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文檔簡介
1、第一章 催化作用與催化劑,1.1 催化作用的定義與特征,1.2 催化反應(yīng)和催化劑的分類,1.3 固體催化劑的組成與結(jié)構(gòu),1.4 對工業(yè)催化劑的要求,1.1.1催化劑和催化作用的定義,催化劑:一種能夠與反應(yīng)物相互作用,加速反應(yīng)的速率而不改變反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由焓變,且反應(yīng)終結(jié)時本身保持不變的化學(xué)物質(zhì)。,催化作用:指催化劑對化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的效應(yīng)。,催化劑加速化學(xué)反應(yīng)的實例:,2SO2O2=2SO3 ( V2O5),N23H2=2NH3 (Fe催化劑),1.1.2催化劑的特征:,1.催化劑只能加速熱力學(xué)上可以進(jìn)行的反應(yīng),而不能加速熱力學(xué)無法進(jìn)行的反應(yīng)。,2. 催化劑只能加速反應(yīng)趨于平衡,不能改變平衡
2、位置。,化學(xué)平衡是由熱力學(xué)決定的:,G - RT1nKP,舉例:,乙苯脫氫制苯乙烯,在600常壓、乙苯與水蒸汽摩爾比為1:9時,按平衡常數(shù)計算,達(dá)到平衡后苯乙烯的最大產(chǎn)率為728,問題1:實際工業(yè)上催化正反應(yīng)、逆反應(yīng)時為什么往往選用不同的催化劑?,一、對某一催化反應(yīng)進(jìn)行正反應(yīng)和進(jìn)行逆反應(yīng)的操作條件(溫度、壓力、進(jìn)料組成)往往會有很大差別,這對催化劑可能會產(chǎn)生一些影響。,二、對正反應(yīng)或逆反應(yīng)在進(jìn)行中所引起的副反應(yīng)也是值得注意的,因為這些副反應(yīng)會引起催化劑性能變化。,催化作用改變反應(yīng)歷程而改變反應(yīng)速度,反應(yīng)難以進(jìn)行,使合成氨實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn),催化劑改變反應(yīng)歷程意味著,1、催化劑參與反應(yīng)物之間的化學(xué)反應(yīng)
3、 2、通過反應(yīng)歷程改變使化學(xué)反應(yīng)的所需克服的能壘數(shù)值大大減少。 結(jié)果: 催化反應(yīng)相對常規(guī)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的條件溫和得多,甚至常規(guī)條件下難以發(fā)生的反應(yīng),在催化劑參與下實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。,問題2:請同學(xué)們舉二個以上的實例?,3.催化劑對加速化學(xué)反應(yīng)具有選擇性,催化劑對可能進(jìn)行的特定反應(yīng)的選擇催化作用,甲醇氧化反應(yīng)的不同能壘變化示意圖,反應(yīng)產(chǎn)物具有選擇性的主要原因是由于催化劑可以顯著降低主反應(yīng)的活化能,而副反應(yīng)活化能的降低則不明顯,CH3OH+O2=CO2+2H2O,CH3OH+O2=HCHO+2H2O,催化劑選擇性理解:,1、不同催化劑對特定的反應(yīng)體系有選擇性(機理選擇性) 2、催化劑因催化劑結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致選擇性 (擴散選擇性),問題3:催化劑的選擇性在工業(yè)上有何意義?,4. 催化劑的壽命,1.2 催化反應(yīng)及催化劑的分類,按催化反
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