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弘深学院理工5班 催化剂与催化作用基本知识 第一页，编辑于星期四：十四点 四十二分。 弘深学院理工5班 催化作用的特征 1 催化反应和催化剂的分类 2 固体催化剂的组成与结构 3 催化剂的反应性性能及对工业催化剂的要求 4 多相催化反应体系的分析 5 第二页，编辑于星期四：十四点 四十二分。 弘深学院理工5班 1.1.1催化剂和催化作用(Catalyst and Catalysis) 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。 催化剂是一种可以改变一个化学反应速度物质。 催化作用是指催化剂对化学反应所产生的效应。 第三页，编辑于星期四：十四点 四十二分。 弘深学院理工5班 1.1.2催化作用不能改变化学平衡 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 第四页，编辑于星期四：十四点 四十二分。 弘深学院理工5班 1.1.2催化作用不能改变化学平衡 关于可逆反应 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。 第五页，编辑于星期四：十四点 四十二分。 弘深学院理工5班 1.1.2催化作用不能改变化学平衡 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。 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。 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？ 第六页，编辑于星期四：十四点 四十二分。 弘深学院理工5班 1.1.3催化作用改变反应历程而改变反应速度 反应难以进行 使合成氨实现工业生产 第七页，编辑于星期四：十四点 四十二分。 弘深学院理工5班 催化剂改变反应历程意味着 1、催化剂参与反应物之间的化学反应 2、通过反应历程改变使化学反应的所需克服的能垒数值大大减少。 结果： 催化反应相对常规化学反应发生的条件温和得多，甚至常规条件下难以发生的反应，在催化剂参与下实现了工业化生产。 问题2：请同学们举二个以上的实例？ 第八页，编辑于星期四：十四点 四十二分。 弘深学院理工5班 1.1.4催化剂对加速化学反应具有选择性 反应物 催化剂及反应条件 产物 CO+H2 Rh/Pt/SiO2，573K，7×105Pa 乙醇 Cu-Zn-O,Zn-Cr-O,573K, 1.0133×107～ 2.0266×107Pa 甲醇 Rh络合物,473～573K, 5.0665×107～ 3.0399×108Pa 乙二醇 Cu,Zn,493K, 3×106Pa 二甲醚 Ni, 473～573K, 1.0133×105Pa 甲烷 Co,Ni, 473K, 1.0133×105Pa 和成汽油 第九页，编辑于星期四：十四点 四十二分。 弘深学院理工5班 1.1.4催化剂对加速化学反应具有选择性 热反应时生成CO2比生成甲醛的能垒小很多 甲醇氧化反应的不同能垒变化示意图 催化反应时，生成CO和CO2的能垒明显高于生成甲醛的能垒 反应产物具有选择性的主要原因仍然是由于催化剂可以显著降低主反应的活化能，而副反应活化能的降低则不明显 CH3OH+O2=CO2+2H2O CH3OH+O2=HCHO+2H2O 第十页，编辑于星期四：十四点 四十二分。 弘深学院理工5班 催化剂选择性理解 1、不同催化剂对特定的反应体系有选择性（机理选择性） 2、催化剂因催化剂结构不同导致选择性（扩散选择性）。 问题3：催化剂的选择性在工业上有何意义？ 第十一页，编辑于星期四：十四点 四十二分。 弘深学院理工5班 1.2.1催化反应分类 酶催化反应同时具有均相和非均相反应的性质。 非均相催化反应是指反应物和催化剂居于不同相态的反应。 均相催化反应是指反应物和催化剂居于同一相态中的反应。 按催化反应系统物相的均一性进行分类 均相催化反应 酶催化反应 非均相（又称多相）催化反应 第十二页，编辑于星期四：十四点 四十二分。 弘深学院理工5班 1.2.1催化反应分类 按反应类型进行分类 反应类型 常用催化剂 加氢 Ni,Pt,Pd,Cu,NiO,MoS2,WS2,Co(CN)63- 脱氢 Cr2O3,Fe2O3,ZnO,Ni,Pd,Pt 氧化 V