催化化学1
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化学反应的催化机理和反应参数一、催化机理1.催化剂的定义:在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂(又叫触媒)。
2.催化剂的特点:能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后保持不变。
3.催化作用机理:催化剂通过提供一个新的反应路径,降低反应的活化能,从而加速反应速率。
二、反应参数1.温度:温度对化学反应速率有显著影响,一般来说,温度越高,反应速率越快。
2.浓度:反应物浓度越大,反应速率越快。
3.压强:对于有气体参与的化学反应,压强的变化会影响反应速率。
增大压强,反应速率加快;减小压强,反应速率减慢。
4.催化剂:催化剂能改变其他物质的化学反应速率,有的反应中催化剂是加快反应速率,有的反应中催化剂是减慢反应速率。
5.接触面积:对于固体反应物,增大其接触面积可以加快反应速率。
6.光照:有些化学反应在光照条件下能发生,光照可以作为反应的一个触发条件。
7.搅拌:搅拌可以加快液体中反应物的混合,从而加快反应速率。
8.反应物状态:对于液体和固体反应物,其状态的不同也会影响反应速率。
一般来说,液体与液体反应速率较快,固体与固体反应速率较慢。
三、催化反应的应用1.工业生产:许多工业生产过程中都需要使用催化剂,如炼油、化肥、合成橡胶等。
2.环境保护:催化转化技术在汽车尾气处理、工业废气处理等领域有广泛应用。
3.医药领域:催化剂在药物合成、生物体内代谢过程中起到重要作用。
4.化学实验:在实验室中,催化剂常用于加快反应速率,提高实验效率。
总结:化学反应的催化机理和反应参数是化学领域的基础知识,掌握这些知识对于理解化学反应的本质、提高反应效率具有重要意义。
在学习过程中,要注意理论联系实际,了解催化技术在各个领域的应用。
习题及方法:1.习题:什么是催化剂?催化剂在化学反应中起到什么作用?方法:催化剂是在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质。
第一章催化简史1、催化剂这一概念历史上最早是由哪个国家的哪位科学家于何年何刊物中正式提出的?答:1836年,瑞典科学家贝采利乌斯(J.J.Berzelius)在《物理学与化学年鉴》中首次提出“催化剂”这一概念。
2、催化剂的本质是什么?它最早由哪个国家的哪位科学家于何年提出?答:催化剂的本质是降低化学反应的活化能,把一个比较难发生的反应变成了两个很容易发生的化学反应。
在这两个反应中,第一个反应中催化剂扮演反应物的角色,第二个反应中催化剂扮演生成物的角色,所以说从总的反应方程式上来看,催化剂在反应前后没有变化。
3、工业合成氨催化剂的主要成分有哪些?历史上由于合成氨催化剂和工业化研究而获得诺贝尔化学奖的科学家是哪个国家的哪两位?答:工业合成氨催化剂为铁触媒,其主要成分为Fe、Al2O3、K2O,由于合成氨催化剂和工业化研究,德国科学家哈伯(F.Haber)获得1919年诺贝尔化学奖,博什(C.Bosch)获得1931年诺贝尔化学工程、高压设备奖。
4、合成高压低密度聚乙烯的催化剂历史上是由谁最早发明的?其主要组成为何?答:合成高压低密度聚乙烯的催化剂历史上是由德国科学家齐格勒(K.Ziegler)最早发明的,其主要组成为四氯化钛-三乙基铝[TiCl4-Al(C2H5)3]。
5、历史上最早模仿合成高压低密度聚乙烯的催化剂而发明聚丙烯合成催化剂的是哪个国家的哪位科学家。
他所发明的聚丙烯催化剂的组成为何?答:历史上最早模仿合成高压低密度聚乙烯的催化剂而发明聚丙烯合成催化剂的是意大利科学家纳塔(G.Natta),他所发明的聚丙烯催化剂的组成为三氯化钛-三乙基铝[TiCl3-Al(C2H5)3]。
