无机及化学第2章研究.ppt

* * 第二章 化学反应的一般原理 3.催化剂对反应速率的影响 催化剂：一种只要少量存在就能显著改变反应速率，但不改变反应的平衡位置，而在反应结束后其自身的质量、组成和化学性质基本不变的物质。 催化剂有正负之分，加快反应速率的为正催化剂，减慢反应速率的为负催化剂 一般所指催化剂均指正催化剂。 催化作用：由于催化剂与反应物分子形成能量较低的活化配合物，改变了反应的途径，降低了反应的活化能, 从而加快反应速率。 均相催化与多相催化 物理、化学性质完全均匀的为一个相。 均相催化也叫单相催化，催化剂与反应物处于同一相中。 多相催化 催化剂与反应物处于不同的相中，多相催化 发生在催化剂的表面，催化剂表面积愈大，反应速率愈快，催化效率愈高。 催化剂改变反应途径示意图 无催化活化配合物 催化活化配合物 * * 第二章 化学反应的一般原理 酶及其催化作用 酶 是一类结构和功能特殊的蛋白质，它在生物体内的催化作用称酶催化，生物体内的化学反应几乎都由酶催化。 酶催化作用特点 高效：酶的催化效率比普通化学催化剂高106~1010倍；如每 个碳酸酐酶分子能在一秒钟内水合105个CO2分子， 使反应速率增大107倍。 专一：催化剂一般均具专一性，但酶的专一性更强； 条件要求高： 人 体体温~37?C，血液pH7.35~7.45；遇高温、 高压、强酸、强碱、重金属离子或紫外线照 射等易失去活性。 催化剂特点 催化剂通过改变反应历程，降低活化能，加快反应速率； 催化剂同时加快正、逆反应速率，缩短平衡到达时间，但不 能改变平衡状态，反应的平衡常数不受影响； 反应前后催化剂化学性质不变； 催化剂有选择性。 * * 第二章 化学反应的一般原理 2.6 化学反应一般原理的应用 在实际生产过程和科学研究中，人们不仅要考虑化学反应的热力学问题，还要同时考虑化学反应的动力学问题，即要综合考虑反应的平衡与反应的速率问题。 如合成氨反应 N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) ?rH?m = ?92.4 kJ?mol?1 是一个气体分子数减小的放热反应。 从平衡角度看： 压力愈大、温度愈低反应的平衡转化率愈高； 从反应速率的角度看： 温度愈高，反应速率愈高； 综合考虑两种因素，合成氨反应一般采用如下工艺条件： 高温、中压，使用铁触媒(Fe催化剂)。 * * 第二章 化学反应的一般原理 习 题 教材：1 、8、11、15 、17 * * * * 第二章 化学反应的一般原理 3. 多重平衡规则 一个给定化学反应计量方程式的平衡常数，无论反应分几步完成，其平衡常数表达式完全相同，也就是说当某总反应为若干个分步反应之和（或之差）时，则总反应的平衡常数为这若干个分步反应平衡常数的乘积（或商）。 例如 (1) SO2(g) + NO2(g) SO3(g) +NO(g) (2) SO2(g) + 1/2O2(g) SO3(g) (3) NO2(g) 1/2O2(g) +NO(g) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 反应： (1) = (2) + (3) K?1 = K?2 ? K?3 * * 第二章 化学反应的一般原理 显然， K?与反应达到平衡的途径无关，仅取决于反应的始态与终态。 例2-12 已知下列反应在1123 K时的标准平衡常数K? 1) C(石墨) + CO2(g) 2CO(g)； K?1 = 1.3 ? 1014 2) CO(g) + Cl2(g)