催化剂在化学反应中的应用 - 西北大学精品课程

催化剂在化学反应中的应用

毛靖敏

（西北大学化学系05级材料化学专业西安 710069）

摘要：20世纪以来，化学工业借助催化剂得到了飞速发展。现代化的化工和石油加工过程约90%是催化过程。目前，催化剂的用途可分为三大方面：（1）汽车尾气净化；（2）矿物燃料加工；（3）新产品制造。可以说：新催化剂的发现产生了新的化学工业。

关键词：催化剂催化反应能源与环境作用原理应用

前言：从20世纪初开始，随着催化剂的发现，大规模的化学工业相继发展起来，从合成氨的工业化到50年代后石油化工和高分子工业的兴起，以及解决环保问题都涉及催化剂的问题。没有催化剂就不能建立起近现代化学工业。

那催化剂是什么物质呢？

催化剂是一种能加快化学反应速度，但它本身并不因化学反应的结果而消耗，它亦不会改变反应的最终热力学平衡位置的物质[1]。我们据此对定义作进一步阐明：（1）只加速热力学可行的反应；（2）催化剂不影响平衡常数；（3）正逆反应速率相同倍数增加或减少；（3）改变反应历程；（4）降低了反应活化能。由于催化剂和催化反应多种多样，而且催化过程十分复杂。可根据反应体系的不同大致分为：均相催化反应和多相催化反应。均相催化反应是指催化剂与反应物同处一相，而多相催化反应则是催化剂与反应物处于异相，除此之外还有一个重要的反应体系—酶反应。它介于均相和多相之间，又与两种催化反应存在较大的差异。由于催化剂在化学反应中的广泛应用，才使得化学工业能蓬勃发展。

科技在飞速发展的同时也带来了新的问题：大气污染日益严重、矿物燃料的利用率低、不可再生能源面临枯竭等。为解决这些问题，催化剂起了极其重要的作用。

以下为催化剂在能源和环境问题中的应用作进一步的介绍：

1.催化剂在汽车尾气净化中的应用

近年来,随着我国汽车工业的快速发展和机动车拥有量的快速增长，汽车尾气污染给城市环境带来严重危害[2]。汽车污染控制技术历经了三个阶段，即机内控制阶段、氧化催化阶段和三元催化阶段。至今，已出现四代催化剂，即氧化催化剂、铂和铑双金属催化剂、铂、铑和钯三金属催化剂和三效催化剂。

随着汽车尾气排放要求的越趋严格，对催化剂性能提出了较高的要求[3]：具有较高的催化活性,良好的催化选择性、热稳定性和良好的物理性能。在净化器中，催化剂把尾气中的一氧化碳(CO) 、碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NOx )转化成CO 2 、H 2O 和N 2其主要机理是[4]：

.

N 2CO 2CO 2NO O 2H 4CO 5O 4HC 2CO O CO 22222222+→++→+→+；

；

一直以来，在汽车尾气净化催化研究中都认为最有效的催化剂是以贵金属的为活性组分的催化剂。但由于缺乏资源,高价格和高温易烧结、挥发等问题的存在,使得贵金属催化剂难以进一步推广使用。钙钛型催化剂能克服这方面的缺点，故日渐受到研究者的关注。钙钛型催化剂的化学式一般以ABO 3表示，空间结构如下图所示：

图1：ABO 3 空间结构示意图

处于A 位通常是碱金属、碱土金属和稀土金属等离子半径较大的金属，B 位则是过渡金属等离子半径较小的金属。 只要ABO 3 中A 和B 的电价总和是6,离子半径适当，就可能形成钙钛型催化剂。钙钛型催化剂的催化机理是B 位上取代离子的d 电子结构，同时B 位上的元素价态以及分散程度受到A 位上取代离子影响，A 位上的取代离子对结构起稳定作用[5]。

经研究发现该类催化剂BaZrO 3的储氮和抗硫性能良好，混合γ – Al 2O 3后使用任一种添加方法加入贵金属Rh 、Pt 都能使储氮量(NSC)和抗硫性能得到进一步的改善，但只直接加入贵金属时,NSC 则会降低。在另一组试验中发现，贵金属的添加会使BaCeO 3 / γ – Al 2O 3样品的NSC 提高3倍以上；在SO 2≤0. 006%时， BaCeO 3 和Pt / BaCeO 3 的抗硫性能都较好，而Pt / BaCeO 3 在加入 γ – Al 2O 3 后，抗硫性能和储氮能力都更优。为了提高催化剂的机械强度、热稳定性、活性以及抗硫抗

铅的能力,研究者又把稀土元素添加到钙钛矿型催化剂中，此时，在ABO3结构中，A位一般被稀土金属离子取代，B位一般被过渡金属离子取代。徐菁利[6]等对

La0。5Sr0。5Ni0。5Cu0。5O3进行研究时发现，催化剂Cu - Co - Ce -Mn - Pd - K - O / γ– Al2O3对CO和NOx 的氧化还原活性都较高;经脉冲中毒试验，T ≥ 300℃, SO2含量= 1. 22 ×10 - 2 m mol时,该催化剂对CO的氧化活性未受影响，表现出良好的抗硫性能。

小结：无论在催化性能上还是在经济价格上非贵金属型或较贵金属型的汽车尾气净化催化剂都有一定的优势，因此非贵金属型汽车尾气净化催化剂的推广使用有十分广阔的前景。

2. 催化剂在矿物燃料加工中的应用

进入21世纪后,随着世界经济的快速增长,炼油技术朝着重油轻质化、清洁汽油燃料生产、多产低碳烯烃的方向发展。

我国车用汽油以高硫高烯烃含量的流化床催化裂化(FCC) 汽油为主，其烯烃质量分数高达40 %左右，对FCC 汽油脱硫降烯烃势在必行[7]。降低FCC汽油烯烃质量分数的方法有多种，其中采用降烯烃催化剂是最直接、最经济的。

围绕炼油技术重油轻质化、清洁汽油燃料生产、多产低碳烯烃的方向，中国石油兰州石化公司石油化工研究院开发了降烯烃催化剂和助剂、增产丙烯催化剂和助剂、FCC重油裂化催化剂系列产品。以LBO - 12和LBO – 16降烯烃催化剂为例，当二者分别应用于兰州石化公司0. 15Mt/ a FCC装置[8]和哈尔滨石化1.2Mt/ a 重油催化裂化装置[9] ，二者加入量占系统藏量依次为66% ,，50% ,其结果见表1。

表1 降烯烃系列催化剂的工业应用

项目空白试样LBO-12空白试样LBO-16

原料油库西原油掺减渣大庆常渣掺减渣

进料量/（t·h-1）54.12 50.97 122.0 121.8

掺渣油质量分数/% 14.14 14.13 5.05 1.16

反应温度/℃501 498 487 482

产品质量分数/%

干气 4.82 4.60 3.90 3.80

11.88 10.93

液化气9.12 10.10

汽油43.65 45.20 42.07 42.72

柴油30.24 28.24 31.80 31.87

油奖 4.18 3.50 2.99 2.84

焦炭7.17 7.42 7.06 7.44

损失0.82 0.78 0.30 0.40

轻质油收率/% 73.89 73.60 73.87 74.59

汽油烯烃质量分数/%

46.5 37.4 46.3 36.3 马达法辛烷值（MON ）

79.80 79.2 78.9 研究法辛烷值（RON ） 92.12 90.2 89.2

从上表可看出：与空白试样相比，LBO - 12 催化剂用量占系统藏量的66%时，油浆质量分数降低0. 68% ，汽油烯烃质量分数下降9. 1% ，LBO - 12 催化剂表现出较强的重油裂化和降烯烃能力。当LBO - 16用量占系统藏量50%时，与空白试样相比,液化气质量分数下降0. 95% ，汽油质量分数和轻质油收率分别增加了0. 65% ，0. 72% ，柴油质量分数基本不变，说明LBO - 16催化剂能适度减少中间产物的过度裂解，有利于保留轻质油馏分，同时有较强的降烯烃能力，汽油烯烃质量分数下降了10%。