第二章催化剂与催化作用1、什么是催化剂?什么是催化作用?催化作用的本质是什么?催化作用的特征主要有哪四个方面?答:催化剂是这样一种物质,由于它的存在,使化学反应趋于平衡的速度大大加快了,而它本身的组成、数量在反应前后没有发生变化。
1。
催化剂:是一种能够改变一个化学反应的反应速度,却不改变化学反应热力学平衡位置,本身在化学反应中不被明显地消耗的化学物质.2。
催化剂的组成:主催化剂,共催化剂,助催化剂,载体。
主催化剂又称活化组分,是多元催化剂中的主体,是必须具备的组分,没有它就缺乏所需要的催化作用.共催化剂是和主催化剂同时起催化作用的物质,二者缺一不可.助催化剂是加到催化剂中的少量物质,这种物质本身没有活性或者活性很小,甚至可以忽略,但却能显著地改善催化剂效能,包括催化剂活性、选择性和稳定性等。
载体是主催化剂和助催化剂的分散剂、粘合剂、支撑体。
3。
催化剂反应性能好坏的指标:包括催化剂的活性、选择性、稳定性。
4。
催化剂的稳定性:是催化剂在使用条件下具有稳定活性的时间。
包括化学稳定性、耐热稳定性、抗毒稳定性、机械稳定性。
5。
物理吸附:是靠分子间作用力,即范德华力实现的,由于这种作用力较弱,对分子结构影响不大,可把物理吸附看成凝聚现象。
6。
化学吸附:是气固分子相互作用,改变了吸附分子的键合状态,吸附中心和吸附质之间发生了电子的重新调整和再分配.化学吸附属于化学键力。
由于这种作用力强,对分子吸附分子的结构有较大影响,可以把化学吸附看成是化学反应。
ngmuir方程依据的模型:a吸附剂表面是均匀的,各吸附中心能量相同,b吸附分子间无相互作用,c吸附是单分子层吸附,其吸附分子与吸附中心碰撞才能吸附,一个分子只占据一个吸附中心,d一定条件下,吸附与脱附可建立动态平衡.8.BET等温方程:根据物理吸附的多分子层吸附,假设a固体表面是均匀的,自由表面对所有分子的吸附机会相等,分子的吸附、脱附不受其他分子存在的影响。
B固体表面与气体分子的作用力为范德华引力,因此在第一吸附层上还可以进行第二、第三等多层吸附。
9.酸碱质子理论:凡是能提供质子的物质称为B酸,凡是能接受质子的物质为B碱10。
酸碱电子理论:凡是能提供电子的物质为L碱,凡是能接受电子的物质为L酸。
初中化学常见催化剂
化学反应中,催化剂是一种可以加速反应速率的物质。
常见的催化剂有很多种,下面介绍一些常见的初中化学常见催化剂。
1. 酶:酶是一类特殊的催化剂,主要存在于生物体内。
酶能够在生物体内催化许多生化反应,例如消化、呼吸、代谢等。
2. 硫酸:硫酸是一种常用的酸性催化剂,可以加速酯化、醇酸化等反应。
在工业中,硫酸经常被用于制备烷烃、硝基苯等化合物。
3. 氢氧化钠:氢氧化钠是一种碱性催化剂,可以用于催化酯水解、醛基化等反应。
在工业中,氢氧化钠常被用于制备肥皂、纸张等。
4. 硫酸铜:硫酸铜是一种催化剂,可以加速硝化反应。
在工业中,硫酸铜常被用于制备硝酸、硝基苯等化合物。
5. 氯化铁:氯化铁是一种催化剂,可以用于氧化反应、加成反应等。
在工业中,氯化铁常被用于制备有机化合物和染料。
6. 铂催化剂:铂催化剂是一种常用的催化剂,可以加速氧化、加氢等反应。
在工业中,铂催化剂经常被用于制备有机化合物和燃料。
以上是一些常见的初中化学常见催化剂,它们在工业生产和实验中都有广泛的应用。
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一、基本概念题1. 催化剂的比活性:催化剂的比活性是相对于催化剂某一特定性质而言的活性。
例如:催化剂每m2的活性。
2. 催化剂的选择性:催化剂有效地加速平行反应或串联反应中的某一个反应的性能。
3. 催化剂的机械强度:固体催化剂颗粒抵抗摩擦、冲击和本身的质量以及由于温变、相变而产生的应力的能力,统称为催化剂的机械强度。
