微專題催化劑原理突破-2024高考化學(xué)一輪考點(diǎn)擊破

微專題6催化劑原理突破突破核心整合1.催化劑基本問題（1）催化劑加快反應(yīng)速率的本質(zhì)是改變了反應(yīng)的過程，降低了反應(yīng)的活化能，催化劑對(duì)同一反應(yīng)的正、逆反應(yīng)的影響程度相同，但不能改變反應(yīng)的焓變。（2）催化劑在反應(yīng)前后，化學(xué)性質(zhì)沒有改變，但物理性質(zhì)可能會(huì)發(fā)生改變。（3）催化劑應(yīng)在適宜的溫度（活化溫度）下使用，否則會(huì)降低甚至失去活性，降低催化效率。（4）催化劑不影響化學(xué)平衡，不能改變反應(yīng)的方向和限度，催化劑同時(shí)加快正向和逆向反應(yīng)的速率，使平衡提前到達(dá)。（5）均相催化反應(yīng)其速率和催化劑的用量成正比，催化劑參加了反應(yīng)生成中間化合物。對(duì)于氣—固相等多相催化反應(yīng)，增加催化劑的用量或增加催化劑的表面積，都將加快反應(yīng)速率。（6）催化劑的選擇性——專一性合適的催化劑可提高主反應(yīng)的選擇性，從而提高主產(chǎn)物的產(chǎn)率。2.轉(zhuǎn)化率（產(chǎn)率）—溫度圖像（以放熱反應(yīng)為例）（1）單調(diào)函數(shù)曲線圖（如圖1）:已達(dá)平衡狀態(tài)反應(yīng)圖1（2）拋物線圖（如圖2）圖2①無催化劑，最高點(diǎn)前反應(yīng)未達(dá)平衡，最高點(diǎn)及之后反應(yīng)已平衡。②有催化劑，最高點(diǎn)催化劑活性最好，副產(chǎn)物最少，但不代表平衡點(diǎn)。后半部分減小的原因有可能是：a.升溫，平衡逆向移動(dòng);b.催化劑活性降低;c.若是產(chǎn)率，要考慮催化劑選擇性降低，副產(chǎn)物增多。高考經(jīng)典再研典例[2020課標(biāo)Ⅲ，28節(jié)選]二氧化碳催化加氫合成乙烯是綜合利用CO2（4）二氧化碳催化加氫合成乙烯反應(yīng)往往伴隨副反應(yīng)，生成C3H6、C3H[解析]催化劑可以提高反應(yīng)速率及反應(yīng)的選擇性。情境素材二氧化碳催化加氫合成乙烯考查角度催化劑的選擇性素養(yǎng)立意宏觀辨識(shí)與微觀探析變式.甲烷?CO2重整反應(yīng)可以得到用途廣泛的合成氣，已知化學(xué)方程式為（1）用Ni基雙金屬催化，反應(yīng)的活化能降低，ΔH不變[解析]用Ni基雙金屬催化，反應(yīng)的活化能降低，但是不會(huì)改變?chǔ)（2）一定溫度下反應(yīng)會(huì)出現(xiàn)積炭現(xiàn)象而降低催化劑活性。Ni基雙金屬催化劑抗積炭的示意圖如下所示。結(jié)合圖示：①寫出一個(gè)可能的積炭反應(yīng)方程式：CH4[解析]反應(yīng)過程中甲烷分解，可能的化學(xué)方程式為CH4②金屬鈷能有效消炭的原因是Co能結(jié)合CO2中的O原子，與Co表面產(chǎn)生的積炭反應(yīng)，生成CO[解析]根據(jù)題圖中碳的轉(zhuǎn)化判斷Co能結(jié)合CO2中的O原子，與Co表面產(chǎn)生的積炭反應(yīng)，生成CO模擬對(duì)點(diǎn)演習(xí)1.[2022陜西榆林二聯(lián)節(jié)選]丙烯是生產(chǎn)石油化工產(chǎn)品的基本原料之一，其需求增長(zhǎng)迅速。某科研小組以MgO、V2O5、Al不同催化劑對(duì)丙烷的催化效率不同，平衡時(shí)，丙烷的總轉(zhuǎn)化率與催化劑、不同投料比之間的關(guān)系如表。催化劑反應(yīng)溫度/℃n(C總轉(zhuǎn)化率/%丙烯的選擇性/%V25003:2:52546.6V25003:2:52540.0V25001:1:84045.0（2）在上述三種催化劑作用下，丙烯產(chǎn)率最高的是V2[解析]在題述三種催化劑作用下，丙烯的選擇性高且丙烷的總轉(zhuǎn)化率高時(shí)，丙烯產(chǎn)率才會(huì)最高，所以最好的催化劑是V2O2.[2022山西太原二模]回答下列問題：（1）大量研究表明Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni三種雙金屬合金團(tuán)簇均可用于催化DRM反應(yīng)(CH4+CO2?2CO圖甲A.Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni催化甲烷逐步脫氫過程的速率分別為v1B.Pt12Ni、Sn12Ni、C.DRM反應(yīng)中伴隨非極性鍵的斷裂和形成[解析]活化能越低，反應(yīng)速率越大，Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni催化甲烷逐步脫氫過程的活化能：Pt12Ni<Cu12Ni<Sn12Ni，則反應(yīng)速率：v1>v3>v2，故A正確；由圖可知，Pt12Ni（2）甲烷裂解制氫的反應(yīng)為CH4(g)C(s)+2H2(g圖乙[解析]由圖可知，550℃、650℃時(shí)，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間大于1000s時(shí)，氫氣的體積分?jǐn)?shù)迅速下降，催化劑表面的積炭量增加，催化劑迅速失活，而600℃時(shí)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氫氣的體積分?jǐn)?shù)逐漸增大并保持在較高水平，因此使用催化劑的最佳溫度為600℃；650℃條件下，3.[2021山西師大附中模擬]乙烯是制造塑料、合成乙醇、合成乙醛、合成纖維等重要原料，研究有關(guān)乙烯反應(yīng)的相關(guān)過程有重要的意義。（1）工業(yè)上乙烯常用于制取一溴乙烷，其與HBr發(fā)生加成反應(yīng)分兩步：第一步，H+進(jìn)攻乙烯生成碳正離子（）；第二步，Br?乙烯與溴化氫加成反應(yīng)速率由哪步?jīng)Q定？第一步（填“第一步”或“第二步”）；升高溫度，加成反應(yīng)的化學(xué)平衡逆向移動(dòng)（填“正向移動(dòng)”“逆向移動(dòng)”或“不移動(dòng)”）。[解析]活化能越大，反應(yīng)越慢，總反應(yīng)速率由慢反應(yīng)決定；由題圖可知，乙烯的加成反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)。（2）工業(yè)上用CO2氧化C2HⅠ.C2Ⅱ.C2反應(yīng)的能量變化如圖所示：①C2H6(g[解析]根據(jù)蓋斯定律，