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主讲老师：
专题7
催化剂-化学反应历程
高中化学二轮复习课件
2024
1-考点扫描
有效碰撞理论
快反应、慢反应、决速步骤
化学反应速率
反应速率方程、速率常数
化学反应历程：吸附、断键、成键、脱附
基本
考点
催化剂，过渡态理论、相对能量、活化能
关键词
1.基元反应
2.反应机理
3.过 渡 态
4.决速步骤
5.选 择 性
6.影响因素
7.催化剂活性
8.自催化作用
9.催化剂中毒
10.生物酶温度
反应物扩散、吸附、断键、成键、脱附的具体步骤等等
反应物一步转化为生成物的反应。复杂反应往往有多个基元反应
生成的活化配位化合物的中间过渡状态，能量最高,活化能最高点
一个反应中活化能最大的基元反应，其速率最小，为决速步骤。
有多个平行反应时，实际应用时选用目标产物的选择性高的催化剂
催化剂的浓度、温度和催化剂表面积，都会影响催化效率。
催化剂总是在某温度活性最高，高于或低于此温度均降低。
某一反应产物的累计，造成反应速率增大，叫做自催化作用。
杂质或某一产物或某一反应物使催化性能减弱或消失，叫催化剂中毒
生物酶做催化剂时，温度过高使蛋白质变性，失去催化功能
高锰酸钾/草酸,（产物Mn2+自催化）
大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成，往往要经过多个反应步骤才能实现。
每一步反应都称为基元反应。
反应物分子并不是通过简单碰撞直接形成产物，而是必须经过一个形成活化络合物的过渡状态，并且达到这个过渡状态需要一定的活化能。
基元反应、过渡态理论及活化能
基元反应
过渡态
理论
爬山时，山顶就是“过渡态”
H=E1-E2
=正反应活化能-逆反应活化能
【催化剂的概念和特点】
催化剂是在化学反应中能提高化学反应速率而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后没有发生改变的物质。
蜂窝陶瓷催化剂
铁触媒催化剂
V2O5催化剂
（1）催化剂有高效性
催化剂能成千上万倍的增加化学反应速率。
（2）有高度的选择性
催化剂只对特定反应起催化作用。具有选择性。
（3）有一定的稳定性/不稳定性
实际反应过程中，催化剂长期受热和化学作用，会发生一些不可逆的物理化学变化
合成氨工业中的主要催化剂，在500℃时活性最大
SO2的催化氧化
催化剂做成蜂窝状，可以提高与反应物的 接触面积
催化剂：改变什么，不改变什么？
改
变
改变反应的途径（机理）
改变反应的活化能
改变了化学反应速率
简化的催化反应基本过程
反应物扩散到催化剂表面→反应物吸附在催化剂表面→吸附的反应物转化生成产物→产物的解吸
ΔH不变
一步完成
两步jiyuanfanying
不
改
变
催化剂的质量和化学性质不变
不能改变焓变（ΔH)
不改变反应的平衡转化率（α）
T℃不变反应平衡常数（K）不变
不改变反应的可能性
！加快等时转化率
v正,v逆同倍增大,平衡时间缩短
思维建模
加入催化剂K后，反应分两步进行
反应A+B→AB 的活化能为Ea
①A+K→AK 活化能高Ea1（慢反应，决速步骤）
②AK+B→AB+K 活化能低为Ea2(快反应)
A +B→AB
K
总
反应
测定值
活化能
【诠释】由于Ea1>Ea2，第①步反应是慢反应，是决定整个反应快慢的步骤，称为“决速步骤”，在催化剂条件下总反应的活化能是一个实验测定值。
【典例5】
【典例1】（2018北京）我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。
下列说法不正确的是( )
A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
B．CH4→CH3COOH过程中，有C—H发生断裂
C．①→②放出能量并形成了C-C
D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
D
CO2+CH4→CH3COOH
√
√
√
×
催化剂不改变平衡转化率
看反应物分子是否全部进入产物中
CH4的4个C-H变为3个
催化剂还需知道什么
1
2
3
4
5
催化剂→降低反应的活化能→活化分子百分数增大→有效碰撞次数增加→加快化学反应速率
催化剂→减少时间，加快速率，减少能耗
理想催化剂→选择性高【给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应，催化剂可以大幅度提高目标产物在产物中的占比】
温度选择，首先应考虑催化剂的活性温度，高于或低于最佳活性温度，反应速率均减慢
催化剂中毒：由于某些原料杂质、催化剂自身的某些杂质、反应产物或副产物的作用而使催化活性减弱或丧失的现象
常见
考法
1. H判断：起点→终点能量差值，
2. 反应物生成物的判断：
（1）只进不出，叫做“反应物”
（2）只出不进，叫做“生成物”
（3）循环反应物质，“要么是催化剂，要么是反应的环境介质”
3.反应的催化剂：
最初进入反应体系不断循环的物质，通常在反应物和生成物之间。
4.化学键数目：
催化剂参与化学反应，化学键数目要变。
5.原子利用率 ：= 目标产物总质量 反应物总质量
这里是总质量，不是总原子个数！
反应机理图
1-考查催化反应一般过程(简化的机理)
①反应物扩散到催化剂表面；②反应物被吸附在催化剂表面；③被吸附的反应物发生化学反应断键、成键生成产物；④产物的解吸。
【典例】：氮气与氢气在催化剂表面发生合成氨反应的微粒变化历程如图所示。
下列关于反应历程的先后顺序排列正确的是（ ）
A.④③①② B.③④①② C.③④②① D.④③②①
A
扩散
吸附
断键、反应
脱附
A．反应过程可表示为
B．E1为反应物的能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能
C．正反应的热效应为ΔH=E1 E2，且E2>E1，所以正反应为放热反应
D．此图中逆反应的热效应为ΔH=E1 E2，逆反应为吸热反应
A +BC→[A…B…C] → AB +C
(反应物） (过渡态) (生成物）
D
【典例】某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是(　　)




