题目
在气固催化反应的研究中,若反应速率为表面反应所控制,而产物吸附很弱,则在反应气体压力很高时,该催化反应的反应级数为:()。A. 零级反应B. 一级反应C. 二级反应D. 分数级反应
在气固催化反应的研究中,若反应速率为表面反应所控制,而产物吸附很弱,则在反应气体压力很高时,该催化反应的反应级数为:()。
A. 零级反应
B. 一级反应
C. 二级反应
D. 分数级反应
题目解答
答案
A. 零级反应
解析
考查要点:本题主要考查气固催化反应中不同控制步骤下的反应级数判断,需结合反应压力、产物吸附强度等因素分析。
解题核心思路:
- 表面反应控制:反应速率由表面反应步骤决定,此时吸附、脱附步骤可视为快速平衡。
- 产物弱吸附:产物迅速脱附,不占据活性位点,反应速率仅与反应物的吸附量相关。
- 高压条件:反应物分压高,表面吸附接近饱和,反应速率与反应物浓度无关,呈现零级特性。
破题关键点:
- 高压下吸附饱和:反应物吸附量不再随压力增加而显著变化。
- 产物脱附迅速:避免活性位点被产物占据,确保反应持续进行。
在气固催化反应中,反应速率的级数由以下因素决定:
-
表面反应控制:
当表面反应为速率控制步骤时,反应速率取决于反应物在催化剂表面的吸附量。若产物吸附弱,其迅速脱附,不会影响表面活性位点的可用性。 -
高压条件分析:
- 低压时:反应物分压较低,吸附量随压力增加而线性增长,速率与压力成正比(一级反应)。
- 高压时:反应物分压足够高,表面吸附接近饱和,速率不再依赖压力,表现为零级反应。
-
产物弱吸附的影响:
产物快速脱附确保表面活性位点始终被反应物占据,避免因产物积聚而改变反应动力学特性。
综上,高压下表面反应控制且产物弱吸附时,反应速率为零级。