第一章催化剂与催化作用1要点.ppt

催化剂与催化作用  Catalyst And Catalysis 李言信 化学与化工学院 liyanxin04@163.com QQ第一章 催化剂与催化作用基础知识 第二章 催化剂的表面吸附和孔内扩散 第三章 酸碱催化剂及催化作用 第四章 金属催化剂及其催化作用 第五章 过渡金属氧化物催化剂及其催化作用 第六章 络合催化剂及其催化作用 第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生 第八周 环境催化 第一章  催化剂与催化作用基本知识 Principle of catalyst and catalysis 主要内容 1.1.1催化剂和催化作用 (Catalyst and Catalysis) 催化剂 催化剂在反应体系中含量 达到平衡时的体积增量 SO2 0.02 8.19 SO2 0.063 8.34 SO2 0.079 8.20 ZnSO4 2.7 8.13 HCl 0.15 8.15 草酸 0.52 8.27 磷酸 0.54 8.10 平均 8.19 1.1.2 催化作用不能改变化学平衡 ① 三聚乙醛 乙醛 反应条件 60.5 ℃ H2(g) + 0.5 O2 (g) = H2O (g) △G 0298 = - 228.6 kJ/mol 当H2和O2于200℃下混合时，并没有H2O(g)生成; 而在相同的条件下，加入少量的Cu，则有H2O(g)生成。 Cu + ? O2 = CuO CuO + H2 = H2O + Cu H2 + ? O2 = H2O 催化剂循环过程 ? O2 Cu H2O CuO H2 △G 0 ＜ 0 ① 催化剂不影响平衡常数 平衡时 △G 0 = －RT lnKα △G 0 催化 = △G 0 非催化 注：若一种物质，加入反应体系后，使 △G 0 有了改变，就不能被看作是催化剂。 C6H6(l) + CO(g) = C6H6CHO(l) △G 0298 = 8.63 kJ 加入 AlCl3 C6H6(l) + CO(g) + AlCl3(s) = C6H6CHO· AlCl3(s) △G 0298 = －1.67 kJ 络合物形成，标准自由能变化。 AlCl3不是催化剂。 C6H6 ＋RCl C6H5 R ＋ HCl AlCl3 ② k正与k逆 有相同的增加倍数 Ka = k正 / k逆 催化剂不改变Ka 推论：催化剂在改变正反应速度常数时，也必须以 相同的倍数提高逆反应速度。 例： C6H6 ＋ 3H2 C6H12 Pt ，Pd，Ni 200～240℃ 苯完全加氢生成环己烷； Pt ，Pd，Ni 260～300℃ 环己烷则脱氢生成苯。 可逆反应 根据微观可逆原理，假如一个催化反应是可逆的，则一个加速正反应速率的催化剂也应加速逆反应速率，以保持 K平不变（K平＝ k正/k逆）。 也就是说：同样一个能加速正反应速率控制步骤的催化剂也应该能加速逆反应速率。 第一，对某一催化反应进行正反应和进行逆反应的操作条件（温度、压力、进料组成）往往会有很大差别，这对催化剂可能会产生一些影响。 问题1：实际工业上催化正反应、逆反应时为什么往往选用不同的催化剂？ 第二，对正反应或逆反应在进行中所引起的副反应也是值得注意的，因为这些副反应会引起催化剂性能变化。 例1：四价铈离子氧化一价铊离子的反应，Cat：Mn2+ 。 无催化剂时： 2Ce4+ + Tl+ 2Ce3+ + Tl3+ 按碰撞理论，该反应发生三分子碰撞，几率较小，速度很慢。 加催化剂Mn2+后： Ce4+ + Mn2+ Ce3+ + Mn3+ Mn3+ + Ce4+