(4.2.1)--4.2.1催化反应.pdf

能够改变化学反应达到平衡的速度，而在过程前后的化学性质和数量均不发生变化的物质。催化作用催化剂改变化学反应速度的现象催化剂只能改变反应速率（即达到平衡的速率），而不能改变反应平衡，即催化剂不能改变反应的平衡常数。催化剂对于正相反应和逆向反应具有相同的催化作用催化剂有正催化剂（加速）和负催化剂（减速）。减速者又称为阻化剂。常见的几种重要的催化反应氮肥工业光合作用 SO2+1/2O2 SO3V2O5N2+3H2 2NH3FeNH3+O2 H2O+NO2Pt啤酒发酵、等等一、催化剂作用的本质催化剂作用的本质KABAB 12kkAKAK 3kAKBABK 132KABkrkccck132aEEEE改变反应途径，降低反应所必需的活化能EaA+BEABC+DEa,2Ea,3Ea,1表观活化能 E非=EE催=E=E1+E3 E2E非 E催 加入催化剂后，使活化能大大降低，使活化分子的份额增加，从而加速反应。例 子活化能降低对反应速度的影响（简单计算）活化能降低对反应速度的影响（简单计算）Arrhenius 方程 k=Aexp(-Ea/RT)2HI H2+I2反应活化能从184 kJ mol-1降低到105 kJ mol-1，则 503 K 时速率常数之比8exp105000/RT1.610exp184000/k()=k()RT催非CH3CHO CH4 Ea:190 kJ mol-1 CH3CHO+I2 CH3IHI+CO CH3IHI CH4+I2 Ea:190 kJ mol-1 136 kJ mol-1 (791 K)二、催化剂作用特点催化剂作用特点催化剂能加快反应速率的原因是由于改变了反应的历程，降低了反应活化能。2催化剂在反应前后数量和化学性质不变，催化剂只能影响反应速率,不能改变化学平衡。催化剂本身可能参与反应,其浓度项经常会出现在速率方程中。4催化剂反应前后物理性质可能发生变化。催化剂有特殊的选择性。一种催化剂只对特定类型反应有催化作用。酶催化反应具有更强的选择性。利用不同的催化剂使反应有选择地向一个方向进行，抑制副反应。PdAgCH2=CH2O2CO2H2OCH3CHO环氧乙烷+不同类型的反应需要选择不同性质的催化剂不同类型的反应需要选择不同性质的催化剂催化剂的三大性能活性活性转化率=已转化的某一反应物的量 某一反应物的进料量 选择性选择性选择性=产物的量 已转化的某一反应物的量（折算成应生成的产物量）催化剂的三大性能产率=产物的量 某一反应物的进料量（折算成应生成的产物量）=转化率 选择性稳定性稳定性能维持一定转化率和选择性的时间三、催化催化催化反应均相催化多相催化液相液、固均相催化反应均相催化反应反应物与催化剂处于同一个相多相催化反应多相催化反应反应物与催化剂处于不同的相 常见的为气固相反应酶催化酶催化 酶作为催化剂进行的催化反应(借鉴酶在生物体内的作用)，其优点：高选择性生产过程温和进行高难度的反应污染少 广泛应用于医药品、农药、氨基酸、有机酸、果糖等产品的生产。目前已超越传统的范围，应用于大规模化工原料的生产，如丙烯酰氨的生产：传统方法：传统方法：CH2=CH-CN+H2O CH2=CH-C(=O)-NH2+(NH4)2SO4H2SO4NH3新方法：新方法：CH2=CH-CN+H2O CH2=CH-C(=O)-NH2水合酶四、气固相反应的过程气固相反应的过程I)反应物向催化剂外表面扩散 外扩散II)反应物向催化剂内表面扩散 内扩散III)反应物在活性位上化学吸附 吸附过程IV)被吸附分子在表面上相互作用 表面反应V)产物从表面脱附 脱附过程VI)产物由内表面向外表面扩散 内扩散VII)产物从外表面向气相扩散 外扩散要消除扩散的影响，才能发挥催化剂的作用动力学过程（一）外扩散的消除在保持反应物与催化剂接触时间一定的条件下，增大反应物的线速度，直至反应转化率不再增加。降低反应温度转化率转化率线速度线速度（二）内扩散的消除减小催化剂颗粒尺寸，直至反应转化率不再增加转化率颗粒直径降低反应温度