4. 催化剂的密度:实际催化剂是多孔体,成型的催化剂粒团体积包括颗粒与颗粒之间的空隙V隙、颗粒内部实际的孔所占的体积V孔和催化剂骨架所具有的体积V真,即V堆=V隙+V孔+V真。
(a)堆密度;(量筒)(b)颗粒密度;(压汞法)(c)真密度(氦气法)5. 催化剂的比表面:通常以1g催化剂所具有的总表面积m2/g6. 催化剂的比孔容:1g多孔性固体催化剂颗粒内部所有孔道的总体积。
ml/g7. 催化剂的孔隙率:多孔性固体催化剂颗粒内部所有孔道的总体积占催化剂颗粒体积的百分数。
8. 催化剂的孔分布:除了分子筛之外,一般催化剂中的孔道直径大小不一。
不同大小的孔道占总孔道的百分数称为孔分布。
不同范围的孔径(r>200nm称大孔,r<10nm 微孔,r为10~200nm过渡孔) 有不同的测定方法。
9. 催化剂的平均孔半径:一般固体催化剂(分子筛除外)中孔道的粗细、长短和形状都是不均匀的,为了简化计算,可以把所有的孔道都看成是圆柱形的孔,并假定其平均长度为L,平均半径为r。
10. 催化剂中毒:催化剂在使用过程中,如果其活性的衰退是由于反应介质中存在少量杂质,或是由于催化剂在制备时夹杂有少量杂质而引起的,则称为催化剂的中毒。
11. 催化剂的寿命:催化剂在实际反应条件下,可以保持活性和选择性的时间称为催化剂的寿命。
12. 催化剂的活化:催化剂在投入实际使用之前,经过一定方法的处理使之变为反应所需的活化态的过程。
13. 转化数:单位活性中心在单位时间内进行转化的反应分子数14. 转化率:反应物在给定的反应条件下转化为产品和副产品的百分数15. 产率:反应产物的量相对于起始反应物总量的百分数产率、选择性和转化率三者的关系为:产率=选择性*转化率16. 时空产率:催化反应中,反应物在单位时间内通过单位体积的催化剂所得某一产物的量。
催化发生反应的化学方程式全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:催化是一种能够加速化学反应发生的过程。
催化剂是在化学反应中添加的一种物质,它能够降低反应的活化能,使反应能够更快地发生。
催化剂在反应结束后会保持不变,因此它可以多次参与相同反应,起到节约能源和原料的作用。
在许多化学反应中,催化都扮演着重要的角色,推动着反应的进行。
催化反应的过程可以用化学方程式来描述。
化学方程式是化学反应的符号表示法,用反应物和生成物的化学式来表示反应的过程。
在方程式中,反应物在箭头的左侧,生成物在右侧,催化剂通常放在反应物的上方。
催化反应的化学方程式通常包括两种类型:气相反应和溶液中的反应。
气相反应是指在气体状态下发生的化学反应,而溶液中的反应是指在液体溶液中发生的反应。
下面我们将分别介绍这两种类型的催化反应及其对应的化学方程式。
首先我们来看一下气相反应的催化反应。
在气相反应中,催化剂通常以固体或液体的形式存在。
催化剂通过吸附反应物分子,并提供合适的反应表面,从而降低了反应的活化能,加速了反应的进行。
一个经典的气相催化反应是氮氧化合物的催化分解反应,化学方程式如下:2NO2(g) ⇌ 2NO(g) + O2(g)在这个反应中,二氧化氮(NO2)在催化剂的作用下分解为氮气(NO)和氧气(O2)。
催化剂在这个反应中起到了降低活化能的作用,使反应可以发生。
另一个例子是氢氧化物的气相氧化反应,化学方程式如下:在这个反应中,氢气和氧气在催化剂的作用下生成水蒸气。
催化剂加速了氢氧化物的氧化反应,使反应更加迅速。
Fe2+(aq) + H2O2(aq) + 2H+(aq) → Fe3+(aq) + 2H2O(l)催化反应是化学领域中一种非常重要的反应形式。
催化剂可以加速反应的进行,提高反应的效率,节约能源和原料。
通过化学方程式的描述,我们可以更好地理解催化反应的原理和过程。
希望通过本文的介绍,读者对催化反应有了更加深入的了解。
【若有疑问,请咨询化学专家】。
化学反应中的催化剂和催化作用化学反应是物质的转化过程,而催化剂在化学反应中扮演着至关重要的角色。
