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与催化剂有关的转化率问题一直是高考化学的热点问题． 学生对催化剂有一定的认识，催化剂有活性、选择性、稳定性，但对催化剂的理论理解不是很深刻，转化率是指某一反应物转化的百分率或分率，转化率是针对反应物而言的，是实际工业生产过程中重点关注的问题，它直接影响工厂的经济效益。

下面就高考中催化剂与转化率的问题进行一定的探讨。

使用合适的催化剂降低反应的活化能，能加快化学反应速率，那么能改变转化率吗? 人教版“选修 4”教材上有这样一句话说“催化剂不能改变平衡转化率”，这里的转化率指的是“平衡”时的转化率，并未否定催化剂不能改变转化率。

催化剂一定能提高一段时间内反应物的转化率，这个观点在教材习题中体现，在高考题中也频繁考查。

案例 1 “人教版化学选修四第 24 页的习题”：NO 和 CO 都是汽车尾气的有害物质，它们能缓慢地起反应，反应的方程式如下：2CO ＋ 2NON₂＋2CO₂  ΔH ＜ 0，为了控制大气污染，提出如下建议。

A． 使用催化剂

B． 改变压强

C． 提高反应温度

你认为可行的方法是什么? 理由是什么?

分析：

很多学生会误选B，而这一题的正确答案是 A． 因为使用催化剂，能降低反应的活化能，大大加快化学反应速率． 在一定时间内处理尾气，提高了污染物NO和 CO 的转化率。给尾气加热或增加压强的方法，降低污染，实际操作是困难的、繁琐的，是不可行操作。

因此在思考问题时要结合实际解决问题，这里的转化率实际指非平衡转化率。

案例 2 “2019 江苏高考第 15 题”:在恒压、NO和 O₂的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下 NO 转化为 NO₂的转化率如图中实线所示( 图中虚线表示相同条件下NO 的平衡转化率随温度的变化) ．

其中B选项: 图中X 点所示条件下，延长反应时间能提高NO 转化率，这个判断对吗?

图1

分析：

由图所示，虚线表示随着温度升高，NO的平衡转化率随温度升高而降低． 根据勒夏特列原理，推知该反应为放热反应。

由实线，可知随着温度升高，相同时间内NO 的转化率先升高后降低， 一开始温度升高，化学反应速率加快，在相同时间内NO 转化得多，NO 转化率越高，说明此时反应未达到平衡，此时为 NO 非平衡转化率； 温度继续升高，NO 转化率降低，说明温度升高，虽然速率快，但平衡发生逆向移动，导致NO 转化率降低，此时为 NO 平衡转化率。

根据上述分析，X点时，反应正在正向进行，反应还未到达平衡状态，此时为 NO 非平衡转化率，所以延长反应时间能提高 NO 的转化率。

针对以上两个案例，认识到在解决转化率问题时，当出现“一段时间”、“相同时间”等文字描述时，首先要判断该转化率是平衡转化率还是非平衡转化率。非平衡转化率归根究底就是动力学问题，即速率问题，而平衡转化率就是热力学问题，则用勒夏特列原理来进行分析。

案例3 “2018江苏高考第20 题节选”：NOx( 主要指 NO 和 NO₂) 是大气主要污染物之一． 有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题． 其中第( 4) ②问: 在有氧条件下，新型催化剂M能催化 NH₃与 NOx反应成 N₂．将一定比例的O₂、NH₃和 NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂M 的反应器中反应如图 2 所示．

图 2

( 1) 反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图 3 所示，在 50℃ ～ 250℃ 范围内随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是什么?

( 2) 当反应温度高于380℃时NOx的去除率迅速下降的原因可能是什么?

图 3

分析：

( 1) 由图 2 可知在 50℃ ～ 250℃ 范围内反应相同时间，NOx去除率“先迅速上升”是受催化剂活性和温度共同影响，这叫双因并列。 当然“迅速”的主要原因是催化剂的活性增大，NOx去除率后“上升缓慢”，这时催化剂活性已比较高，几乎无变化，这里主要温度影响速率，上升比较缓慢。

( 2) 温度高于380℃时，NOx的去除率“迅速下降”，这时候很多学生会从平衡移动的角度解决问题，这就进入了一个误区。

勒夏特列原理告诉我们，移动是一小步，是微弱的。 这里强调“迅速”，因为催化剂的影响是显著的，所以应该与催化剂相关。

温度过高，催化剂活性下降，导致化学反应速率急剧下降。 当然还可能与物质的性质有关，如 NH₃与 O₂反应生成了 NO，导致NOx去除率下降。

这个案例主要体现温度改变催化剂，从而改变化学反应速率，进而影响转化率。

与催化剂相关的转化率问题仍然是新高考中的热点问题．在解决这一类题目时，审题是关键，注意“一段时间”、“相同时间”、“迅速”、“缓慢”等文字描述，需要对非平衡转化率与平衡转化率进行判断。高考题的取材来源于真实的工业生产情境，更多地考查非平衡转化率问题，就是动力学问题，即化学反应速率问题。当然要具体情况具体分析，催化剂是大多工业生产的必备原料，它直接影响原料的转 化 率 和 产 品 的 产 率，影 响 工 厂 的 经 济 效益，催化剂的研究具有深远的意义。要抓住高考热点，深刻理解有关催化剂理论，总结解题规律，精炼语言描述，提高得分率。