正確認(rèn)識(shí)催化劑

安徽 華 振

正確認(rèn)識(shí)催化劑

安徽 華 振

在化學(xué)反應(yīng)中，有些化學(xué)反應(yīng)常需要催化劑的幫助才能進(jìn)行，那么在中學(xué)化學(xué)中常用的催化劑有哪些？催化劑在化學(xué)反應(yīng)中究竟起到哪些作用和特點(diǎn)呢？如果在化學(xué)反應(yīng)中某一反應(yīng)物在反應(yīng)前后化學(xué)性和質(zhì)量都沒(méi)有改變，那么可以認(rèn)為它沒(méi)有參加反應(yīng)，并且由于它的加入改變了反應(yīng)進(jìn)行的速率，使反應(yīng)速率加快，則它就是催化劑。下面我們就一起來(lái)探討這兩個(gè)問(wèn)題。

一、常用的催化劑，歸納起來(lái)大概有以下幾類(lèi)：

1．金屬催化劑：Fe、Cu、Pt、Ni等

2．金屬氧化物催化劑：MnO2、V2O5等

3．酸催化劑：H2SO4（濃）、H2SO4（稀）、HCl（濃）等，硝化、酯化、脫水反應(yīng)用H2SO4（濃）

4．堿催化劑：NaOH等

5．鹽催化劑：HgSO4、CuCl2等

6．酶催化劑：淀粉酶、酒化酶、蛋白酶等

7．其他催化劑：H2O、NOx等

二、弄清催化劑在化學(xué)反應(yīng)中的作用與特點(diǎn)

1．催化劑在化學(xué)反應(yīng)中有沒(méi)有變化？

催化劑在化學(xué)反應(yīng)中是要發(fā)生變化的，只不過(guò)在變化前后，其組成、性質(zhì)及質(zhì)量沒(méi)有發(fā)生變化而已。例如，在用硝化法制取硫酸的過(guò)程中，SO2的氧化實(shí)際上是借助溶解于稀硫酸中的高級(jí)氧化氮（N2O3）來(lái)進(jìn)行的。其總反應(yīng)為；催化劑參與反應(yīng)的機(jī)理是SO2＋N2O3＋H2O ===H2SO4＋2NO，NO＋

2．催化劑是如何影響化學(xué)反應(yīng)速率的？

影響化學(xué)反應(yīng)速率的有催化劑和阻化劑，催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)的速率，阻化劑則會(huì)降低化學(xué)反應(yīng)的速率。

兩種焊接工藝熱影響區(qū)的金相組織如圖7b所示，兩者都在熱的作用下，晶粒長(zhǎng)大。手工焊的熱輸入較大，晶粒更大甚至形成了塊狀粗大組織；由于自動(dòng)焊熱輸入較小，晶粒長(zhǎng)大不明顯。

3．在可逆反應(yīng)中，催化劑只能增大正反應(yīng)速率、降低逆反應(yīng)速率嗎？

催化劑可同等程度地增大或減小正、逆反應(yīng)的速率。由此看來(lái)，催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)的速率，而對(duì)化學(xué)平衡沒(méi)有任何影響。

4．只要能改變化學(xué)反應(yīng)速率的物質(zhì)都是催化劑嗎？

不一定。例如，鹵代烴不溶或微溶于水，水解很慢，并且是一個(gè)可逆反應(yīng)，通常加入強(qiáng)堿溶液與鹵代烴共熱，水解反應(yīng)速率加快，可是堿與水解所得氫鹵酸反應(yīng)生成了鹽，因此強(qiáng)堿并不是水解反應(yīng)的催化劑。

5．催化劑的催化作用與溫度有沒(méi)有關(guān)系？

對(duì)于有些催化劑有溫度要求，溫度必須限制在一定的范圍內(nèi)時(shí)才能起到催化作用。例如，在SO2轉(zhuǎn)化為SO3的過(guò)程中，使用氧化鐵作為催化劑時(shí)，溫度就應(yīng)達(dá)到640℃以上，催化劑才具有活性。

6．對(duì)于同一反應(yīng)只有一種催化劑可用嗎？

不一定。例如，在SO2轉(zhuǎn)化為SO3的過(guò)程中，就有三種催化劑可供選擇使用，它們是鉑催化劑、氧化鐵催化劑和釩催化劑。

7．只有催化劑才能改變化學(xué)反應(yīng)的速率嗎？

改變化學(xué)反應(yīng)速率的因素有很多，除催化劑外，通過(guò)加熱、降溫、增減濃度、增減壓強(qiáng)、光照及反應(yīng)介質(zhì)等均可使反應(yīng)速率發(fā)生改變。

8．同一種催化劑只能對(duì)某一特定反應(yīng)起催化作用嗎？

不一定。如硫酸就能對(duì)多個(gè)反應(yīng)起催化作用。例如：

三、催化劑的判斷

例（2014全國(guó)卷Ⅰ）已知分解1mol H2O2放出熱量98kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2的分解機(jī)理為H2O2＋I(xiàn)－→H2O＋I(xiàn)O－慢；H2O2＋I(xiàn)O→－H2O＋O2＋I(xiàn)－快。則下列有關(guān)反應(yīng)的說(shuō)法正確的是（ ）

A．反應(yīng)的速率與I－的濃度有關(guān)

B．IO－也是該反應(yīng)的催化劑

C．反應(yīng)活化能等于98kJ·mol－1

D．v（H2O2）＝v（H2O）＝v（O2）

解析：根據(jù)反應(yīng)機(jī)理可知，I－是H2O2分解的催化劑，碘離子濃度大，產(chǎn)生的IO－就多，反應(yīng)速率加快，故選項(xiàng)A正確；對(duì)選項(xiàng)B，將題干中的兩個(gè)反應(yīng)合并，可得總反應(yīng)方程式，反應(yīng)的催化劑是I－，IO－只是中間產(chǎn)物，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；對(duì)選項(xiàng)C，H2O2分解的化學(xué)方程式為，所以當(dāng)反應(yīng)放出98kJ的熱量時(shí)會(huì)生成0．5mol O2，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；對(duì)選項(xiàng)D，因?yàn)榉磻?yīng)是在含少量I－的溶液中進(jìn)行的，溶液中水的濃度是常數(shù)，不能用其濃度變化表示反應(yīng)速率，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。所用本題應(yīng)選A。

點(diǎn)評(píng)：本題的目的在于考查催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響，說(shuō)明催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)的速率。

（作者單位：安徽省靈璧縣黃灣中學(xué)）