催化剂除了在石油裂化中的重要作用，还在煤的直接液化过程中扮演着重要角色。例如：铁系催化剂在煤直接液化中的应用，当铁系催化剂和H 2 发生化学吸附时，生成的活性相Fe 1-x S 有利于H 2 生成活性氢原子煤液化过程中,煤中的键断裂生成分子量较小的游离基，这些碎片通过和活性原子反应稳定下来，再进行裂解，生成分子量更小的化合物。如果没有活性氢原子的参与，煤的芳核结构的裂解，桥键的断裂等反应可能受到抑制，游离基碎片若没有活性氢原子的及时稳定，也有可能发生缩聚反应重新生成难以分解的大分子化合物。 煤中吸附的H 2 和新加入的硫生成H 2S ,Fe 1-x S 的金属空位是H 2S 的脱附中心，对于H 2S 的分解有诱导作用，即它可以弱化H -S 键[10] ，有利于活性氢原子的生成[11] ；另外金属空位也可以促进煤的液化反应。

小结：催化剂的产生不仅使能源的利用率得到了显著的提高，而且还减少了能源巨大消耗所带来的环境污染。催化剂在矿物燃料的加工上日益凸显其重要性。

3.催化剂在新能源探索中的应用

据最新资料统计显示，以目前全球对石油消耗的速度计算，地球的石油储量能够维持20年、煤的储量能够维持70年。因此，化石能源将逐渐为非化石能源取代。所以氢能的开发展现出光明的前景。

燃料电池的关键技术之一是氢气的制造,近年来开发了多种新的制氢方式：甲烷及碳氢化合物的蒸气重整和部分氧化、汽油及碳氢化合物的自热重整、甲醇重整和乙醇重整等等[12]。

其中乙醇水蒸气重整制氢具有独特的优越性[13]：(1)乙醇来源广泛，生物发酵法制乙醇所用的原料可以再生。(2)乙醇无毒，常温常压下呈液态，具有存储和处理上的安全性。(3)乙醇的能量比远远高于甲醇和氢气。(4)乙醇在催化剂上

具有热扩散性，在高活性的催化剂上，乙醇重整能在低温范围发生。因此，如何开发出具有低温、高活性、高选择性的乙醇水蒸气重整催化剂对于燃料电池的发展具有重要意义。

在乙醇水蒸气重整中，一般认为机理主要有如下两种(如图2)：(1)乙醇脱氢生成乙醛和氢气，部分乙醛会继续和表面的氧作用生成乙酸盐形式，然后进行分解生成CH4和CO2；部分的乙醛会直接进行裂解生成CH4和CO 。CO 发生水煤气变换反应生成CO2和H2，CH4发生重整反应生成碳的氧化物和H2。当然有部分的CO 在表面富氧的条件下直接氧化为CO2。(2)乙醇脱水生成乙烯和氢气，部分乙烯快速发生重整反应，生成CO和H2；部分直接脱附，存在于产物中。CO发生水煤气变换反应生成CO2和H2。其中反应的活性位大部分为金属原子，但不同的载体有时提供不同的吸附位。

图2：乙醇水蒸气重整反应机理

对于乙醇重整催化剂的选择，目前主要分为三类：(1)Pt、Ru、Rh、Pd等贵金属；(2)Cu、Ni、Co等非贵金属；(3)其他催化剂。Cu系化剂的活性不是很理想；Ni系催化剂的选择性不理想；贵金属催化剂虽然活性尚可，但所需反应温度太高，而且价格昂贵；除了贵金属和非贵金属催化剂，研究者们也研究了其他催化剂对乙醇水蒸气重整反应的性能。最近研究发现ZnO具有很好的活性和较高的选择性，产物中CO 含量极低，特别适用于燃料电池。根据现在的研究结果，非金属Ni、Co系催化剂及稀土金属氧化物催化剂都是很有前途的选择。

制氢方式中生物制氢也有十分广阔的前景。生物制氢法主要有发酵制氢和光合产氢两种。发酵制氢催化剂为一些严格厌氧菌和兼性厌氧菌，厌氧活性污泥发酵制氢具有产氢量高，持续时间长，反应条件温和等优点；光合产氢催化剂为微型藻类，微型藻类催化制氢中起催化作用的主要是固氮酶和氢化酶。美国科学家展示的双酶催化制氢系统是把脱氢酶与蕴藏在废旧纸张和青草等垃圾内的葡萄

糖混合在一起，此时NADP化合物会诱导葡萄糖中大量的氢原子变成NADPH化合物，然后再加人一些从大海深处热流中寻觅来的新酶种，使它从NADPH化合物中分解释放出氢来。

再者酶制备便宜，催化性能专一，可在温和的温度、压力、pH值下正常工作，底物选择宽，催化反应的副产物少，能自我再生，不会带来传统化学催化的盐污染，在制氢中若利用酶作催化剂会比用金属催化剂更便宜。但是酶的提取与保存、工艺要求、催化产氢速度慢等难题也不容忽视，对此方面的研究目前人们仍处于基础阶段。虽然如此，随着生物技术的不断发展，酶催化生物质制氢不失为一条环境友好而有发展前景的途径。

小结：人类历史发展过程中，能源历来是国民经济发展的基础。随着世界经济的发展，对能源的需求量亦日益增加，而矿物燃料的燃烧使用带来了严重的环境问题，危害人类社会存在与发展。开发新型清洁无污染能源成为迫切需要，而以氢为主要燃料的燃料电池受到许多国家的广泛重视。尽管制氢的途径有多种，但如何开发出具有低温、高活性、高选择性的催化剂对于燃料电池的发展具有重要意义。

总结与展望：随着化石燃料的日趋枯竭和其带来的环境问题，人们迫切需要更有效的利用化石燃料及开发清洁、价廉的新能源。而催化工艺已成为重要的加工手段。

在能源的加工和利用率上，研究和开发性能良好的催化剂是重要途径。在炼油行业中，催化裂化工艺一直占主导地位，同时也不断应对各种挑战。对现有的催化裂化装置来说，科学设计催化剂是如何实现清洁汽油的生产最为灵活有效的调节手段。在煤直接液化过程中，催化剂的活性和选择性直接影响到煤的液化转化率、出油率和液化产物的组成和质量，目前催化剂的研究主要集中在过渡元素，如铁系、钼系和镍系催化剂等。铁系催化剂因价廉易得、活性相对比较高、无毒并且对环境无污染而受到人们青睐[14-15]。为进一步改善催化剂的性能,开发经济有效的催化剂,对催化剂的机理、制备和影响因素以及表征进行探讨研究很有必要。

在新能源开发中，氢以其储量丰富、清洁、高效、便于运输、环境友好等特点脱颖而出．目前制造氢气的原料目前主要是碳氢化合物(煤焦、轻油、天然气)和水。甲醇、乙醇以其含氢量高、价廉、易储存、运输方便等优点在制氢研究中也受到广泛重视．也有研究人员将目光投向了利用可再生资源(生物质、有机废水、废弃物等)制氢的研究．所有这些制氢方法都需要优良的催化剂，成功的设计出低温高效催化剂是制氢研究的关键技术之一。

催化剂在化学反应中的应用，为化学工业的腾飞奠定了坚实的基础。在21

世纪的今天，催化剂必将在各种实际问题中做出更加巨大的贡献。

参考文献

1. 高正中. 实用催化. 北京，化学工业出版社.1996.

