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一、催化剂与反应热和活化能
在其他条件不变时,使用正催化剂,能够降低反应所需的能量,但反应物(始态)与生成物(终态)不变,所以催化剂可改变反应活化能,但不改变反应热.
例1某反应的反应过程中能量变化如图1所示(图中E1表示正反应的活化能,E2表示逆反应的活化能).下列有关叙述正确的是( )
(A) 该反应为放热反应
(B) 催化剂能改变该反应的焓变
(C) 催化剂能降低该反应的活化能
(D) 逆反应的活化能大于正反应的活化能
解析:图中生成物总能量高于反应总能量,反应为吸热反应,(A)错;使用催化剂可降低活化能而影响反应速率,但不会影响焓变,(B)错,(C)正确;图中E1为正反应活化能,E2为逆反应活化能,E1>E2,(D)错误.
答案:(C)
二、催化剂与化学反应速率
催化剂能够改变化学反应速率;能加快化学反应速率的催化剂叫做正催化剂;能够减慢化学反应速率的催化剂叫负催化剂.一般情况下所说的催化剂指正催化剂.
例2下列说法中有明显错误的是( )
(A) 对有气体参加的化学反应,增大压强,体系体积减小,可使单位体积内活化分子数增加,因而反应速率增大
(B) 活化分子之间发生的碰撞一定为有效碰撞
(C) 升高温度,一般可使活化分子的百分数增大,因而反应速率增大
(D) 加入适宜的催化剂,可使活化分子的百分数大大增加,从而增大反应速率
解析:活化分子之间有合适取向时方可发生有效碰撞,故(B)错误.
答案:(B)
三、催化剂与化学平衡
催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,使用催化剂可改变达平衡的时间,但平衡不移动,转化率不变,平衡常数不变.
四、催化剂与反应方向
催化剂可改变能够发生的反应的速率,但不能使非自发的反应发生.
例5下列说法正确的是( )
(A) 在常温下,放热反应一般能自发进行,吸热反应都不能自发进行
(B) NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=+185.57 kJ/mol,能自发进行,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
(C) 因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
(D) 在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应进行的方向
解析:正确解答本题,首先要明确焓判据和熵判据对化学反应方向的影响,然后利用自由能变化(复合判据)进行综合分析判断,同时要注意催化剂在化学反应中的作用.(A)项错误,有些能使熵值增大的吸热反应可以自发进行;(C)项错误的原因是应将二者综合起来即利用复合判据进行判断;(D)项中使用催化剂只能降低反应的活化能,不能改变反应的方向.
答案:(B)
五、催化剂与反应过程
催化剂参与到了反应过程,改变了反应途径,从而降低了活化能,改变了反应速率.
六、催化剂的选择性
催化剂可使相同的反应物向不同的方向进行,反应生成不同的产物,但一种催化剂在一定条件下只能加速一种反应.
解析:若该反应无气体或增加压强时并没有引起物质浓度的改变,则反应速率就不改变,(A)错误;该反应升高温度,反应速率一定增大,(B)正确;若(A)为固体,增加其用量时,浓度不变,则其反应速率不变,(C)错误;有些反应不用催化剂,不同的反应用不同的催化剂,二氧化锰不是“万能”催化剂,(D)错误.
七、催化活性
催化活性是催化剂对化学反应速率的影响程度.是判断催化效能高低的标准.催化剂失活的主要原因是:原料中的毒物、超温引起的热老化、进料比例失调、工艺条件波动、长期使用过程中催化剂固体结构发生变化或遭到破坏等引起催化剂失活或选择性降低.
在其他条件不变时,使用正催化剂,能够降低反应所需的能量,但反应物(始态)与生成物(终态)不变,所以催化剂可改变反应活化能,但不改变反应热.
例1某反应的反应过程中能量变化如图1所示(图中E1表示正反应的活化能,E2表示逆反应的活化能).下列有关叙述正确的是( )
(A) 该反应为放热反应
(B) 催化剂能改变该反应的焓变
(C) 催化剂能降低该反应的活化能
(D) 逆反应的活化能大于正反应的活化能
解析:图中生成物总能量高于反应总能量,反应为吸热反应,(A)错;使用催化剂可降低活化能而影响反应速率,但不会影响焓变,(B)错,(C)正确;图中E1为正反应活化能,E2为逆反应活化能,E1>E2,(D)错误.
答案:(C)
二、催化剂与化学反应速率
催化剂能够改变化学反应速率;能加快化学反应速率的催化剂叫做正催化剂;能够减慢化学反应速率的催化剂叫负催化剂.一般情况下所说的催化剂指正催化剂.
例2下列说法中有明显错误的是( )
(A) 对有气体参加的化学反应,增大压强,体系体积减小,可使单位体积内活化分子数增加,因而反应速率增大
(B) 活化分子之间发生的碰撞一定为有效碰撞
(C) 升高温度,一般可使活化分子的百分数增大,因而反应速率增大
(D) 加入适宜的催化剂,可使活化分子的百分数大大增加,从而增大反应速率
解析:活化分子之间有合适取向时方可发生有效碰撞,故(B)错误.
答案:(B)
三、催化剂与化学平衡
催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,使用催化剂可改变达平衡的时间,但平衡不移动,转化率不变,平衡常数不变.
四、催化剂与反应方向
催化剂可改变能够发生的反应的速率,但不能使非自发的反应发生.
例5下列说法正确的是( )
(A) 在常温下,放热反应一般能自发进行,吸热反应都不能自发进行
(B) NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=+185.57 kJ/mol,能自发进行,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
(C) 因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
(D) 在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应进行的方向
解析:正确解答本题,首先要明确焓判据和熵判据对化学反应方向的影响,然后利用自由能变化(复合判据)进行综合分析判断,同时要注意催化剂在化学反应中的作用.(A)项错误,有些能使熵值增大的吸热反应可以自发进行;(C)项错误的原因是应将二者综合起来即利用复合判据进行判断;(D)项中使用催化剂只能降低反应的活化能,不能改变反应的方向.
答案:(B)
五、催化剂与反应过程
催化剂参与到了反应过程,改变了反应途径,从而降低了活化能,改变了反应速率.
六、催化剂的选择性
催化剂可使相同的反应物向不同的方向进行,反应生成不同的产物,但一种催化剂在一定条件下只能加速一种反应.
解析:若该反应无气体或增加压强时并没有引起物质浓度的改变,则反应速率就不改变,(A)错误;该反应升高温度,反应速率一定增大,(B)正确;若(A)为固体,增加其用量时,浓度不变,则其反应速率不变,(C)错误;有些反应不用催化剂,不同的反应用不同的催化剂,二氧化锰不是“万能”催化剂,(D)错误.
七、催化活性
催化活性是催化剂对化学反应速率的影响程度.是判断催化效能高低的标准.催化剂失活的主要原因是:原料中的毒物、超温引起的热老化、进料比例失调、工艺条件波动、长期使用过程中催化剂固体结构发生变化或遭到破坏等引起催化剂失活或选择性降低.