微诊断关于催化剂概念认识的错误
新洲一中 张新平
[典型范例]
已知反应 2NO(g) +Br2(g) = 2NOBr(g) 的活化能为a kJ·mol -1,其反应机理如下: ①NO(g) +Br2(g) = NOBr2 (g) 慢
②NO(g) +NOBr2 (g) = 2NOBr(g) 快
下列有关该反应的说法正确的是()
A. 该反应的速率主要取决于反应②
B. 该反应的平均反应速率:υ(NO)= υ(NOBr)=2υ(Br2)
C. NOBr2是该反应的催化剂
D. 该反应的焓变等于a kJ·mol -1
解析:一个总反应的速率是由其反应历程中最慢的一个决定的——即一只木桶能盛多少水,并不取决于最长的那块木板,而是取决于最短的那块木板。也可称为短板效应(木桶效应)。故选项A 错误。
2NO(g) +Br2(g) = 2NOBr(g) 是方程式①+②所得,故NOBr 2只是该反应过程中的一个中间物,而不是该反应的催化剂。什么是催化剂呢?能够改变反应速率,但是自身在反应前、后质量和化学性质都不改变的物质,显然NOBr 2在反应前、后都不存在。多数学生错选C ,就是对催化剂的本质缺乏认识。
从2NO(g) +Br2(g) = 2NOBr(g)中的计量数即可得到:以反应中的不同物质所表述的化学反应速率,其速率之比等于该物质在方程式中的化学计量数之比。故选项B 正确。 从下图就可以直观地看到活化能E 与焓变ΔH 的关系,从而否定选项D 。
[知识点导引]
催化剂:①改变反应速率(一般没有特别说明,都指正催化剂,加快反应速率); ②反应前、反应后,催化剂的质量和化学性质都不改变(物理性质如状态等可能因其参与反应的历程而发生改变);
③正催化剂加快反应速率的机理(如图)——降低正反应的活化能,使更多能量较低的分子也能成为活化分子,有效碰撞频次增大,反应速率增大。这种作用相当于在一座能量的高山下打出了一条隧道——故也称“隧道效应”。