2. 育英,邓淑华,黄慧民,等. 汽车尾气催化剂的研究进展. 广东工业大学学报,2004 ,9 :28

- 34.

3. 遇春. 稀土在汽车尾气净化中的作用. 稀有金属, 1998, 22 (5) : 361- 362.

4. 李秀艳,李大光. 汽车尾气催化净化技术进展. 广州化工, 2002, 30(2) : 4

5.

5. 长根,张江山. 钙钛矿型复合氧化物用于汽车尾气催化净化的研究进展(一) . 安全与

环境学报, 2004, 4 (3) : 81 - 82.

6. 徐菁利. 稀土—过渡金属复合氧化物催化剂用于汽车尾气净化研究. 环境化学, 2003,

22 (2) : 177 - 180.

7. 柯 明,朱坤磊,刘成翠,蒋庆哲,宋昭铮,潘惠芳. 新型流化催化裂化汽油脱硫降烯烃催

化剂的研究.现代化工,2005, 25 (11) : 33- 37.

8. 杜江,殷爱玲,杨清,等. 降烯烃催化剂LBO - 12在催化裂化装置上的工业应用. 石油炼

制与化工, 2003, 34 (3) : 5 - 9.

9. 张振江. LBO - 16降烯烃催化剂的工业应用. 石化技术与应用, 2003, 21 (4) : 267 - 269.

10. 申峻,凌开成,邹纲明,等. 煤油共处理过程中的反应机理 . 煤炭转化, 1999 ,22 (4) :5 -

9.

11. Kaneko T , Tazawa K, Koyama T , et al. Properties and residual activities of iron based

catalyst after direct coal liq2uefaction. Nihon Enerugi Gakkaishi , 1999 , 78(6) :416- 427.

12. Anca Faur Gheneiu．Current Opinion in Solid State and Materials Science，2002，6：

389-399

13. Maggiog，Frenis，Cavallaros，et al．PowerSources．1998，74：17

～ 23

14. 孙林兵,倪中海,张丽芳,等. 煤直接液化铁基催化剂研究进展 . 煤炭技术,2002 ,21

(11) :65 - 67.

15. 郭蘅,杨建丽,刘振宇. 原位担载型铁系煤直接液化催化剂的研究 . 煤炭转

化,2000 ,23 (3) :53 - 58.

常见的化学反应及现象

常见的化学反应及现象综合 1.澄清石灰水中通入二氧化碳气体（复分解反应) Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O 现象：石灰水由澄清变浑浊。 相关知识点：这个反应可用来检验二氧化碳气体的存在。 2.镁带在空气中燃烧（化合反应） 2Mg + O2 = 2MgO 现象：镁在空气中剧烈燃烧，放热，发出耀眼的白光，生成白色粉末。 相关知识点：(1)这个反应中，镁元素从游离态转变成化合态；(2）物质的颜色由银白色转变成白色。 (3)镁可做照明弹；(4)镁条的着火点高，火柴放热少，不能达到镁的着火点，不能用火柴点燃；(5)镁很活泼，为了保护镁，在镁表面涂上一层黑色保护膜，点燃前要用砂纸打磨干净。 3.水通电分解（分解反应） 2H2O = 2H2↑ + O2↑ 现象：通电后，电极上出现气泡，气体体积比约为1：2 相关知识点：(1)正极产生氧气，负极产生氢气；(2)氢气和氧气的体积比为2：1，质量比为1：8； (3)电解水时，在水中预先加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸，增强水的导电性；(4)电源为直流电 4.生石灰和水反应（化合反应） CaO + H2O = Ca(OH)2 现象：白色粉末溶解

相关知识点：(1)最终所获得的溶液名称为氢氧化钙溶液，俗称澄清石灰水；(2)在其中滴入无色酚酞，酚酞会变成红色；(3)生石灰是氧化钙，熟石灰是氢氧化钙。(4)发出大量的热 5.实验室制取氧气 ①加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制氧气（分解反应） 2KClO3MnO2催化2KCl + 3O2↑ 相关知识点：(1)二氧化锰在其中作为催化剂，加快氯酸钾的分解速度或氧气的生成速度；(2）二氧化锰的质量和化学性质在化学反应前后没有改变；(3)反应完全后，试管中的残余固体是氯化钾和二氧化锰的混合物，进行分离的方法是：洗净、干燥、称量。 ②加热高锰酸钾制氧气（分解反应） 2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑ 相关知识点：在试管口要堵上棉花，避免高锰酸钾粉末滑落堵塞导管。 ③过氧化氢和二氧化锰制氧气（分解反应） 2H2O2 MnO2催化2H2O + O2↑ 共同知识点：(1)向上排空气法收集时导管要伸到集气瓶下方，收集好后要正放在桌面上；(2)实验结束要先撤导管，后撤酒精灯，避免水槽中水倒流炸裂试管；(3)加热时试管要略向下倾斜，避免冷凝水回流炸裂试管；(4)用排水集气法收集氧气要等到气泡连续均匀地冒出再收集；(5)用带火星的小木条放在瓶口验满，伸入瓶中检验是否是氧气。 6.木炭在空气中燃烧（化合反应） 充分燃烧：C + O2 = CO2 不充分燃烧：2C + O2 = 2CO 现象：在空气中发出红光；在氧气中发出白光，放热，生成一种使澄清石灰水变浑浊的无色气体。 相关知识点：反应后的产物可用澄清的石灰水来进行检验。

化学反应工程第二版课后答案

第一章习题 1 化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系? 答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。 2 何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么? 何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么? 答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。基元反应符合质量作用定律。基元反应的活化能指1摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。 3 若将反应速率写成t c r d d A A - =-，有什么条件? 答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。 4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器? 答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。 5 现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。 (1)A+2B →C (2)A+2B →C (3)2A+2B →C A+C →D B+C →D A+C →D C+D →E 解

(1) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B A 1C C 22B A 1B D 4C A 3C 22 B A 1A 22c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= (2) E 6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22 B A 1C D 4C B 3C 22B A 1B C 22 B A 1A 22c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r +--=+-+--=+-+-=+-= (3) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B 2A 1C C 22B 2A 1B D 4C A 3C 22 B 2A 1A 2222c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= 6 气相基元反应A+2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数k c =2.65× 104m 6kmol -2s -1。现以气相分压来表示速率方程，即(?r A )=k P p A p B 2 ，求k P =?（假定气体为理想气体） 解 ()3 -1-363111 2643c P 2 B A p A 2 B A c 2 B A c A 1264c kPa s m kmol 10655.1K 303K kmol kJ 314.8s kmol m 1065.2)(s kmol m 1065.2K 30330273--------??=???= ==-? ? ? ??==-= ?==+=RT k k p p k r RT p RT p k c c k r RT p c k T

