11. Дайте определение катализа. Перечислите основные типы каталитических реакций. (Решение → 36560)

Заказ №38767

11. Дайте определение катализа. Перечислите основные типы каталитических реакций. 12. Приведите примеры гомогенных и гетерогенных каталитических реакций. Как зависит скорость гомогенной и гетерогенной каталитической реакции от концентрации катализатора? 13. Как влияет введение катализатора в реакционную систему на смещение химического равновесия (константу химического равновесия o K )? Для обратимой гомогенной реакции 1-го порядка на одном графике приведите зависимость концентрации исходного реагента и продукта от времени протекания реакции для некаталитической и каталитической реакций (рассмотрите случаи o K 1, o K 1 и o K 1 ). 14. Какова основная причина увеличения скорости химической реакции в присутствии катализатора? 15. Селективность (избирательность) действия катализатора. Мера селективности каталитического действия. 16. Какие из следующих термодинамических и кинетических характеристик химической реакции изменяются при введении в реакционную систему катализатора: энергия активации EA , предэкспоненциальный множитель А, изменение энергии Гиббса o G , тепловой эффект o H , изменение энтропии o S , константа скорости k , энтальпия активации  H , энтропия активации  S , энергия Гиббса активации  G ? 17. Во сколько раз увеличится скорость реакции В (табл. 10) при температуре Т в присутствии катализатора по сравнению со скоростью некаталитической реакции при условии неизменности величины предэкспоненциального множителя А? 18. Приведите схему (совокупность элементарных стадий) слитного механизма каталитической химической реакции и изобразите энергетическую диаграмму (изменение энергии реакционной системы как функцию координаты реакции) для рассматриваемого случая. 19. Приведите кинетическую схему раздельного (поэтапного) механизма каталитической химической реакции и изобразите энергетическую диаграмму. Таблица 10 № варианта Реакция B Катализатор Eнекат , кДж/моль Eкат , кДж/моль T, K 7 A 2B C   Ni 80 60 380

Решение:

Катализ - химическое явление, суть которого заключается в изменении скоростей химических реакций при действии некоторых веществ (их называют катализаторами). Каталитические реакции - реакции, протекающие в присутствии катализаторов. Положительным называют катализ, при котором скоость реакции возрастает, отрицательным (ингибированием) - при котором она убывает. Примером положительного катализа может служить процесс окисления аммиака на платине при получении азотной кислоты. Примером отрицательного - снижение скорости коррозии при введении в жидкость, в которой эксплуатируется металл, нитрита натрия, хромата и дихромата калия. Катализаторы, замедляющие химическую реакцию, называются ингибиторами. В зависимости от того, находится катализатор в той же фазе, что и реагирующие вещества, или образует самостоятельную фазу, говорят о гомогенном или гетерогенном катализе. 12. Примером гомогенного катализа является разложение пероксида водорода в присутствии ионов йода. Реакция протекает в две стадии: Н О + I = H O + IO Н O + IO = Н O + O + I При гомогенном катализе действие катализатора связано с тем, что он вступает во взаимодействие с реагирующими веществами с образованием промежуточных соединений, это приводит к снижению энергии активации. При гетерогенном катализе ускорение процесса обычно происходит на поверхности твердого тела - катализатора, поэтому активность катализатора зависит от величины и свойств его поверхности. На практике катализатор обычно наносят на твердый пористый носитель. Механизм гетерогенного катализа сложнее, чем у гомогенного. Примером гетерогенного катализа является окисление SO в SO на катализаторе V O при производстве серной кислоты (контактный метод). 13. Необходимо отметить, что наличие катализатора не влияет на величину изменения термодинамического потенциала в результате процесса и, следовательно, никакой катализатор не может сделать возможным самопроизвольное протекание термодинамически невозможного процесса (процесса, ΔG (ΔF) которого больше нуля). Катализатор не изменяет величину константы равновесия для обратимых реакций; влияние катализатора в этом случае заключается только в ускорении достижения равновесного состояния. В зависимости от фазового состояния реагентов и катализатора различают гомогенный и гетерогенный катализ.