H=E1-E2 =正反应活化能-逆反应活化能<0
2-考查相对能量、过渡态、焓变的计算和判断吸放热
能量最高的状态
H=E2-E1 >0
【典例】N2O是一种强温室气体，且易形成颗粒性污染物，研究N2O的分解对环境保护有重要意义。碘蒸气的存在能大幅度提高N2O的分解速率，反应历程为：
第一步　I2(g) ―→2I(g) (快反应)
第二步　I(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋IO(g) (慢反应)
第三步　IO(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋O2(g)＋I(g)(快反应)
实验表明，含碘时N2O的分解速率方程v＝k·c(N2O)·c0.5(I2)(k为速率常数)。下列表述正确的是_____(填字母)。
A.I2浓度与N2O分解速率无关　　B.第二步对总反应速率起决定作用
C.第二步活化能比第三步小　　 D.IO为反应的中间产物
BD




速率方程中有c(I2)
慢反应步骤为决速步骤，活化能大
IO开始没有反应后也没有，为中间产物
3-考查快反应、慢反应与活化能的关系；中间产物和决速步骤
4×1接力赛成绩，取决于跑到最慢的那个
【典例】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上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH______0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝______eV，写出该步骤的化学方程式______________________。
水煤气变换的ΔH取决于反应物和最终生成物能量差
小于
2.02
COOH* ＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH* (或H2O*===H*＋OH*)
该步骤化学方程式，用基元反应的反应物和生成物表示（化简不化简均可）
最低能量态与过渡态的能量差值：
1.86-(-0.16)=2.02eV
4-根据基元反应的能量图，判断最大能垒和焓变
反应物的最低能量到过渡态能量差值为活化能
【典例】密闭容器中发生反应 ：2NO(g) + 2CO(g)=N2(g) + 2CO2(g) H<0
研究表明:在使用等质量同种催化剂时，增大催化剂比表面积可提高反应速率。某同学设计了下表所示的三组实验 。请在图中画出三个实验中，NO 随时间变化的趋势曲线 ， 并标明编号。
增大比表面积， 速率加快平衡时间缩短,但平衡转化率相同；
升温，平衡向吸热方向移动（逆向）移动，α（NO）降低，c(NO）增大
所用考点
5-根据图像表格，判断反应速率大小，转化率高低，并绘制曲线
温度相同比表面积大速率快
转化率
相同
比表面积相同温度高速率快
转化率II>III
I,II相比，其转化率相同，反应时间 I>II
II,III相比，其转化率III【典例7】（ 2017天津） H2S 和 SO2 会对环境和人体健康带来极大的危害 ，工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放。生物脱 H2S 的原理为：
H2S + Fe2(SO4)3 =S + 2FeSO4 + H2SO4
4FeSO4 + 02 + 2H2SO4 =2Fe2(SO4)3 + 2H2O
硫杆菌存在时 FeSO4 被氧化的速率是无菌时的 5x105 倍 ，该菌的作用是_________；若反应温度过高 ，反应速率下降 ，其原因是_____________________________________；
催化剂硫杆菌因蛋白质变性而失去了催化性能
催化剂
催化剂
活性
若温度偏低，反应速率则偏小；
若温度偏高，催化剂活性减弱。
6-催化剂活性与温度的关系考查
催化效率
随着起催化作用的产物的积累速率迅速增大
特点
开始反应速率很小
【典例8】向三颈烧瓶中加入一定量的 MnO2 和水 ， 搅拌 ， 通入 SO2 和 N2 混合气体 ， 恒温下发生反应 ： MnO2 +H2SO3 =MnSO4 +H2O ；若将 N2换成空气 ， 测得 C(Mn2+ ) 、 C(SO42—) 随时间 t 的变化如图所示 。导致 C(Mn2+ ) 、 C(SO42—) 变化产生明显差异的原因是________________；
【解析】：由图可知 ， "N2 换成空气"发生了副反应 ： O2 + 2H2SO3=2H2SO4
表示 C(SO42—) 的曲线斜率逐渐增大 ， 说明 SO42— 的生成速率逐渐增大，
因反应物浓度 、 压强 、 温度 、 接触面积等维持不变 ，所以导致 SO42— 的生成速率加快的因素应是催化剂，而且催化剂是某种生成物： Mn2+
【答案 】 Mn2+ 对反应 O2 + 2H2SO3=2H2SO4 的反应有催化作用
7-自催化反应的图像解释——某反应产物做催化剂
【典例】已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ。在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为：
H2O2＋I－―→H2O＋IO－　慢
H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－　快
下列有关该反应的说法正确的是(　　)
A．反应速率与I－浓度有关
B．IO－也是该反应的催化剂
C．反应活化能等于98 kJ·mol－1
D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)
A
H2O2的分解反应速率主要是由第一个慢反应决定，增加I－浓度，反应速率加快，A项正确

反应前后都有且不变的是I－，为催化剂；而反应前后都没有的IO－为中间产物，B项错误

焓变=正反应的活化能-逆反应的活化能，题目无法计算。

根据化学方程式：2H2O2=2H2O+O2,反应速率关系为v(H2O2)＝v(H2O)＝2v(O2)

8-催化剂、中间产物的判断、催化剂浓度与速率关系
2Cu + O2 =2CuO； CH3CH2OH + CuO=CH3CHO + Cu + H2O
9-补全催化反应历程
【历程】催化剂 Cu 先反应后又生成 ： Cu→CuO→Cu
【典例】乙醇在铜的催化作用下的催化氧化：
【典例10】 用 NaCIO3、 H2O2 和稀硫酸制备 CIO2 ，反应开始时加入少量盐酸 ，CIO2 的生成速率大大提高 ( CI- 对反应有催化作用 ) 。 该过程可能经两步反应完成 ， 将其补充完整 ：
① _____________________________（ 用离子方程式表示 ）； ② H2O2 + CI2 =2CI- +O2 + 2H+
【解析】②步中 CI2 生成 CI-, 可知催化制 CI- 的变化历程是: CI-→CI2 → CI-, 即 CI- 在第①步中变成 CI2 ，由题给信息及氧化还原知识可知 ，氧化剂是 CIO3-, 且 CIO3-反应后生成CIO2
离子方程式 ：2CIO3- + 2CI- +4H+ =2CIO2 +CI2 + 2H2O
两个反应反复进行，使催化反应完成
10-反应物浓度，催化剂浓度与速率的关系
【典例】[2021·辽宁卷，12]某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合，反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，下列说法错误的是(　　)
A．其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应速率越大
B．其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大
C．条件①，反应速率为0.012 mol·L－1·min－1
D．条件②，降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L－1时，半衰期为62.5 min
B
由图中曲线①②可知，其他条件相同时，催化剂浓度大的②，斜率明显变大，故增大浓度可以提高反应速率，A项正确