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浅谈标准电极电势的图示法 康祎璠 （西北大学化学系05级化学专业 西安 710069） 摘要：标准电极电势是氧化还原反应很好的定量标度，有时为了直观和便利起见，可用图示法对电势数值作以表示，本文就几种常用的图示形式作一讨论。 关键词：标准电极电势 电对 氧化态 歧化反应 标准电极电势是氧化还原反应很好的定量标度，通常在教材和手册中，都以“标准电极电势表”的形式给出。但是列表的方式是依电极电势数值从小到大自上而下排列的，这就使得要集中而全面地了解某一种元素的相关氧化态遇到了困难。而用图示法讨论与某元素相关的电极电势不仅克服了上述的不便，而且会提供元素及其化合物更多的信息。本文将详细的对图示法作一介绍。 一﹑拉蒂麦尔图(Latimer diagram) 拉蒂麦尔图又称元素电势图，是用图形表示标准电极电势数据中最简单的一种。在特定的pH 条件下，将元素各种氧化数的存在形式依氧化数降低的顺序从左向右排成一行，用线段将各种氧化态连接起来，在线段上写出其两端的氧化态所组成的电对O ?值，便得到该pH 下该元素的元素电势图。 下例为碘在酸性和碱性条件下的元素电势图（经常以pH = 0和pH = 14两种条件作图）： O A ?/V O A ?/V 在元素图的绘制过程中我们应该注意到： 1.写法：氧化态由高至低，从左向右排列，短线上电位是电对的O ?； 2.O A ?, O B ?分别指在酸性介质和碱性介质条件下的值。 元素电势图作为用图形表示标准电极电势数据中最简单，最常用的一种，它的用途也是很广泛的： 首先可以通过它来判断物质酸性的强弱。从元素电势图上，可以看出某些酸的强弱，以及非强酸在给定的pH 条件下的解离方式。如上例中：高碘酸在酸性

西北大学2012物理化学考研

西北大学2012年招收攻读硕士学位研究生试题（物理化学） (C) (101.325 /3) kPa (D) (2/3)×101.325 kPa 133

9. 在T，p时，理想气体反应C2H6(g) ＝H2 (g) + C2H4(g)的K c / K x为： (A) RT(B) 1/(RT) (C) RT/p(D) p/(RT) 10. 设某分子的一个能级的能量和简并度分别为ε1 = 6.1×10-21 J，g1 = 3，另一个 能级的能量和简并度分别为ε2= 8.4×10-21J，g2= 5，计算在300 K时，这两个能级上分布的粒子数之比（N1/N2）： (A) 3 (B) 2 (C) 1.046 (D) 0.184 11. 电池电动势与温度的关系为： E/V = 1.01845 - 4.05×10-5(t/℃- 20) - 9.5×10-7(t/℃- 20)2 298 K 时，电池可逆放电，则： (A) Q > 0 (B) Q < 0 (C) Q = 0 (D) 不能确定 12. 已知Λ∞m(H2O, 291K)= 4.89×10-2 S?m2?mol-1，此时(291 K)纯水中的： m(H+) = m(OH-) = 7.8×10-8mol·kg-1，则该温度下纯水的电导率为： （A） 3.81×10-9 S·m-1（B）3.81×10-6 S·m-1 （C）7.63×10-9 S·m-1（D）7.63×10-6 S·m-1 13. 已知下列两个电极反应的标准电极电位为： Cu2++ 2e-─→ Cu(s) φ1θ= 0.337 V Cu++ e-─→ Cu(s) φ2θ= 0.521 V 由此可算得Cu2++ e-─→Cu+的φθ值为： (A) 0.184 V(B) 0.352 V(C) -0.184 V (D) 0.153 V 14.对应电池：Ag(s)|AgCl(s)|KCl(aq)|Hg2Cl2(s)|Hg(l)的化学反应是： (A)2Ag(s)+Hg22+(aq) = 2Hg(l) +2Ag+ (B)2Hg+2Ag+ = 2Ag +Hg22+ (C)2AgCl+2Hg = 2Ag +Hg2Cl2 (D)2Ag+Hg2Cl2 = 2AgCl +2Hg 15.如果规定标准氢电极的电极电势为 1 V，可逆电极电极电势?值和电池的 电动势E值将有何变化 (A) E ，?各增加1 V (B) E ，?各减少1 V (C) E 不变，?增加1 V (D) E 不变，?减少1 V 16.一级反应，反应物反应掉1/n所需要的时间是： (A) -0.6932/k(B) (2.303/k) lg[n/(n-1)] (C) (2.303/k) lg n(D) (2.303/k) lg(1/n) 17.在反应A→k1B→k2C，A→k3D中,活化能E1>E2>E3, C是所需 要的产物,从动力学角度考虑,为了提高C的产量,选择反应温度时,应选择： (A) 较高反应温度(B) 较低反应温度 (C) 适中反应温度(D) 任意反应温度 18.受激物的磷光光谱是由于下述哪种原因所致： (A) 三重态向基态的跃迁(B) 单重态到三重态的跃迁 (C) 振动模式不同(D) 核自旋跃迁 19.当某一反应物的初始浓度为0.04 mol·dm-3时，消耗一半所需时间为360 s。

中考化学试题分类汇编考点38催化剂练习题

考点38 催化剂 一、选择题 1.（2017·十堰）下列说法正确的是（） A．催化剂可改变化学反应速率B．焊锡、黄铜、铁是常见的合金 C．不同元素的中子数不同 D．所有原子都有质子、中子和电子构成 【答案】A 【解析】催化剂在化学反应中质量和化学性质不变，但可改变化学反应速率；焊锡、黄铜、是常见的合金是混合物，而铁是纯净物；不同元素的中子数也可能相同，如钠和镁的中子数均为12；氢原子只有有质子和电子构成，没有中子。 2．（2017·来宾）乙醇在一定条件下可氧化为乙醛：2CH3CH2OH+022CH3CHO(乙醛)+2H2O。实际是发生了如下两个反应： 反应一：2Cu+O2△ 反应二：CH3CH2OH+CuO △ CH3CHO+H2O+Cu。下列说法错误 的是 A. Cu在反应一中是反应物 B. Cu在反应前后化学性质改变 C. Cu在反应二中是生成物 D. Cu在反应中起到催化作用 【答案】D 【解析】催化剂在化学在化学反应前后质量和化学性质均不变；从乙醇和氧气在一定条件反应的总方程式上看，铜既不是反应物、也不是生成物，A、C错误；从两个分步反应看，铜开始参加了反应，最后又还原成单质铜，所以，铜单质的化学性质不变，B错误；综合总反应方程式和分步反应的方程式可得出，铜在该反应中起催化作用，D正确； 3．（2017天津市，题号6，分值2）下列有关催化剂的说法正确的是（） A．在化学反应后其质量减少 B．催化剂能改变化学反应速率 C．在化学反应后其质量增加 D．在化学反应后其化学性质发生了变化 【答案】B 【解析】此题考查的是催化剂的知识点，催化剂改变化学反应的速率，在反应前后化学性质和质量都不发生变化。 A．催化剂在化学反应前后其质量保持不变，错误； B．催化剂能改变化学反应速率，不但加快还能减慢反应速率，正确； C．催化剂在化学反应后其质量保持不变，错误； D．催化剂在化学反应后其化学性质不变，错误，B正确。 二、实验题 1．（2017浙江省台州市，题号25，分值6）为探究催化剂对双氧水（H2O2）分解的催化效果，某研究小组作了如下实验。 实验一：图中的实验能否证明MnO2是双氧水分解反应的催化剂？并说明理由_________。实验二：从表格的设计可以看出，该实验的目的是__________________________________。【答案】（1）能证明，在过氧化氢溶液中加入二氧化锰后加快了反应的速率（3分）（2）探究催化剂的质量与化学反应速率的关系（3分） 【解析】（1）在试管中加入一定量的MnO2加快了反应的速率，所以能证明是双氧水的催化

