH318OH
D. 反應Ⅰ與反應Ⅳ活化能的差值等于圖示總反應的焓變
反應I,IV活化能大，為決速步驟
考點11-簡單有機反應的反應歷程
I II III IV




B
12-“環式”催化反應過程圖像題分析
“入環”的物質為反應物，如①和④
位于“環上”的物質一般是催化劑或中間體，如⑤、⑥、⑦和⑧；
“出環”的物質為生成物，如②和③
1
2
反應前后都在的是催化劑，催化劑的化學鍵數目、化合價一般發生變化。
3
反應前后都沒有的是中間產物
【典例】(2020·全國Ⅰ卷)銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反應過程如圖所示。
下列敘述錯誤的是(　　)
A．CH3COI是反應中間體
B．甲醇羰基化反應為CH3OH＋CO = CH3CO2H
C．反應過程中Rh的成鍵數目保持不變
D．存在反應CH3OH＋HI=CH3I＋H2O
×
√
√
√
C
最初進入的是催化劑，其余為中間產物
進入循環體系的反應物
最后分離出來的生成物
4鍵
6鍵
5鍵
6鍵
【典例】（2021湖南高考）鐵的配合物離子(用[L－Fe－H]+表示)催化某反應的一種反應機理和相對能量的變化情況如圖所示：下列說法錯誤的是（ ）
A．該過程的總反應為
總反應看循環圖：
入環者HCOOH為反應物；
出環者為H2,CO2為生成物；
最初參與反應的環內物質和[L-Fe-H]+為催化劑；
其余環內物質為中間過渡態產物。
故可以根據反應物生成物判斷出總反應為：
A選項正確。
催化劑
√
【典例】（2021湖南高考）鐵的配合物離子(用[L－Fe－H]+表示)催化某反應的一種反應機理和相對能量的變化情況如圖所示：下列說法錯誤的是（ ）
B．H+濃度過大或者過小，均導致反應速率降低
HCOOH H+ + HCOO- （1）
I→II反應，HCOO- +I →II，增加H+濃度，平衡（1）逆向移動，HCOO- 濃度減小，反應速率減慢；
III→IV反應，III+ H+ →IV反應，減小H+濃度，反應速率減慢；
故H+濃度過大或過小，均會導致反應速率降低。B選項正確。
√
【典例】（2021湖南高考）鐵的配合物離子(用[L－Fe－H]+表示)催化某反應的一種反應機理和相對能量的變化情況如圖所示：下列說法錯誤的是（ ）
C．該催化循環中Fe的化合價發生了變化
【分析】由機理圖可以看出，整個過程中，[L－Fe－H]+始終為+1價，把它作為整體進行分析。
因HCOO-，與Fe成鍵的H-為-1價（電負性H>Fe)
IV中的H2為0價
所以[L－Fe－H]+為+1價，可以判斷Fe的化合價沒有發生變化。
C錯誤。
+1
+1
+1
+1
-1
-1
0
×
【典例】（2021湖南高考）鐵的配合物離子(用[L－Fe－H]+表示)催化某反應的一種反應機理和相對能量的變化情況如圖所示：下列說法錯誤的是（ ）
D．該過程的總反應速率由Ⅱ→Ⅲ步驟決定
【解析】決速步驟是活化能最大的步驟，經對比，反應Ⅳ→Ⅰ能壘最大，反應速率最慢，對該過程的總反應起決定作用，故D錯誤。
×
活化能最大的是IV--I步
【典例】（2021湖南高考）鐵的配合物離子(用[L－Fe－H]+表示)催化某反應的一種反應機理和相對能量的變化情況如圖所示：下列說法錯誤的是（ ）
A．該過程的總反應為
B．H+濃度過大或者過小，均導致反應速率降低
C．該催化循環中Fe的化合價發生了變化
D．該過程的總反應速率由Ⅱ→Ⅲ步驟決定
CD
【典例】（2019全國I）28（3）我國學者結合實驗與計算機模擬結果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用 標注。
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，寫出該步驟的化學方程式______________________。
1.91
2.02
小于
2.02
COOH· +H · +H2O · →COOH · +2H · +OH ·
13-尋找反應歷程中的最大能壘
【催化劑選擇性】：一種催化劑催化指定反應物，可以生成多種不同的產物，其中某一種產物是最希望獲得的，則這一種產物產率的大小代表了該反應選擇性的好壞。
【選擇性的表示方法】：某產物選擇性可用消耗的原料轉變為指定產物的百分率表示。改變催化劑會引起催化劑選擇性的變化。
14-催化劑的選擇性考查
【典例20】以丙烯、氨、氧氣為原料，在催化劑存在下生成丙烯晴(C3H3N)和副產物丙烯醛(C3H4O)的熱化學方程式如下：
①C3H6(g)＋NH3(g)＋3/2O2(g)＝C3H3N(g)＋3H2O(g) ΔH＝ 515kJ·mol 1
②C3H6(g)＋O2(g)＝C3H4O(g)＋H2O(g) ΔH＝ 353　kJ·mol 1
提高丙烯腈反應選擇性的關鍵因素是_______________
催化劑
【解析】改變催化劑會引起催化劑選擇性的變化，故提高反應選擇性的關鍵因素是催化劑。方法：找到合適的，只催化或主要催化丙烯腈的合成，不催化或少催化丙烯醛合成的催化劑。
【典例】（2020·江蘇·高考真題）CO2/ HCOOH循環在氫能的貯存/釋放、燃料電池等方面具有重要應用。
(1)CO2催化加氫。在密閉容器中，向含有催化劑的KHCO3溶液(CO2與KOH溶液反應制得)中通入H2生成HCOO-，其離子方程式為 ；
其他條件不變，HCO3-轉化為HCOO-的轉化率隨溫度的變化如圖-1所示。反應溫度在40℃~80℃范圍內，HCO3-催化加氫的轉化率迅速上升，其主要原因是 。
(1) HCO3- + H2 == HCOO- + H2O
↓2 ↑2
(2) 反應溫度在40℃~80℃范圍內時，隨溫度升高，活化分子增多，反應速率加快；同時溫度升高催化劑的活性增強，所以HCO3-的催化加氫速率迅速上升；
溫度升高反應速率增大，溫度升高催化劑的活性增強
15-催化劑的活性與溫度關系的本質
【典例】(2) HCOOH催化釋氫。在催化劑作用下， HCOOH分解生成CO2和H2可能的反應機理如圖-3所示。
①HCOOD催化釋氫反應除生成CO2外，還生成__________(填化學式)。
HD
【解析】HCOOH電離生成HCOOˉ和H+分別與催化劑結合；在催化劑表面HCOOˉ分解生成CO2和Hˉ，之后在催化劑表面Hˉ和第一步產生的H+反應生成H2。
(D+)H+
(D+)H+
H－
HCOOD電離生成HCOOˉ和D+分別與催化劑結合；在催化劑表面HCOOˉ分解生成CO2和Hˉ，之后在催化劑表面Hˉ和第一步產生的D+反應生成HD。
【典例22(2) HCOOH催化釋氫。在催化劑作用下， HCOOH分解生成CO2和H2可能的反應機理如圖-3所示。
②研究發現：其他條件不變時以 HCOOK溶液代替 HCOOH催化釋氫的效果更佳，其具體優點是 。
提高釋放氫氣的速率，提高釋放出氫氣的純度
【解析】HCOOK=HCOOˉ+K+，HCOOˉ與催化劑結合后分解出CO2和H-(即KH），KH+H2O=H2↑+KOH，生成的KOH可以吸收分解產生的CO2，從而使氫氣更純凈。所以具體優點是：提高釋放氫氣的速率，提高釋放出氫氣的純度。
【典例23】(2021·重慶卷·12)甲異腈(CH3NC)在恒容密閉容器中發生異構化反應: CH3NC(g) CH3CN(g),反應過程中甲異腈濃度c隨時間t的變化曲線如圖所示(圖中T為溫度)。該反應的反應速率v與c的關系為v=kc,k為速率常數(定溫下為常數),a點和b點反應速率相等,即v(a)=v(b)。下列說法錯誤的是(　　)
A. bf段的平均反應速率為
1.0×10-4mol·L-1·min-1
B. a點反應物的活化分子數多于d點
C. T1>T2
D. 3v(d)=2v(e)

