2024年3月13日发(作者：权晏然)
一．催化作用的类型
现阶段的高考题与模拟题中，涉及到催化剂时，常涉及到有催化剂参与的反应机理问题。按照反应的基本特
征，催化作用可以分为均相催化和多相催化。
1、多相催化
指催化剂和反应物分别处于不同相的催化作用。在高中阶段，如金属铂对烯烃加氢反应的催化作用，以铁为
主的金属氧化物对合成氨反应的催化作用，五氧化二钒对二氧化硫和氧气反应转变为三氧化硫的催化作用，都属
于多相催化。
在多相催化中，催化反应常在催化剂和反应物的接触面上进行，反应的过程常分为：（1）反应物分子向催化
剂表面扩散；（2）反应物分子在催化剂表面的吸附；（3）被吸附的反应物分子在催化剂表面的反应；（4）生成物
分子从催化剂表面脱附；（5）生成物分子向周围空间扩散等五步。
只要催化剂不中毒，就会循环这五个步骤，循环往复着进行着催化过程。
如图是金属铂对乙烯加氢反应的催化作用（截取自现代化学原理）
由于各步反应的活化能都很小，导致反应速率大幅度提高。
上文提及的中毒。有时在反应体系中含有少量的某些杂质，就会严重降低甚至完全破坏催化剂的活性。这种
物质称为催化毒物，这种现象称为催化剂中毒、这可能是毒物与催化剂形成化合物的缘故。例如在SO
2
的接触氧
化中，Pt是高效催化剂，但少量的As会使Pt中毒失活。在合成氨反应中，O
2
，CO，CO
2
，水汽、PH
3
以及S和
它的化合物等杂质都可使Fe催化剂中毒。因此应用多相催化于工业生中保持原料的纯净是十分重要的。当然使
催化剂失活还有多种途径，如烧结、金属污染、相转变、组分流失等等。
在工业上，催化剂常常附着在一些不活的多孔性物质上，这种物质称为催化剂的载体。载体的作用是使催化
剂分散在载体上，产生大的表面积。选用导热性好的载体有助于反应过程中催化剂散热，避免催化剂表面熔结或
结晶增大。催化剂分散在载体上只需薄薄的一层，可节省催化剂的用量。此外催化剂附在载体上可增强催化剂的
强度。高中阶段学习过的常用载体有硅胶和分子筛等。
2、均相催化
指催化剂和反应物处于同一个相的催化作用。在均相催化中，催化剂可以处于同一个气相或液相。其反应机
理如下。
在均相催化反应中，设原反应为A
B，加入催化剂cat后反应历程变为
①A+catAcat②Acat
B+cat
即反应物先与催化剂生成一不稳定的中间产物，然后中间产物再分解成产物，而催化剂得以再生。由于生成
中间产物的反应①和中间产物分解反应②的活化能都小于原反应的活化能，所以先生成中间产物，再分解成生成
物就成了反应的一条捷径。
如CH
3
CHO
CH
4
+CO，其活化能为190.37kJ/mol，加入I
2
作催化剂后反应机理为
①CH
3
CHO+I
2
CH
3
I+HI+CO（较快）
②CH
3
I+HI
CH
4
+I
2
（快）加入催化剂使反应速率提高10000倍。
在均相催化中，最普遍而重要的一种是酸碱催化反应。如酯类的水解以H
+
离子作催化剂：
H
+
CH
3
COOCH
3
+H
2
O――→CH
3
COOH+CH
3
OH
均相催化反应并不是都需要加入催化剂。如向含有硫酸的H
2
O
2
水溶液中加入KMnO
4
，最初觉察不到反应的
发生，但经过一段时间，反应速率逐渐加快，KMnO
4
颜色迅速退去。这是由于反应生成的Mn
2+
离子对反应具有
催化作用。这类反应称为自催化反应。
二、浅说催化剂的选择性
选择性体现在不同反应需要不同的催化剂。如
SO
2
的氧化，用
Pt
或
V
2
O
5
作催化剂，而乙烯的氧化则要用
Ag
Ag作催化剂：2C
2
H
4
+O
2
——→
在某些反应物之间可能进行多种平行的反应而形成多种产物的情况下，可以选合适的催化剂而使某个特定的
反应加速而获得所期待的产物，同时对其他不需要的反应加以抑制速率，如工业上以水煤气为原料，使用不同的
催化剂可以得到不同的产物。（图截选自无机化学第三版）
三、活性中心
