中学催化剂的种类及应用研究
华煜青（杭州第十四中学康桥校区，浙江杭州310015）
摘要：催化剂是化学中最常见的物质之一，它能改变化学反应速率，缩短或延长反应究成时间。几乎所有的化学反应都可以在催化剂的作用下提高生产效率，因此找到合适的催化剂至关重要。介绍催化剂的性质及其对化学反应的作用机理，举例说明中学用到催化剂的化学反应，并对其催化机理作简要分析，最后总结催化剂的发展趋势。
关键词：催化剂；种类；机理
催化剂又称之为触媒，是指改变化学反应速率，但其自身的化学性质和质量都不变的元素或化合物。催化剂用量小，作用大，分别应用于加氢、脱氢、聚合、酯化等催化反应。
中学课本里，对催化剂的催化解释是不参与化学反应，但
在一些文献及试题中都有关于催化剂参与反应的同题。因此，本文对中学涉及到的催化剂进行探讨，介绍催化剂的性质，从催化机理上解释催化剂发挥作用的方式。通过举若干例子，对化学反应中的催化机理进行逐一分析，得出催化剂是否参与反应的结论。
1催化剂与化学反应 1.1催化剂的性质
催化剂是指改变反应物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都没有发生改变的物质。
催化剂对化学反应的影响有正催化作用也有逆催化作用，正催化作用即加快化学反应速率，逆催化作用即减慢化学反应速率，根据化学反应的要求不同，利用催化剂对化学反应完成时间进行控制。在整个化学反应中，催化剂只是影响反应速率，因此它的质量化学性质不发生任何变化，但是其物理性质可能会变成变化。一般情况下，催化剂仅仅对改变某一化学反应有帮助，而对于其他的化学反应影响微乎其微，因此，催化剂具有选择性。此外，催化剂在参与化学反应时，可能需要一定的温度、压力，让催化剂达到最大的使用活性，即催化剂具有一定活性。
1.2催化剂的作用机理
催化剂的作用机理有两种解释，即催化剂不参与化学反应和催化剂零与化学反应两种。
1.2.1催化剂不参与化学反应
在中学课本上，催化剂在反应前后，本身的质量和化学性质都不发生变化，但是其物理性质可能发生变化，视具体的化学反应而呈现不同的变化形态。
1.2.2催化剂参与化学反应
这种理论解释是基于活化能原理，所谓活化能是指分子从常态转化为容易发生化学反应的活跃状态所需的最小能量，这是由瑞典化学家阿伦尼乌斯提出的。催化剂在化学反应中参与反应，与反应物生成一种中间产物，该过程所需的活化能要比原反应物所需的活化能要小很多。反应过程可以表述如下
方方数据
A+B-AB={A+C-AC
IAC+B→AB+C
式中A,B是反应物,C是催化剂。
2催化剂的种类及应用 2.1金属催化剂
2.1.1二氧化锰
节能环保
二氧化锰是中学化学力最常见到的催化剂，如在氯酸钾(KCIO3)分解制取氧气的实验中，让氯酸钾与二氧化锰（MnO2）进行混合加热到200℃，可以释放出氧气与氯化钾。这种方法是一种常见的实验室制氧法。通常会在反应堆里加入二氧化锰，能够很明显的观察到试管一端气体冒出。若催化剂不参与化学反应，则化学反应式可以表述为式(1)；
2KCIO,2KCI+30,
若按照催化剂参与化学反应的解释，催化剂首先与KCIO 反应，生成高锰酸钾、氯气和氧气，如式（2)所示，而后高锰酸钾在加热的环境下分解成锰酸钾、二氧化锰和氧气，如式所示(3)，最后，锰酸钾和氯气反应，生成氟化钾、二氧化锰和氧气，如式(4)。综上，要判断MnO;是否参与反应，只需测定生成的氧气中的纯度，是否混有氯气。目前，对于MnO催化作用还没有完全弄清楚，主要是因为反应制得的氧气中含有氯气的气味。
2KCIO,+2Mn0,=2KMnO,+Cl,↑+0,
2KMnO,=K,MnO,+MnO,+0, K,MnO,+Cl,=2KCl++MnO,+0,
二氧化锰的催化作用还被应用在过氧化氢H,O:分解实验中，这也是实验室制取氧气的一种方法。在常温下，过氧化氢就可以自分解成氧气和水，但是反应很慢，当在试管中加入少量的二氧化锰时，有大量的气泡冒出，由带火星的木条测试知是氧气，其化学反应方程式如式(5)所示，在这个反应中二氧化锰作为催化剂，通过降低反应的活化能，单位体积内的活化分子百分数增加，使得过氧化氢的分解速率加快，
2H,0,="2H,0+O,t 2.2.2铁触媒
铁触媒主要成分是指+2价铁和十3价铁组成的靠化物，工业制取氨气通常采用铁触媒作为催化剂，在高温500℃、高压 20MPa~50MPa的反应炉里，氮气Nz和氢气H发生化学反应生成氨气
3催化剂的发展展望 3.1催化剂的微观解释
几乎所有的金属催化剂都是过渡金属或者贵金属，它主要
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2017年01月化置线225