2023届高三化学高考备考二轮复习课件——催化剂、活化能、速率常数讨论

这是一份2023届高三化学高考备考二轮复习课件——催化剂、活化能、速率常数讨论，共18页。PPT课件主要包含了催化剂基本问题，活化能问题，苏教版选修四P38，交流与讨论等内容，欢迎下载使用。
①在适宜的温度(活化温度)下使用，否则会失去活性，降低效率。②会中毒，工业上对原料要净化③催化剂能改变活化能，但不能改变焓变④催化剂对同一反应的正逆反应同时影响
催化剂不会影响平衡的移动，是不会影响平衡转化率的，但是可以影响物质的产率。化工生产要考虑生产效率问题，不一定要等到反应达到平衡状态。化学反应往往是在非平衡状态进行，化工上的产率，它包括生产效率的意思在内。意思就是反应速率越快，单位时间生产效益提高了，某物质的产率就提高了。使用催化剂可以提高物质的产率。
首先是使用催化剂可以加快反应速率，那当然就可以提高生产效率。
其次是催化剂有选择性和专一性，化工生产时，可以控制反应条件，选择一种合适的催化剂。选择高效、高选择性的催化剂，只催化主反应，而对副反应不起作用，从而加快主反应的反应速率，减少了副反应，提高主反应中产物的产率。
反应热为△H ＝Ea－Ea′。
活化能最大是慢反应，属于决速步骤。对于总反应来说，能垒最高峰所在位置的势能与反应物所在位置的势能之差为该反应的活化能。如上图所示总反应活化能是Ea1。
《物理化学》第五版下册(南大，傅献彩)P285
对于总反应来说，能垒最高峰所在位置的势能与反应物所在位置的势能之差为该反应的活化能。如右图所示总反应活化能是Ea。
这表观活化能也称为总包反应活化能或实验活化能。
例2、（2019年全国卷1）我国学者结合实验与计算机模拟结果研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面的物种用*标注
简单理解：能垒就像爬坡，正反应能垒就是所有的上坡，也就是能垒全部是正值。
最大能垒就是最高的坡。
最大能垒=某过渡态相对能量—中间产物的相对能量
CO+H O=CO +H（1）写出水煤气变换反应的总反应式_____________________；
（2）水煤气变换的△H_小__于__0（填“大于”，“等于”或“小于”）；
2.02（3）该历程中最大的能垒（活化能）E =________ev，写出该步
COOH*+H*+H O*=COOH*+2H*+OH*或H O*= H*+OH*
骤的化学方程式：___________________________________。
（3）由题中图示可知水煤气变换时反应前相对能量0eV，反应后相对能量-0.72eV，反应为放热反应，故△H小于零。该历程中最大的能垒（活化能）应是COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*反应时由相对能量-0.16eV升至1.86eV 的过渡态2再降至1.41eV。E正=1.86－（－0.16）=2.02(ev)。
题中设问“该历程中最大能垒（活化能）”，需要对活化能加深认知，为能量上升阶段，（爬坡阶段）可知最大的活化能为﹣0.16到1.86阶段。
例3、（2020山东新高考测试）下列说法正确的是（ ）（双选）A.①为氮氮三键的断裂过程
B.①②③在高温区发生，④⑤在低温区发生C.④为N原子由Fe区域向Ti-H区域的传递过程
D.使用Ti-H-Fe双温区催化剂使合成氨反应转变为吸热反应
【解析】A选项，经历①过程之后氮气分子被催化剂吸附，并没有变成氮原子，所以A错误。
B选项，①为催化剂吸附N2的过程，②为形成过渡态的过程，③为N2解离为N的过程，以上都需要在高温时进行。④⑤在低温区进行是为了增加平衡产率，所以B正确。
C选项，由题中图示可知，过程④完成了Ti-H-Fe-*N到Ti-H-*N-Fe两种过渡态的转化，N原子由Fe区域向Ti-H区域传递。C正确。
D选项，化学反应不会因加入催化剂而改变吸放热情况，所以D错误。
例4、（2020北京新高考测试）
练习1：已知H O 的分解反应为：2H O =2H O+O ↑ ，在含有
少量I-的溶液中，H2O2的分解机理为：①H O +I- = H O + IO-
H O +IO = H O+O +I
交流与讨论：（1）写出反应②的离子方程式；失而复得
自生自灭（2）此过程机理中_ 是催化剂， 是中间产物；
（3）I- 的浓度能否影响双氧水的分解速率？
（4）画出此反应过程中无催化剂和有催化剂的能量变化图像。
解决两个问题（1）反应热的大小（2）活化能的大小
练习2、（2016.10浙江选考）有研究表明，生成NaClO3的反应分两步进行：
I 2 ClO = ClO + Cl
II ClO + ClO = ClO + Cl
常温下，反应II能快速进行，但氯气与NaOH溶液反应很难得到NaClO3，试用碰撞理论解释其原因：___________________。
反应I的活化能高，活化分子百分数低，是一个慢反应，
不利于ClO—向ClO3-转化。
练习3、(2018.11浙江选考）2018年是合成氨工业先驱哈伯（P•Haber）获得诺贝尔奖100周年。N 和H 生成NH 的反应为：
1/2N （g）+3/2H （g）
NH3（g）△H(298K)= -46.2kJ•ml-1
在Fe催化剂作用下的反应历程为（*表示吸附态）化学吸附：N (g) →2N*；H (g)→2H*；
表面反应：N*+ H*
NH2* + H*脱附：NH3*其中，N2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。
实际生产中，常用工艺条件：Fe作催化剂，控制温度773K，压强3.0×107Pa，原料中N 和H 物质的量之比为
分析说明原料气中N2过量的理由
原料气中N2相对易得，适度过量有利于提高H2转化率；N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，ꢀ适度过量有利于提高整体反应速率。