神奇的催化劑

何婷婷　董　君

背景

2008年1月8日，一年一度的國家科學(xué)技術(shù)獎頒獎大會在人民大會堂隆重舉行。其中最受矚目的國家最高科學(xué)技術(shù)獎之一頒發(fā)給了石油化工催化劑專家閔恩澤，以表彰他在我國煉油催化領(lǐng)域作出的杰出貢獻(xiàn)。

閔恩澤把自己的一生都獻(xiàn)給了中國的石化事業(yè)。他成功研制了航空汽油生產(chǎn)急需的小球硅鋁催化劑，又為重油加工開發(fā)了微球硅鋁裂化催化劑……近年來，他還把研究拓展至化纖單體己內(nèi)酰胺制造技術(shù)的開發(fā)領(lǐng)域，并已取得長足進(jìn)展。

催化劑不但在石油化工領(lǐng)域起著十分重要的作用，在日常生活、工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也十分常見。它們就像能點(diǎn)石成金的魔棒，極大地改變了人類的工作與生活。比如，人體就可以看作是一個復(fù)雜的“化工廠”，在這個“化工廠”里同時進(jìn)行著許多協(xié)同反應(yīng)，這些反應(yīng)都需要較高的反應(yīng)速率，而擔(dān)任“提速”重任的就是一種特殊的催化劑——酶。

催化作用的原理十分復(fù)雜，科學(xué)家們對此提出了許多不同的理論。對于我們中學(xué)生而言，比較好理解的是“活性中間化合物理論”。該理論認(rèn)為催化劑先與反應(yīng)物生成中間產(chǎn)物，然后又從這些中間產(chǎn)物中釋放出來，由于催化劑參與了反應(yīng)過程，改變了原來的反應(yīng)途徑，從而改變了反應(yīng)速率。

活學(xué)活用

1． 有關(guān)催化劑的催化原理等問題我們可從“乙醇催化氧化實(shí)驗(yàn)”中得到一些認(rèn)識，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。預(yù)先使棉花團(tuán)浸透乙醇，按圖安裝好裝置；在銅絲的中間部分加熱，片刻后開始間歇性鼓入空氣，即可觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

請回答以下問題：

（1） 被加熱的銅絲處發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：______________；

（2） 從A管中可觀察到______________的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，說明在該實(shí)驗(yàn)過程中，催化劑銅起催化作用時參加了化學(xué)反應(yīng)，還說明了在該實(shí)驗(yàn)中Cu起催化作用時需要一定的______________；

（3） 實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時間后，如果撤掉酒精燈，反應(yīng)還能否繼續(xù)進(jìn)行？原受熱的銅絲處有什么現(xiàn)象？為什么會有這種現(xiàn)象？______________。

2． 某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在技術(shù)人員的指導(dǎo)下，按下列流程探究不同催化劑對NH₃還原NO反應(yīng)的催化性能。

若控制其他實(shí)驗(yàn)條件均相同，在催化反應(yīng)器中裝載不同的催化劑，將經(jīng)過催化反應(yīng)器后的混合氣體通過滴有酚酞的稀硫酸溶液（溶液的體積、濃度均相同），則稀硫酸的作用是______________，酚酞的作用是______________，需要測量并記錄的數(shù)據(jù)是______________。

你答對了嗎

1．（1）

（2） 銅絲變黑；溫度

（3） 反應(yīng)仍能進(jìn)行。變黑的銅絲又變光亮，說明銅實(shí)際上只起到催化作用

2． 吸收未反應(yīng)的NH₃指示劑使酚酞剛好變紅所需要的時間（其他合理答案也可以）

解析： 一定比例的NO和NH₃混合氣體，以固定的流量不間斷地通入裝有催化劑的催化反應(yīng)器中，在相同時間內(nèi)，通入反應(yīng)器中的混合氣體的量相同。反應(yīng)器中裝載的催化劑的催化性能越好，混合氣體反應(yīng)的速率就越大，剩余的NH₃的量就越少。而稀硫酸溶液的濃度及量是相同的，則要使所有的稀硫酸與NH₃完全反應(yīng)所需要的時間就越長，完全反應(yīng)后溶液開始呈堿性，酚酞變紅。