第一章催化剂与催化作用1解析
- 格式:ppt
- 大小:2.42 MB
- 文档页数:83
催化剂与催化作用第一章催化剂与催化作用基本知识催化剂是指能够改变化学反应速率但本身不参与反应的物质。
催化作用是通过催化剂为反应提供新的反应路径,降低反应的活化能,从而加快反应速率。
催化剂与催化作用是化学领域中的重要概念,本文将介绍催化剂与催化作用的基本知识。
一、催化剂的作用机理催化剂通过提供新的反应路径,降低反应的活化能,促进化学反应的进行。
催化剂表面上的活性位点与反应物分子发生相互作用,进而改变反应物的键能和键角,使得反应物易于发生化学反应。
催化剂不会消耗掉,而是在反应结束后可以从体系中分离出来,因此催化剂可以在许多次反应中重复使用。
二、催化剂的分类催化剂可以根据其所参与的反应类型进行分类,常见的催化剂有酸性催化剂、碱性催化剂和金属催化剂等。
1.酸性催化剂:酸性催化剂在催化作用中起到质子供给的作用,常见的酸性催化剂包括硫酸、盐酸、磷酸等。
酸性催化剂一般用于酸催化反应,如酯的酸催化水解反应、糖类的酸催化裂解反应等。
2.碱性催化剂:碱性催化剂在催化作用中起到电子供给或接受的作用。
碱性催化剂常见的有氢氧化钠、氢氧化钾等。
碱性催化剂一般用于碱催化反应,如酮类的否明反应、酮类的甲酰化反应等。
3.金属催化剂:金属催化剂可以通过改变反应物的电子结构或提供新的电子通道来促进反应。
常见的金属催化剂有铂、铁、铂铁等。
金属催化剂一般用于氧化还原反应、加氢反应等。
三、催化作用的特点1.催化作用能够提高反应速率,有时甚至可以达到数个数量级的效果。
2.催化剂可以对多种不同的反应起到催化作用,具有广泛的适应性。
3.催化剂与反应物之间的相互作用是可逆的,催化剂可以在多次反应中重复使用。
4.催化剂对反应的选择性较高,可以选择性地促进特定的反应。
四、催化剂的选择和设计催化剂的选择和设计是催化反应的关键步骤。
合适的催化剂可以提高反应速率,降低反应条件,并且具有良好的选择性。
1.催化剂的选择要考虑反应类型和反应物的特性。
不同类型的反应需要使用不同的催化剂,如酸催化反应使用酸性催化剂,氧化反应使用氧化剂催化剂等。
催化剂与催化作用基础知识框架一、催化剂定义催化剂是一种能够加速化学反应的物质,而自身在反应前后质量和化学性质不发生改变。
这种物质被称为催化剂。
二、催化作用原理催化作用的核心原理是通过降低反应的能量障碍,从而加速反应的进行。
这种原理通常被称为“激活能”或“催化势”。
三、催化剂活性催化剂的活性通常用单位时间内单位质量催化剂所引起的反应量来表示。
活性是衡量催化剂效率的重要指标。
四、催化剂选择催化剂的选择通常需要考虑以下几个方面:催化剂的活性、稳定性、选择性、可回收性以及环境友好性等。
不同的化学反应需要不同类型的催化剂,因此了解催化剂的性质和选择标准是非常重要的。
五、催化剂制备催化剂的制备通常包括以下步骤:制备催化剂的原材料、制备催化剂的溶液或浆料、催化剂成核与生长、催化剂颗粒的大小与形态控制、催化剂的干燥和焙烧等。
制备工艺的不同会对催化剂的性能产生重要影响。
六、催化剂表征催化剂的表征主要包括对其物理化学性质以及结构特性的研究。
这些性质可以通过各种表征技术来研究,如X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、光谱技术等。
通过对这些表征结果的分析,可以了解催化剂的结构特点、活性组分及其分布情况等信息,为优化催化剂性能提供依据。
七、催化反应动力学催化反应动力学主要研究在一定温度压力条件下,反应物在催化剂表面的吸附和脱附速率以及反应在表面上的进行速率等。
这些研究可以帮助理解催化反应过程,并优化反应条件以提高反应效率。
八、催化应用催化应用广泛,如石油化工、煤化工、环保、生物医药、材料科学等领域。
在这些领域中,通过利用催化剂可实现能源的有效利用和环境保护。
例如,通过使用催化剂可以将石油中的重质组分转化为轻质油品,将煤炭气化成合成气等。
此外,在环保领域,通过使用催化剂可以处理废气、废水和固体废弃物等。
在生物医药领域,通过使用催化剂可以合成药物和生物材料等。
在材料科学领域,通过使用催化剂可以合成新型材料等。
第一章催化剂与催化作用基本知识1、简述催化剂的三个基本特征。
答:①催化剂存在与否不影响△Gθ的数值,只能加速一个热力学上允许的化学反应达到化学平衡状态而不能改变化学平衡;②催化剂加速化学反应是通过改变化学反应历程,降低反应活化能得以实现的;③催化剂对加速反应具有选择性。
2、1-丁烯氧化脱氢制丁二烯所用催化剂为MoO3/BiO3混合氧化物,反应由下列各步组成(1)CH3-CH2-CH=CH2+2Mo6++O2—→CH2=CH—CH=CH2+2Mo5++H20(2)2Bi3++2Mo5+→2Bi2++2Mo6+(3)2Bi2++1/202→2Bi3++02—总反应为CH3-CH2-CH=CH2+1/202→CH2=CH-CH=CH2+H20试画出催化循环图。
CH3-CH2—CH=CH2Bi3、合成氨催化剂中含有Fe3O4、Al2O3和K20,解释催化剂各组成部分的作用。
答:Fe3O4:主催化剂,催化剂的主要组成,起催化作用的根本性物质Al2O3:构型助催化剂,减缓微晶增长速度,使催化剂寿命长达数年K20:调变型助催化剂,使铁催化剂逸出功降低,使其活性提高第二章催化剂的表面吸附和孔内扩散1、若混合气体A和B2在表面上发生竞争吸附,其中A为单活性吸附,B2为解离吸附:A+B2+3*→A*+2B *,A和B2的气相分压分别为p A和p B。
吸附平衡常数为k A和k B。
求吸附达到平衡后A的覆盖率θA和B的覆盖率θB.解:对于气体A:吸附速率v aA=k aA P A(1—θA—θB);脱附速率v dA=k dAθA平衡时:v aA=v dA ,即θA=(k aA/k dA)P A(1—θA—θB)=k A·k B(1—θA—θB)对于气体B:吸附速率v aB=k aB P B(1—θA-θB)2;脱附速率v dB=k dBθB2平衡时:v aB=v dB ,即θ2= k B P B(1—θA—θB)2。