常见的化学反应及现象

常见的化学反应及现象综合 1、澄清石灰水中通入二氧化碳气体(复分解反应) Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O 现象:石灰水由澄清变浑浊。 相关知识点:这个反应可用来检验二氧化碳气体的存在。 2、镁带在空气中燃烧(化合反应) 2Mg + O2 = 2MgO 现象:镁在空气中剧烈燃烧,放热,发出耀眼的白光,生成白色粉末。 相关知识点:(1)这个反应中,镁元素从游离态转变成化合态;(2)物质的颜色由银白色转变成白色。(3)镁可做照明弹;(4)镁条的着火点高,火柴放热少,不能达到镁的着火点,不能用火柴点燃 ;(5)镁很活泼,为了保护镁,在镁表面涂上一层黑色保护膜,点燃前要用砂纸打磨干净。 3、水通电分解(分解反应) 2H2O = 2H2↑ + O2↑ 现象:通电后,电极上出现气泡,气体体积比约为1:2 相关知识点:(1)正极产生氧气,负极产生氢气;(2)氢气与氧气的体积比为2:1,质量比为1:8;(3)电解水时,在水中预先加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸,增强水的导电性;(4)电源为直流电 4、生石灰与水反应(化合反应) CaO + H2O = Ca(OH)2 现象:白色粉末溶解 相关知识点:(1)最终所获得的溶液名称为氢氧化钙溶液,俗称澄清石灰水;(2)在其中滴入无色酚酞,酚酞会变成红色;(3)生石灰就是氧化钙,熟石灰就是氢氧化钙。(4)发出大量的热 5、实验室制取氧气 ①加热氯酸钾与二氧化锰的混合物制氧气(分解反应) 2KClO3MnO2催化2KCl + 3O2↑ 相关知识点:(1)二氧化锰在其中作为催化剂,加快氯酸钾的分解速度或氧气的生成速度;(2)二氧化锰的质量与化学性质在化学反应前后没有改变;(3)反应完全后,试管中的残余固体就是氯化钾与二氧化锰的混合物,进行分离的方法就是:洗净、干燥、称量。

西北大学2014年硕士研究生物理化学复习大纲

硕士研究生物理化学复习大纲 (总分150分考试时间3小时) 基本内容 ①物理化学概论；②热力学第一定律；③热力学第二定律；④多组分系统热力学；⑤化学 平衡；⑥相平衡状态图；⑦电化学；⑧化学动力学；⑨表面化学；⑩胶体化学。 基本要求 一热力学第一定律 1 热力学基本概念，其中最重要的是状态，状态函数，可逆过程。 2 重要热力学过程（理想气体恒温可逆过程，绝热可逆过程，相变过程以及化学变化过程等）的四个热力学量（W、Q、ΔU、ΔH）之计算。 3 节流过程的热力学特征及应用。 二热力学第二定律 1 卡诺循环、第二定律表述。 2 熵函数的引出、熵增原理及熵变的计算。 3 利用熵函数判断过程自发进行的方向和限度的条件和准则。 4 第三定律、化学反应熵变计算。 5 （A）和（G）的定义式以及它们的改变量在特定条件下的物理意义。用Gibbs函数变量作过程方向及限度的判据是本章的重点，掌握该判据的使用条件和准则。 6 简单过程的ΔS、ΔA、ΔG的计算。热力学重要关系式，Maxwell关系式。 三多组分系统热力学 1 掌握Clausius—Clapenyron方程并进行计算。 2 掌握偏摩尔量的意义、集合公式、化学势的定义及判据。理想气体化学势的表示式。 3 Raoult定律，Henry定律，公式表示及应用范围。 4 理想溶液，稀溶液的定义，特性及各组分的化学势，理想溶液混合特征及气液平衡。 5 稀溶液依数性，真实溶液对理想溶液的偏差，了解实际溶液中溶质的化学势及活度的概 念。 四化学平衡 1 理想气体化学反应等温方程式的推导并会用等温方程式判断化学反应进行的方向。 2 化学反应平衡常数的计算。运用化学反应等压方程计算任意温度下的Kθ 3 各种因素对平衡的影响。同时平衡。 五相平衡状态图 1 相律意义和应用。单组分系统相图。 2 二组分系统气-液平衡、液-液-气平衡相图的特点，会看相图（图中点，线，画的含义， 相律及杠杆规则的应用。 3 二组分凝聚系统相图、三组分系统相图。 六电化学 1 电解质溶液的平均活度及平均活度系数、离子强度，γ±的极限公式。 2 电导，电导率，摩尔电导的含义及关系，离子独立运动定律的内容，公式及应用。 3 离子迁移。溶液电导测定的原理，方法及应用。 4 电极反应和电池反应，会将化学反应设计成原电池，电池电动势的含义。 5 电池电动势的测定原理和方法，Nernst公式的热力学推导，并能运用公式进行计算。 6 电池电动势与电极反应的热力学函数△G,△H,△S的关系，并能熟练运用公式进行计算。

常见反应的现象

常见反应的现象 CO 2 SO 2 2P 2 2H 2 Fe 2 2Al 2 2 2CuO 2 2 2 2HgO

CO 2 2H 2H 2 3 +CuO C+2CuO

CO+CuO 描述实验现象时要注意不能说出生成物的名称，但可以根据生成物的化学性质来描述生成物。

常见物质的颜色、气味 固体 ●红色：红磷P、铜Cu、氧化铁Fe2O3、氧化汞HgO ●红褐色：氢氧化铁Fe(OH)3 ●黄色：金Au、硫S ●绿色：碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3 ●紫黑色：高锰酸钾晶体KMnO4 ●淡蓝色：固态氧O2 ●蓝色：氢氧化铜Cu(OH)2、硫酸铜晶体CuSO4·5H2O ●银白色：大多数金属（铁Fe、银Ag、铝Al、锌Zn、镁Mg……） ●黑色：木炭C、铁粉Fe、氧化铜CuO、二氧化锰MnO2、四氧化三铁Fe3O4、氧化亚铁FeO等●深灰色：石墨C ●灰白色：大多数磷肥 ●无色：金刚石C、干冰CO2、冰H2O ●白色：除了上述固体之外，我们学过的其他固体、固体粉末或晶体基本上都是白色的。 ●有刺激性气味的固体：碳酸氢铵NH4HCO3 液体 ●淡蓝色：液态氧O2 ●蓝色：含有Cu2+的溶液 ●浅绿色：含有Fe2+的溶液 ●黄色：含有Fe3+的溶液 ●银白色：汞Hg ●我们学过的大多数液体都是无色的。 ●有特殊气味的液体：乙醇C2H5OH ●有刺激性气味的液体：醋酸CH3COOH 气体 ●红棕色气体：二氧化氮NO2 ●有毒的气体：一氧化碳CO、氯化氢HCl、氨气NH3、二氧化硫SO2、二氧化氮NO2等 ●有刺激性气味的气体：氯化氢HCl、氨气NH3、二氧化硫SO2、二氧化氮NO2等 ●我们学过的大多数气体都是无色无味的。 ●计入空气污染指数的项目：二氧化硫SO2、一氧化碳CO、二氧化氮NO2、可吸入颗粒物和臭氧 O3等 ●能产生温室效应的气体：二氧化碳O2、臭氧O3、甲烷CH4、氟氯代烷等

