题目
以下关于催化剂的叙述中错误的是A. 催化剂有特殊的选择性。B. 在可逆反应中,催化剂同时加速正反应与逆反应。C. 催化剂能加快反应达到平衡的速率,是由于改变了反映历程,降低了活化能。D. 催化剂在反应前后化学性质没有改变,是因为催化剂不参加反应。
以下关于催化剂的叙述中错误的是
A. 催化剂有特殊的选择性。
B. 在可逆反应中,催化剂同时加速正反应与逆反应。
C. 催化剂能加快反应达到平衡的速率,是由于改变了反映历程,降低了活化能。
D. 催化剂在反应前后化学性质没有改变,是因为催化剂不参加反应。
题目解答
答案
D. 催化剂在反应前后化学性质没有改变,是因为催化剂不参加反应。
解析
本题考查催化剂的性质和作用原理相关知识点。解题思路是对每个选项所描述的催化剂的性质和作用进行逐一分析,判断其正确性。
- 选项A:
催化剂具有特殊的选择性,这是催化剂的一个重要特性。不同的反应往往需要特定的催化剂来加速反应进行,一种催化剂通常只能对某一类或某几个反应起作用。例如,在合成氨反应中,铁触媒是常用的催化剂,它能有效促进氮气和氢气合成氨的反应,但对其他很多反应则没有催化作用。所以选项A的描述是正确的。 - 选项B:
在可逆反应中,催化剂能够同时加速正反应和逆反应的速率。这是因为催化剂同等程度地改变了正、逆反应的活化能,使得正、逆反应的反应速率都得到提高。以合成氨反应$N_{2}(g)+3H_{2}(g)\rightleftharpoons 2NH_{3}(g)$为例,加入铁触媒后,正反应(氮气和氢气合成氨)和逆反应(氨分解为氮气和氢气)的速率都会加快,从而使反应更快地达到平衡状态。所以选项B的描述是正确的。 - 选项C:
催化剂能加快反应达到平衡的速率,其本质原因是改变了反应历程,降低了反应的活化能。根据阿伦尼乌斯公式$k = A\mathrm{e}^{-\frac{E_{a}}{RT}}$(其中$k$是反应速率常数,$A$是指前因子,$E_{a}$是活化能,$R$是气体常数,$T$是热力学温度),活化能$E_{a}$降低,反应速率常数$k$增大,反应速率也就加快,从而使反应更快地达到平衡。所以选项C的描述是正确的。 - 选项D:
催化剂在反应前后化学性质没有改变,但这并不意味着催化剂不参加反应。实际上,催化剂在反应过程中是参与反应的,它先与反应物发生化学反应,生成中间产物,然后中间产物再进一步反应生成最终产物,同时催化剂又被重新生成。例如,在过氧化氢分解反应中,二氧化锰作为催化剂,其反应过程可以表示为:$H_{2}O_{2}+MnO_{2}=MnO_{3}+H_{2}O$,$MnO_{3}+H_{2}O_{2}=MnO_{2}+H_{2}O + O_{2}\uparrow$。从这两个反应可以看出,二氧化锰参与了反应,但最终又恢复到原来的状态,化学性质不变。所以选项D的描述是错误的。