由曲线①③可知，其他条件相同时，降冰片烯的浓度①是③的两倍，所用时间①也是③的两倍，反应速率相等，故说明反应速率与降冰片烯浓度无关
11-从反应机理能量图分析主要产物
一级碳正离子
二级碳正离子
[思考]请从速率和平衡视角分析丙烯与HBr反应的主要产物。
机理1
机理2
蓝色：机理1
红色：机理2
第一步活化能大，为决速步
主要产物
机理1：活化能大，速率慢；放热少，反应限度小。
机理2：活化能小，速率快；放热多，反应限度大。
马氏加成产物：2-溴丙烷
反马氏加成产物：1-溴丙烷
【典例】 [2022年山东] 18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，部分反应历程可表示为：
能量变化如图所示。已知 为快速平衡，下列说法正确的是( )
A. 反应Ⅱ、Ⅲ为决速步骤
B. 反应结束后，溶液中存在18OH-
C. 反应结束后，溶液中存在CH318OH
D. 反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变
反应I,IV活化能大，为决速步骤
12-简单有机反应历程
I II III IV

活化能小反应快
快速平衡，反应Ⅱ的成键和断键方式为 或 ，后者
能生成18OH－，因此反应结束后，溶液中存在18OH－，故B正确；
【典例】(2021·山东)18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，部分反应历程可
表示为： ＋CH3O－，
能量变化如图所示。已知 为快速平衡，下列说法正确的是
A.反应Ⅱ、Ⅲ为决速步
B.反应结束后，溶液中存在18OH－
C.反应结束后，溶液中存在CH318OH
D.反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变
√
反应Ⅲ的成键和断键方式为 或
，因此反应结束后溶液中不会
存在CH318OH，故C错误；
该总反应对应反应物的总能量高于生成物的总能量，总反应为放热反应，因此
和CH3O－的总能量与 和OH－的总能量之差等于图示总反应的焓变，故D错误。
【典例】[2022年山东] 18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，部分反应历程可表示为：
能量变化如图所示。已知 为快速平衡，下列说法正确的是( )
A. 反应Ⅱ、Ⅲ为决速步骤
B. 反应结束后，溶液中存在18OH-
C. 反应结束后，溶液中存在CH318OH
D. 反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变
反应I,IV活化能大，为决速步骤
考点11-简单有机反应的反应历程
I II III IV




