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2015催化剂与催化作用
第一章 催化剂与催化作用基本知识
• 1.1 催化作用的特征
• 1.2 催化反应和催化剂的分类
• 1.3 固体催化剂的组成与结构
• 1.4 催化剂的反应性能及对工业催化剂的要求
• 1.5 多相催化反应体系的分析
1.1 催化作用的特征
催化剂和催化作用的定义
催化作用不能改变化学平衡
催化作用通过改变反应历程而改变反应速度
催化剂对加速化学反应具有选择性
1.1.1 催化剂和催化作用的定义
催化剂——
德国化学家W.Ostwald (1853-1932) :催化剂是一种可
以改变一个化学反应速度,而不存在于产物中的物质
现代对催化剂的定义: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
催化作用—— 催化剂对化学反应所产生的效应
1.1.2 催化作用不能改变化学平衡
• 对于一个可逆化学反应,反应进行到什么程度,
即它的化学平衡位置是由热力学所决定的。
GӨ = -RT lnK GӨ—产物与反应物的标准自由能之差
p
K —化学平衡常数
p
Ө
G 是状态函数,它决定于过程的始态和终态,而与过
程无关。 GӨ催 = GӨ非催
催化作用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
例:在不同催化剂存在下三聚乙醛解聚的平衡浓度
3 CH CHO
3
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
判定某个反应是否需要采用催化剂?
了解这个反应在热力学上是否允许
如果是可逆反应,要了解反应进行的方向和深度,
确定反应平衡常数的数值以及它与外界条件的关系
只有热力学允许,平衡常数较大的反应
加入适当催化剂才是有意义的
1.1.3 催化作用通过改变反应历程而改
变反应速度
r /r = ~1060
催 非催
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
少数反应通过改变指前
因子加速化学反应
k= A e-Ea/(RT)
合成氨过程非
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