a→d過程中,c(CH3NC)逐漸降低,活化分子數減少,則a點反應物的活化分子數多于d點

據速率方程及v(a)=v(b):k1×20×10-3=k2×10×10-3,即2k1=k2,則T2時,速率常數大,T2>T1


v(d)=5×10-3×k2,v(e)=15×10-3×k1,由于2k1=k2,可得3v(d)=2v(e)
C
16-速率方程、c與活化分子數、速率比較
【典例】CH4-CO2催化重整反應為：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。反應中催化劑活性會因積碳反應而降低，同時存在的消碳反應則使積碳量減少。相關數據如下表：
17-催化劑與積碳反應和消碳反應對速率的影響
積碳反應CH4(g)=C(s)+2H2(g) 消碳反應CO2(g)+C(s)=2CO(g)
ΔH/(kJ·mol 1) 75 172
活化能/(kJ·mol 1) 催化劑X 33 91
催化劑Y 43 72
①由上表判斷，催化劑X Y（填“優于”或“劣于”），理由是 。
應減慢積碳反應，加快消碳反應
劣于
相對于催化劑X，催化劑Y積碳反應的活化能大，積碳反應的速率小；而消碳反應活化能相對小，消碳反應速率大
活化能大反應慢
活化能小反應快
考點17-催化劑與積碳反應和消碳反應
積碳反應CH4(g)=C(s)+2H2(g) 消碳反應CO2(g)+C(s)=2CO(g)
ΔH/(kJ·mol 1) 75 172
活化能/(kJ·mol 1) 催化劑X 33 91
催化劑Y 43 72
②在反應進料氣組成、壓強及反應時間相同的情況下，某催化劑表面的積碳量隨溫度的變化關系如圖所示。升高溫度時，下列關于積碳反應、消碳反應的平衡常數（K）和速率（v）的敘述正確的是________填標號）。
A．K積、K消均增加
B．v積減小，v消增加
C．K積減小，K消增加
D．v消增加的倍數比v積增加的倍數大
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升溫，正逆反應的活化分子百分數均增加
兩反應均為吸熱反應，升溫正向移動K增大
升溫，對吸熱多的反應更有利，故D對
催化劑和反應歷程相關試題，基于真實情境，考查學生綜合運用知識的能力 ，選擇與化工生產關系密切的催化劑 ， 主要從反應歷程 、 活化能 、 速率 、化學平衡移動等，考查催化劑對反應的影響 。
從試題形式上看 ， 常常融合圖像 、 表格等信息呈現形式 ，考查學生吸收和整合陌生信息的能力 。
歸納與小結
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