2024年3月13日发(作者：权晏然)
一．催化作用的类型
现阶段的高考题与模拟题中，涉及到催化剂时，常涉及到有催化剂参与的反应机理问题。按照反应的基本特
征，催化作用可以分为均相催化和多相催化。
1、多相催化
指催化剂和反应物分别处于不同相的催化作用。在高中阶段，如金属铂对烯烃加氢反应的催化作用，以铁为
主的金属氧化物对合成氨反应的催化作用，五氧化二钒对二氧化硫和氧气反应转变为三氧化硫的催化作用，都属
于多相催化。
在多相催化中，催化反应常在催化剂和反应物的接触面上进行，反应的过程常分为：（1）反应物分子向催化
剂表面扩散；（2）反应物分子在催化剂表面的吸附；（3）被吸附的反应物分子在催化剂表面的反应；（4）生成物
分子从催化剂表面脱附；（5）生成物分子向周围空间扩散等五步。
只要催化剂不中毒，就会循环这五个步骤，循环往复着进行着催化过程。
如图是金属铂对乙烯加氢反应的催化作用（截取自现代化学原理）
由于各步反应的活化能都很小，导致反应速率大幅度提高。
上文提及的中毒。有时在反应体系中含有少量的某些杂质，就会严重降低甚至完全破坏催化剂的活性。这种
物质称为催化毒物，这种现象称为催化剂中毒、这可能是毒物与催化剂形成化合物的缘故。例如在SO
2
的接触氧
化中，Pt是高效催化剂，但少量的As会使Pt中毒失活。在合成氨反应中，O
2
，CO，CO
2
，水汽、PH
3
以及S和
它的化合物等杂质都可使Fe催化剂中毒。因此应用多相催化于工业生中保持原料的纯净是十分重要的。当然使
催化剂失活还有多种途径，如烧结、金属污染、相转变、组分流失等等。
在工业上，催化剂常常附着在一些不活的多孔性物质上，这种物质称为催化剂的载体。载体的作用是使催化
剂分散在载体上，产生大的表面积。选用导热性好的载体有助于反应过程中催化剂散热，避免催化剂表面熔结或
结晶增大。催化剂分散在载体上只需薄薄的一层，可节省催化剂的用量。此外催化剂附在载体上可增强催化剂的
强度。高中阶段学习过的常用载体有硅胶和分子筛等。
2、均相催化
指催化剂和反应物处于同一个相的催化作用。在均相催化中，催化剂可以处于同一个气相或液相。其反应机
理如下。
在均相催化反应中，设原反应为A
B，加入催化剂cat后反应历程变为
①A+catAcat②Acat
B+cat
即反应物先与催化剂生成一不稳定的中间产物，然后中间产物再分解成产物，而催化剂得以再生。由于生成
中间产物的反应①和中间产物分解反应②的活化能都小于原反应的活化能，所以先生成中间产物，再分解成生成
物就成了反应的一条捷径。
如CH
3
CHO
CH
4
+CO，其活化能为190.37kJ/mol，加入I
2
作催化剂后反应机理为
①CH
3
CHO+I
2
CH
3
I+HI+CO（较快）
②CH
3
I+HI
CH
4
+I
2
（快）加入催化剂使反应速率提高10000倍。
在均相催化中，最普遍而重要的一种是酸碱催化反应。如酯类的水解以H
+
离子作催化剂：
H
+
CH
3
COOCH
3
+H
2
O――→CH
3
COOH+CH
3
OH
均相催化反应并不是都需要加入催化剂。如向含有硫酸的H
2
O
2
水溶液中加入KMnO
4
，最初觉察不到反应的
发生，但经过一段时间，反应速率逐渐加快，KMnO
4
颜色迅速退去。这是由于反应生成的Mn
2+
离子对反应具有
催化作用。这类反应称为自催化反应。
二、浅说催化剂的选择性
选择性体现在不同反应需要不同的催化剂。如
SO
2
的氧化，用
Pt
或
V
2
O
5
作催化剂，而乙烯的氧化则要用
Ag
Ag作催化剂：2C
2
H
4
+O
2
——→
在某些反应物之间可能进行多种平行的反应而形成多种产物的情况下，可以选合适的催化剂而使某个特定的
反应加速而获得所期待的产物，同时对其他不需要的反应加以抑制速率，如工业上以水煤气为原料，使用不同的
催化剂可以得到不同的产物。（图截选自无机化学第三版）
三、活性中心