B
12-“环式”催化反应过程图像题分析
“入环”的物质为反应物，如①和④
位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体，如⑤、⑥、⑦和⑧；
“出环”的物质为生成物，如②和③
1
2
反应前后都在的是催化剂，催化剂的化学键数目、化合价一般发生变化。
3
反应前后都没有的是中间产物
【典例】(2020·全国Ⅰ卷)铑的配合物离子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。
下列叙述错误的是(　　)
A．CH3COI是反应中间体
B．甲醇羰基化反应为CH3OH＋CO = CH3CO2H
C．反应过程中Rh的成键数目保持不变
D．存在反应CH3OH＋HI=CH3I＋H2O
×
√
√
√
C
最初进入的是催化剂，其余为中间产物
进入循环体系的反应物
最后分离出来的生成物
4键
6键
5键
6键
【典例】（2021湖南高考）铁的配合物离子(用[L－Fe－H]+表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：下列说法错误的是（ ）
A．该过程的总反应为
总反应看循环图：
入环者HCOOH为反应物；
出环者为H2,CO2为生成物；
最初参与反应的环内物质和[L-Fe-H]+为催化剂；
其余环内物质为中间过渡态产物。
故可以根据反应物生成物判断出总反应为：
A选项正确。
催化剂
√
【典例】（2021湖南高考）铁的配合物离子(用[L－Fe－H]+表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：下列说法错误的是（ ）
B．H+浓度过大或者过小，均导致反应速率降低
HCOOH H+ + HCOO- （1）
I→II反应，HCOO- +I →II，增加H+浓度，平衡（1）逆向移动，HCOO- 浓度减小，反应速率减慢；
III→IV反应，III+ H+ →IV反应，减小H+浓度，反应速率减慢；
故H+浓度过大或过小，均会导致反应速率降低。B选项正确。
√
【典例】（2021湖南高考）铁的配合物离子(用[L－Fe－H]+表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：下列说法错误的是（ ）
C．该催化循环中Fe的化合价发生了变化
【分析】由机理图可以看出，整个过程中，[L－Fe－H]+始终为+1价，把它作为整体进行分析。
因HCOO-，与Fe成键的H-为-1价（电负性H>Fe)
IV中的H2为0价
所以[L－Fe－H]+为+1价，可以判断Fe的化合价没有发生变化。
C错误。
+1
+1
+1
+1
-1
-1
0
×
【典例】（2021湖南高考）铁的配合物离子(用[L－Fe－H]+表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：下列说法错误的是（ ）
D．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
【解析】决速步骤是活化能最大的步骤，经对比，反应Ⅳ→Ⅰ能垒最大，反应速率最慢，对该过程的总反应起决定作用，故D错误。
×
活化能最大的是IV--I步
【典例】（2021湖南高考）铁的配合物离子(用[L－Fe－H]+表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：下列说法错误的是（ ）
A．该过程的总反应为
B．H+浓度过大或者过小，均导致反应速率降低
C．该催化循环中Fe的化合价发生了变化
D．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
CD
【典例】（2019全国I）28（3）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上的物种用 标注。
可知水煤气变换的ΔH_____ 0（填“大于”“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活化能）E正=_________eV，写出该步骤的化学方程式______________________。