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各个专业375个国家级精品课程的网址 中国古代文学史; 复旦大学; 骆玉明; 文学; 中国语言文学类 链接：https://www.wendangku.net/doc/355579132.html,/jpkc/jpkcList.htm；用户名：无；口令：无；备注：无 链接：https://www.wendangku.net/doc/355579132.html,/jpkc；用户名：psjs；口令：psjs890；备注：无 钢琴; 首都师范大学; 黄瑂莹; 文学; 艺术类 链接：http://202.204.208.83/gangqin/；用户名：无；口令：无；备注：无 电影摄影创作; 北京电影学院; 穆德远; 文学; 艺术类 链接：https://www.wendangku.net/doc/355579132.html,/jpkc/dysycz/mdylx.htm；用户名：无；口令：无；备注：无 《图形创意》; 同济大学; 林家阳; 文学; 艺术类 链接：https://www.wendangku.net/doc/355579132.html,/txcy/；用户名：无；口令：无；备注：无 艺术概论; 北京大学; 彭吉象; 文学; 艺术类 链接：https://www.wendangku.net/doc/355579132.html,/jingpin/jingpin.htm；用户名：无；口令：无；备注：《艺术概论》课程主页 中国传统器乐; 中央音乐学院; 袁静芳; 文学; 艺术类 链接：https://www.wendangku.net/doc/355579132.html,；用户名：ZSB030010667；口令：895643201；备注：学生入口 链接：https://www.wendangku.net/doc/355579132.html,；用户名：ZSB030010667；口令：895643201；备注：学生入口 交响音乐鉴赏; 上海交通大学; 胡企平; 文化素质教育课程; 文化素质教育课程类 链接：http://202.120.11.53:8001；用户名：admin；口令：admin；备注：主机 链接：http://202.120.12.19:8001；用户名：admin；口令：admin；备注：副机 中国传统文化; 西北大学; 方光华; 文化素质教育课程; 文化素质教育课程类 链接：https://www.wendangku.net/doc/355579132.html,/ctwh/index.htm；用户名：无；口令：无；备注：无 大学语文; 东南大学; 王步高; 文化素质教育课程; 文化素质教育课程类 链接：https://www.wendangku.net/doc/355579132.html,；用户名：无；口令：无；备注：大学语文网站 链接：https://www.wendangku.net/doc/355579132.html,/jpkc/declare；用户名：无；口令：无；备注：教务处精品课程申报网页 文物精品与文化中国; 清华大学; 彭林; 文化素质教育课程; 文化素质教育课程类 链接：http://166.111.37.254；用户名：wwjp；口令：wwjp；备注：无

化学反应工程第二版课后答案

第一章习题 1 化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系? 答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。 2 何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么? 何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么? 答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。基元反应符合质量作用定律。基元反应的活化能指1摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。 3 若将反应速率写成t c r d d A A - =-，有什么条件? 答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。 4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器? 答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。 5 现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。 (1)A+2B →C (2)A+2B →C (3)2A+2B →C A+C →D B+C →D A+C →D C+D →E 解

(1) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B A 1C C 22B A 1B D 4C A 3C 22 B A 1A 22c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= (2) E 6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22 B A 1C D 4C B 3C 22B A 1B C 22 B A 1A 22c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r +--=+-+--=+-+-=+-= (3) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B 2A 1C C 22B 2A 1B D 4C A 3C 22 B 2A 1A 2222c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= 6 气相基元反应A+2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数k c =2.65× 104m 6kmol -2s -1。现以气相分压来表示速率方程，即(?r A )=k P p A p B 2 ，求k P =?（假定气体为理想气体） 解 () 3 -1-363 111 2643c P 2 B A p A 2 B A c 2 B A c A 1264c kPa s m kmol 10655.1K 303K kmol kJ 314.8s kmol m 1065.2)(s kmol m 1065.2K 30330273--------??=???= ==-? ? ? ??==-= ?==+=RT k k p p k r RT p RT p k c c k r RT p c k T

化学催化剂

化学催化剂 在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率（既能提高也能降低），而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂。而通常把催化剂加速化学反应，使反应尽快达到化学平衡的作用叫做催化作用。催化剂自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化；它和反应体系的关系就像锁与钥匙的关系一样，具有高度的选择性（或专一性）。一种催化剂并非对所有的化学反应都有催化作用，某些化学反应并非只有唯一的催化剂，而且一个化学反应并不只有一种催化剂 催化剂有的是单一化合物，有的是络合化合物，有的是混合物。催化剂有选择性，不同的反应所用的催化剂有所不同。同一反应也有不同效果的催化剂，例如同是苯酚与甲醛反应合成酚醛树脂，使用氢氧化钠、氢氧化钡、盐酸、氨水、草酸、醋酸、甲酸、硫酸、磷酸、氧化镁、氧化锌等催化剂，其产品性能都有所不同。 催化剂种类繁多，按状态可分为液体催化剂和固体催化剂;按反应体系的相态分为均相催化剂和多相催化剂，均相催化剂有酸、碱、可溶性过渡金属化合物和过氧化物催化剂。多相催化剂有固体酸催化剂、有机碱催化剂、金属催化剂、金属氧化物催化剂、络合物催化剂、稀土催化剂、分子筛催化剂、生物催化剂、纳米催化剂等;按照反应类型又分为聚合、缩聚、酯化、缩醛化、加氢、脱氢、氧化、还原、烷基化、异构化等催化剂;按照作用大小还分为主催化剂和助催化剂。 催化剂和反应物同处于一相，没有相界存在而进行的反应，称为均相催化作用，能起均相催化作用的催化剂为均相催化剂。均相催化剂包括液体酸、碱催化剂和色可赛思固体酸和碱性催化剂。溶性过渡金属化合物(盐类和络合物)等。均相催化剂以分子或离子独立起作用，活性中心均一，具有高活性和高选择性。 多相催化剂又称非均相催化剂呈现在不同相的反应中，即和它们催化的反应物处于不同的状态。一个简易的非均相催化反应包含了反应物吸附在催化剂的表面，反应物内的键因十分的脆弱而导致新的键产生，但又因产物与催化剂间的键并不牢固，而使产物出现。目前已知许多表反应发生吸附反应的不同可能性的结构位臵。 酶是生物催化剂，是植物、动物和微生物产生的具有催化能力的有机物（绝大多数的蛋白质。但少量RNA也具有生物催化功能），旧称酵素。生物体的化学反应几乎都在酶的催化作用下进行。酶的催化作用同样具有选择性。例如，淀粉。酶催化淀粉水解为糊精和麦芽糖，蛋白酶催化蛋白质水解成肽等。活的生物体利用它们来加速体内的化学反应。如果没有酶，生物体内的许多化学反应就会进行得很慢，难以维持生命。大约在37℃的温度中（人体的温度），酶的工作状态是最佳的。如果温度高于50℃或60℃，酶就会被破坏掉而不能再发生作用。因此，利用酶来分解衣物上的污渍的生物洗涤剂，在低温下使用最有效。酶在生理学、医学、农业、工业等方面，都有重大意义。目前，酶制剂的应用日益广泛。(例如：酶制剂在工业上可作催化剂使用，某些酶还是珍贵的药物。) 人们利用催化剂，可以改变化学反应的速率，这被称为催化反应。大多数催化剂都只能加速某一种化学反应，或者某一类化学反应，而不能被用来加速所有的化学反应。催化剂并不会在化学反应中被消耗掉。不管是反应前还是反应后，它们都能够从反应物中被分离出来。不过，它们有可能会在反应的某一个阶段中被消耗，然后在整个反应结束之前又重新产生。 使化学反应加快的催化剂，叫做正催化剂；使化学反应减慢的催化剂，叫做负催化剂。例如，二氧化硫氧化为三氧化硫，常用五氧化二钒作正催化剂，这种催化剂是固体，反应物为气体，形成多相的催化作用，因此，五氧化二钒也叫做触媒或接触剂；食用油脂里加入0.01%～0.02%没食子酸正丙酯，就可以有效地防止酸败，在这里，没食子酸正丙酯是一种负催化剂(也叫做缓化剂或抑制剂)。 在大多数情况下，人们认为催化剂本身和反应物一起参加了化学反应，降低了反应所需要的活化能。有些催化反应是由于形成了很容易分解的 “中间产物”，分解时催化剂恢复了原来的化学组成，原反应物就变成了生成物。有些催化反应是由于吸附作用，吸附作用仅能在催化剂表面最活泼的区域(叫做活性中心)进行。活性中心的区域越大或越多，催化剂的活

