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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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