1.91
2.02
小于
2.02
COOH· +H · +H2O · →COOH · +2H · +OH ·
13-寻找反应历程中的最大能垒
【催化剂选择性】：一种催化剂催化指定反应物，可以生成多种不同的产物，其中某一种产物是最希望获得的，则这一种产物产率的大小代表了该反应选择性的好坏。
【选择性的表示方法】：某产物选择性可用消耗的原料转变为指定产物的百分率表示。改变催化剂会引起催化剂选择性的变化。
14-催化剂的选择性考查
【典例20】以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯晴(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：
①C3H6(g)＋NH3(g)＋3/2O2(g)＝C3H3N(g)＋3H2O(g) ΔH＝ 515kJ·mol 1
②C3H6(g)＋O2(g)＝C3H4O(g)＋H2O(g) ΔH＝ 353　kJ·mol 1
提高丙烯腈反应选择性的关键因素是_______________
催化剂
【解析】改变催化剂会引起催化剂选择性的变化，故提高反应选择性的关键因素是催化剂。方法：找到合适的，只催化或主要催化丙烯腈的合成，不催化或少催化丙烯醛合成的催化剂。
【典例】（2020·江苏·高考真题）CO2/ HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。
(1)CO2催化加氢。在密闭容器中，向含有催化剂的KHCO3溶液(CO2与KOH溶液反应制得)中通入H2生成HCOO-，其离子方程式为 ；
其他条件不变，HCO3-转化为HCOO-的转化率随温度的变化如图-1所示。反应温度在40℃~80℃范围内，HCO3-催化加氢的转化率迅速上升，其主要原因是 。
(1) HCO3- + H2 == HCOO- + H2O
↓2 ↑2
(2) 反应温度在40℃~80℃范围内时，随温度升高，活化分子增多，反应速率加快；同时温度升高催化剂的活性增强，所以HCO3-的催化加氢速率迅速上升；
温度升高反应速率增大，温度升高催化剂的活性增强
15-催化剂的活性与温度关系的本质
【典例】(2) HCOOH催化释氢。在催化剂作用下， HCOOH分解生成CO2和H2可能的反应机理如图-3所示。
①HCOOD催化释氢反应除生成CO2外，还生成__________(填化学式)。
HD
【解析】HCOOH电离生成HCOOˉ和H+分别与催化剂结合；在催化剂表面HCOOˉ分解生成CO2和Hˉ，之后在催化剂表面Hˉ和第一步产生的H+反应生成H2。
(D+)H+
(D+)H+
H－
HCOOD电离生成HCOOˉ和D+分别与催化剂结合；在催化剂表面HCOOˉ分解生成CO2和Hˉ，之后在催化剂表面Hˉ和第一步产生的D+反应生成HD。
【典例22(2) HCOOH催化释氢。在催化剂作用下， HCOOH分解生成CO2和H2可能的反应机理如图-3所示。
②研究发现：其他条件不变时以 HCOOK溶液代替 HCOOH催化释氢的效果更佳，其具体优点是 。
提高释放氢气的速率，提高释放出氢气的纯度
【解析】HCOOK=HCOOˉ+K+，HCOOˉ与催化剂结合后分解出CO2和H-(即KH），KH+H2O=H2↑+KOH，生成的KOH可以吸收分解产生的CO2，从而使氢气更纯净。所以具体优点是：提高释放氢气的速率，提高释放出氢气的纯度。
【典例23】(2021·重庆卷·12)甲异腈(CH3NC)在恒容密闭容器中发生异构化反应: CH3NC(g) CH3CN(g),反应过程中甲异腈浓度c随时间t的变化曲线如图所示(图中T为温度)。该反应的反应速率v与c的关系为v=kc,k为速率常数(定温下为常数),a点和b点反应速率相等,即v(a)=v(b)。下列说法错误的是(　　)
A. bf段的平均反应速率为
1.0×10-4mol·L-1·min-1
B. a点反应物的活化分子数多于d点
C. T1>T2
D. 3v(d)=2v(e)