习题,西北大学,物理化学习题

一选择题 1.水溶液中氢和氢氧根离子的淌度特别大，究其原因，下述分析哪个对？（）(A)发生电子传导 (B)发生质子传导 (C)离子荷质比大 (D)离子水化半径小 答： （B） 2.电解质溶液中离子迁移数(ti)与离子淌度(Ui)成正比。当温度与溶液浓度一定时，离子淌度是一定的，则25℃时， 0.1 mol·dm-3 NaOH xxNa+的迁移数t1与 0.1mol·dm-3 NaCl 溶液xxNa+ 的迁移数t2，两者之间的关系为： （）(A)相等(B)t1>t2 (C)t1

的两个电解质溶液，其电阻分别为1000和500，则它们依次的摩尔电导率之比为： (B )(A)1 : 5(B)5 : 1 (C)10 : 5(D)5 : 10 答： （B） 4.在10 cm3 浓度为1 mol·dm-3 的KOH溶液中加入10 cm3 水，其电导率将： （B ） (A)增加(B)减小 (C)不变(D)不能确定 答： （B） 5. 298K，当H 2SO

4溶液的浓度从 0.01 mol·kg-1 增加到 0.1 mol·kg-1 时，其电导率k和摩尔电导率m将：(D) (A)k减小,m增加 (B)k增加,m增加 (C)k减小,m减小 (D)k增加,m减小 答： （D） 6.有下列溶液,其中摩尔电导率最小的是：（） (A) 0.001 mol·kg-1 NaCl (B) 0.001 mol·kg-1 KOH (C)

0.001 mol·kg-1 HCl (D) 1.0 mol·kg-1 NaCl 答： (D) 7.浓度为 1.0 mol·dm-3的强电解质溶液,它的摩尔电导率数值近似于：((A)与电导率相等 (B)是电导率的103倍 (C)是电导率的10-3倍 (D)是电导率的102倍 答： (B) 8.下列电池中，哪个电池的电动势与Cl-离子的活度无关？() (A) Zn│ZnCl 2(aq)│Cl 2(g)│Pt (B) Zn│ZnCl 2(aq)‖KCl(aq)│AgCl(s)│Ag

催化剂改变化学反应进程的实质

《大学化学先修课》课程小论文 第八章小论文 题目：催化剂改变化学反应进程的实质 xxxxxxxxxx xxxxxx 摘要： 凡能改变反应速度而它本身的组成（化学性质）和质量在化学反应前后保持不变的物质称为催化剂。催化剂改变化学反应进程是通过改变化学反应的活化能。两个分子发生反应时必须经过一个过渡态，过渡态具有比反应物分子和产物分子都要高的势能，互撞的反应物分子必须具有较高的能量足以克服反应势能垒，才能形成过渡态而发生反应，此即活化能的本质。对于催化剂参与反应的类型，催化剂在本身参与反应时将原本的一步反应变为多步的中间反应，而这些中间反应的自由能能垒明显低于不加催化剂原本的自由能能垒，其结果就是使活化能降低，进而使得反应更容易进行，反应速率加快。 关键词：催化剂过渡态活化能自由能能垒 正文： 凡能改变反应速度而它本身的组成（化学性质）和质量在化学反应前后保持不变的物质称为催化剂。催化剂能改变反应速度的作用称为催化作用。其中改变反应速度包括加快反应和减慢两种方式。[1] 催化剂改变化学反应进程是通过改变化学反应的活化能。在元反应中，并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应。S.A.阿伦尼乌斯认为，只有“活化分子”之间的碰撞才能发生反应，而活化分子的平均能量与反应物分子平均能量的差值即为活化能。近代反应速率理论进一步指出，两个分子发生反应时必须经过一个过渡态——活化络合物，过渡态具有比反应物分子和产物分子都要高的势能，互撞的反应物分子必须具有较高的能量足以克服反应势能垒，才能形成过渡态而发生反应，此即活化能的本质。[2] 关于催化剂的催化机理，是一个比较复杂的课题。很多催化剂都有截然不同的反应路线。如果仅从一个非常简单模型来看：催化剂本身会参与反应——即反应物会先与催化剂结合，生成催化中间体。随后催化中间体经过一些变化，重新释放出催化剂本身，同时生成产物。也就是说同样是由反应物生成产物，有无催化剂经历了两种反应路线。而相比于没有催化剂参与的情况，有催化剂参与时生成催化中间体的反应以及催化中间体生成反应物的过程有着更低的自由能能垒。[3]

化学反应常见化学方程式及现象

化学反应类型 1、化学反应四种基本反应类型 ①化合反应：由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应 ②分解反应：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应 ③置换反应：一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应 ④复分解反应：两种化合物相互交换成分，生成另外两种化合物的反应 2、氧化还原反应 氧化反应：物质得到氧的反应 还原反应：物质失去氧的反应 氧化剂：提供氧的物质 、C、CO） 还原剂：夺取氧的物质（常见还原剂：H 2 3、中和反应：酸与碱作用生成盐和水的反应

氧化反应

氧化还原反应 +CuO Cu+H 3 3 CO+CuO Cu+CO 2Fe+3CO 3 3Fe+4CO 4 CO+FeO Fe+CO

四种基本反应类型 ①化合反应：由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应。 如：A + B = AB ②分解反应：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。 如：AB = A + B ③置换反应：一种单质和一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应。 如：A + BC = AC + B 2Mg+O 2 2MgO CO 2+H 2O=H 2CO 3 有 参加时，化合价改变 2CO+O 2 2CO 2 2H 2O 2H 2↑+O 2↑ CaCO 3 CaO+CO 2↑ 有 生成时，化合价改变 2KMnO 4 △ 2K 2MnO 4+MnO 2+O 2↑ H 2 △ Cu+H 2O （或C+CuO ） Zn+H 2SO 4=ZnSO 4+H 2↑（金属与酸） 化合价 变 Fe+CuSO 4=FeSO 4+Cu （金属与盐）