催化剂可以显著加速反应速率,降低所需的能量,并且在反应结束时可以被回收再利用。
本文将介绍催化剂的作用机理、分类以及在实际应用中的重要性。
一、催化剂的作用机理催化剂通过提供适宜的反应路径来改变化学反应的速率。
在反应中,催化剂与反应物发生物理或化学相互作用,形成活化复合物,从而降低了反应所需的活化能。
具体来说,催化剂可以通过以下几种方式发挥作用:1. 提供活化官能团:催化剂能够与反应物中的官能团相互作用,使其更容易发生反应。
例如,金属催化剂可以提供活性位点,促使气体分子吸附,并改变分子间相互作用从而促进反应。
2. 降低反应的活化能:催化剂能够降低反应物转化为中间体的活化能,使反应更容易发生。
催化剂通过与反应物形成键合,改变键的极性和键长,从而降低活化能。
例如,酶作为生物催化剂,在生物体内可以加速许多反应。
3. 提供新的反应机制:催化剂能够介导新的反应机制,从而改变反应路径。
有些催化剂能够提供反应的新的活化途径,从而产生具有不同化学性质的产物。
二、常见的催化剂分类根据催化剂的组成和性质,我们可以将其分为以下几类:1. 酸催化剂:酸性催化剂通过向反应体系中提供质子(H+),可以促进酸碱反应、羰基化反应等。
典型的酸催化剂包括硫酸、HCl等。
2. 碱催化剂:碱性催化剂以提供氢氧根离子(OH-)为主,可以促进酸碱反应、酯化反应等。
氢氧化钠和氢氧化钾是常见的碱催化剂。
3. 金属催化剂:金属催化剂通常以过渡金属为主,如铂、铁、钯等。
金属催化剂在许多有机反应中具有广泛应用,如氢化反应、烯烃的加成反应等。
4. 酶催化剂:酶是一类高度特异性的生物催化剂,通过空间结构和活性位点的调节来加速反应速率。
例如,酶催化剂可以促进葡萄糖转化为乳酸的反应。
三、催化剂在实际应用中的重要性催化剂在各个领域的应用都非常广泛,从化学合成到环境保护都离不开催化剂的存在。
催化化学复习题名词解释或简答题1. 催化剂作用答: “催化剂能加快化学反应速度,但它本身并不因化学反应的结果而消耗,它也不会改变反应的最终热力学平衡位置。
2.活性位(active site)答:在催化剂中真正起催化作用的那部分原子或原子集团。
如质子、配位络合物、表面原子簇等。
一般用“*”表示。
3. 转换频率(Turnover Frequency)答:单位时间内单位活性位上转化反应分子(底物)的数目.4. 选择性(Selectivity)答:Selectivity (%) = (转化为目的产物所消耗的某反应物量/某反应转化的总量)´100%5. 均相催化(homogeneous catalysis)答: 所有反应物和催化剂分子分散在一个相中,如均相酸碱催化、均相络合催化。
6. 多相催化(heterogeneous catalysis)答: 催化剂与反应物处于不同的相,催化剂和反应物有相界面将其隔开。
如气-液、液-液、液-固、气-固、气-液-固。
7. 酶催化(enzyme catalysis)答: 兼有均相催化和多相催化的一些特性。
酶是胶体大小的蛋白质分子,它小到足以与所有反应物一起分散在一个相中,但又大到足以论及它表面上的许多活性部位。
8. 选择中毒答: 一个催化剂中毒后,可能失去对某一反应的催化能力,但对别的催化反应仍有催化活性,这种现象称为选择中毒。
9.载体作用答:载体有多种功能,如高表面积、多孔性、稳定性、双功能活性和活性组分的调变以及改进催化剂的机械强度等。
最重要的功能是分散活性组分,作为活性组分的基底,使活性组分保持高的表面积。
常用的载体材料主要为高熔点氧化物、粘土和活性炭等。
10. 多位催化理论答:催化剂晶体晶格的空间结构(分布和间距)与反应分子将发生变化的那一部分结构呈几何对应关系,则被吸附的分子易被活化而参与化学反应,这就是多位催化理论,也称为几何对应原理。
11. 活性组分答:活性组分对催化剂的活性起着主要作用,没有它,催化反应几乎不发生。