a→d过程中,c(CH3NC)逐渐降低,活化分子数减少,则a点反应物的活化分子数多于d点

据速率方程及v(a)=v(b):k1×20×10-3=k2×10×10-3,即2k1=k2,则T2时,速率常数大,T2>T1


v(d)=5×10-3×k2,v(e)=15×10-3×k1,由于2k1=k2,可得3v(d)=2v(e)
C
16-速率方程、c与活化分子数、速率比较
【典例】CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：
17-催化剂与积碳反应和消碳反应对速率的影响
积碳反应CH4(g)=C(s)+2H2(g) 消碳反应CO2(g)+C(s)=2CO(g)
ΔH/(kJ·mol 1) 75 172
活化能/(kJ·mol 1) 催化剂X 33 91
催化剂Y 43 72
①由上表判断，催化剂X Y（填“优于”或“劣于”），理由是 。
应减慢积碳反应，加快消碳反应
劣于
相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大
活化能大反应慢
活化能小反应快
考点17-催化剂与积碳反应和消碳反应
积碳反应CH4(g)=C(s)+2H2(g) 消碳反应CO2(g)+C(s)=2CO(g)
ΔH/(kJ·mol 1) 75 172
活化能/(kJ·mol 1) 催化剂X 33 91
催化剂Y 43 72
②在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数（K）和速率（v）的叙述正确的是________填标号）。
A．K积、K消均增加
B．v积减小，v消增加
C．K积减小，K消增加
D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大
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升温，正逆反应的活化分子百分数均增加
两反应均为吸热反应，升温正向移动K增大
升温，对吸热多的反应更有利，故D对
催化剂和反应历程相关试题，基于真实情境，考查学生综合运用知识的能力 ，选择与化工生产关系密切的催化剂 ， 主要从反应历程 、 活化能 、 速率 、化学平衡移动等，考查催化剂对反应的影响 。
从试题形式上看 ， 常常融合图像 、 表格等信息呈现形式 ，考查学生吸收和整合陌生信息的能力 。
归纳与小结
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