2021年西北大学物理化学考研习题和答案

2021年西北大学物理化学考研习题和答案 第一章热力学第一定律 选择题 1．热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于（） (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化答案：D 2．关于热和功, 下面的说法中, 不正确的是 (A) 功和热只出现于系统状态变化的过程中, 只存在于系统和环境间的界面上 (B) 只有在封闭系统发生的过程中, 功和热才有明确的意义 (C) 功和热不是能量, 而是能量传递的两种形式, 可称之为被交换的能量 (D) 在封闭系统中发生的过程中, 如果内能不变, 则功和热对系统的影响必互相抵消答案：B 2．关于焓的性质, 下列说法中正确的是（） (A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓 (B) 焓是能量, 它遵守热力学第一定律 (C) 系统的焓值等于内能加体积功 (D) 焓的增量只与系统的始末态有关答案：D。因焓是状态函数。 3．涉及焓的下列说法中正确的是（） (A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零 (D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化答案：D。因为焓变ΔH=ΔU+Δ(pV)，可以看出若Δ(pV)＜0则ΔH＜ΔU。 4．下列哪个封闭体系的内能和焓仅是温度的函数（） (A) 理想溶液(B) 稀溶液(C) 所有气体(D) 理想气体答案：D 5．与物质的生成热有关的下列表述中不正确的是（） (A) 标准状态下单质的生成热都规定为零 (B) 化合物的生成热一定不为零 (C) 很多物质的生成热都不能用实验直接测量 (D) 通常所使用的物质的标准生成热数据实际上都是相对值答案：A。按规定，标准态下最稳定单质的生成热为零。 6．dU=CvdT及dUm=Cv,mdT适用的条件完整地说应当是（） (A) 等容过程 (B)无化学反应和相变的等容过程 (C) 组成不变的均相系统的等容过程 (D) 无化学反应和相变且不做非体积功的任何等容过程及无反应和相变而且系统内能只与温度有关的非等容过程答案：D 7．下列过程中, 系统内能变化不为零的是（） (A) 不可逆循环过程 (B) 可逆循环过程 (C) 两种理想气体的混合过程 (D) 纯液体的真空蒸发过程 答案：D。因液体分子与气体分子之间的相互作用力是不同的故内能不同。另外，向真空蒸发是不做功的，W＝0，故由热力学第一定律ΔU＝Q＋W得ΔU＝Q，蒸发过程需吸热Q＞0，故ΔU＞0。 8．第一类永动机不能制造成功的原因是（） (A) 能量不能创造也不能消灭 (B) 实际过程中功的损失无法避免 (C) 能量传递的形

浅谈催化剂

浅谈催化剂 摘要催化剂是一种改变反应速率但不改变反应总标准吉布斯自由能的物质。在化学反应里能改变(加快或减慢)其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后(反应过程中会改变)都没有发生变化的物质叫做催化剂，又叫触媒。其物理性质可能会发生改变，催化剂对可逆反应同时具有催化正、逆反应的功能，视反应条件而定。催化剂自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化;它和反应体系的关系就像锁与钥匙的关系一样，具有高度的选择性(或专一性)。 关键词催化剂；均相催化；多相催化；生物催化；应用与发展 第一节引言 催化剂在化学反应中引起的作用叫催化作用。固体催化剂在工业上也称为触媒。催化剂自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化;它和反应体系的关系就像锁与钥匙的关系一样，具有高度的选择性(或专一性)。 一种催化剂并非对所有的化学反应都有催化作用，例如二氧化锰在氯酸钾受热分解中起催化作用，加快化学反应速率，但对其他的化学反应就不一定有催化作用。某些化学反应并非只有唯一的催化剂，例如氯酸钾受热分解中能起催化作用的还有氧化镁、氧化铁和氧化铜等等，氯酸钾制取氧气时还可用红砖粉或氧化铜等做催化剂。一般来说，催化剂是指参与化学反应中间历程的，又能选择性地改变化学反应速率，而其本身的数量和化学性质在反应前后基本保持不变的物质。通常把催化剂加速化学反应，使反应尽快达到化学平衡的作用叫做催化作用，但并不改变反应的平衡。 第二节主要分类 1、均相催化 催化剂和反应物同处于一相，没有相界存在而进行的反应，称为均相催化作用，能起均相催化作用的催化剂为均相催化剂。均相催化剂包括液体酸、碱催化剂和色可赛思固体酸和碱性催化剂、可溶性过渡金属化合物(盐类和络合物)等。均相催化剂以分子或离子独立起作用，活性中心均一，具有高活性和高选择性。 2、多相催化

常见的化学式及化学反应现象

初中常见的化学式 （1）单质类 氢气氧气氮气 氯气溴碘氦 气氖气碳磷 硫硅 （2）金属单质 钠：镁：铝：钾： 钙：铁：锌：铜: 钡 : 银: 汞: 锰: （3）化合物类： 1、氧化物： 水: 过氧化氢: 一氧化碳: 二氧化碳: 二氧化氮: 二氧化硫: 三氧化硫: 氧化镁: 氧化铜: 氧化亚铁: 氧化铁: 四氧化铁: 氧化铝: 二氧化锰: 氧化镁: 氧化钠： 2、常见的酸类： 盐酸：硝酸：硫酸： 磷酸：碳酸：硫化氢： 3、常见的碱： 氢氧化钠：氢氧化铜：氢氧化铁 氢氧化亚铁：氢氧化钙：氢氧化钾：

氢氧化钡：氢氧化镁：氢氧化锌： 氢氧化铝： 4、盐类 硝酸钠：硝酸钾：硝酸铜： 硝酸铁：硝酸亚铁：硝酸钙： 硝酸钡：硝酸镁：硝酸锌： 硝酸铝：硝酸铵：碳酸钠： 碳酸钾：碳酸铜：碳酸钙： 碳酸锌：碳酸镁：碳酸铵： 硫酸钠：硫酸钾：硫酸铜： 硫酸铁：硫酸亚铁：硫酸钙： 硫酸钡：硫酸锌：硫酸镁： 硫酸铝：硫酸铵：氯酸钾： 氯化钠：氯化铵：氯化铁： 氯化亚铁：氯化铜：氯化锌： 高锰酸钾：碳酸氢钠：碳酸氢铵：碱式碳酸铜： （4）常见有机物 甲烷：乙炔：甲醇： 乙醇：乙酸： （5）常见的化肥 尿素：硝酸铵：硫酸铵： 碳酸氢铵：氯化铵： （6）常见的结晶水合物 碱式碳酸铜：明矾：

蓝矾： 常见的化学反应现象及其反应方程式 两种物质生成另一种物质的反应） 燃烧：（1）在空气中燃烧：发出，放出，。 （2）在氧气中燃烧：发出，放出。 共同点：都能生成使变浑浊的气体是：。 反应方程式：（1）充分燃烧： （2）不充分燃烧： 2、硫燃烧：（1）在空气中燃烧：发出微弱的火焰，生成 的气体。这气体是。放出，。 （2）在氧气中燃烧：发出火焰，生成 的气体。这气体是。放出。 反应方程式：。 3、磷在氧气中燃烧：产生大量的，这白是：。 放出。（注：是白烟而不是白雾，白烟是固体，雾是液 体） 反应方程式：。 4、铁在氧气中燃烧（铁在空气中不能燃烧）现象：剧烈燃烧， ，生成黑色固体叫同时放出。