催化剂实验室

关于这间实验室

五个课题：催化剂不改变起点和终点，只改变路。

催化剂参加反应，又在反应结束时原样回来。它给反应换一条活化能更低的路，让更多的碰撞成为有效碰撞。它把正逆反应加快同样的倍数，所以不移动平衡。它挑选路径，所以有选择性。它靠表面上的活性位点工作，所以怕毒物占位。

每一个读数、每一条曲线都来自同一个模型。分子为什么要越过活化能，见化学反应的微观世界。

五个结论

换一条路走：过氧化氢分解的 Ea 从 75 kJ/mol 降到 56 kJ/mol（I⁻），ΔH 始终是 −98 kJ/mol。298 K 时速率比约 2140 倍。
表面催化循环：吸附、断键、逐个加氢、脱附。覆盖度 50 bar 时 50 %，300 bar 时 85.7 %；位点有限，速率趋于饱和。
平衡不移动：723 K、200 bar 下两釜的平衡 NH₃ 含量都是 27.4 %；催化釜到达 95 % 只要 3.6 s，无催化釜要 18.0 s。
选择性：523 K 时镍上 CH₄ 占 90.9 %，铜—氧化锌上 CH₃OH 占 96.9 %。
催化剂中毒：少量 H₂S 让 45 % 的位点永久失活；同浓度的氧只占 14 %，净化后速率回到 99.6 %。

模型与来源

能量剖面：Ea 取教材与文献常引值（无催化 75、I⁻ 56、过氧化氢酶 23 kJ/mol），ΔH = −98.0 kJ/mol；中间态能量只是示意。速率比假设两条路的指前因子相同。
表面：Langmuir 吸附 θ = KP/(1+KP)，K = 0.02 bar⁻¹；周转速率 r = kθ，k = 1 次/(位点·s)；都是教学假设。被追踪的 N₂ 的八个阶段按时间排好。
合成氨平衡：理想气体；Kp(723 K) = 6.4 × 10⁻⁵ bar⁻²，ΔH = −110 kJ/mol，由 200 atm 下 400 °C 约 39 %、450 °C 约 27 % 的平衡氨含量反推（教学假设）。速率式只用来表达“正逆同倍”，不是真实动力学。
选择性：两种催化剂上两条路径的 Ea 是教学假设，只表达相对高低（镍上甲烷化低 10 kJ/mol，铜—氧化锌上甲醇低 15 kJ/mol）；24 次周转按选择性抽签，固定种子。
中毒：64 个位点；毒物吸附 dθ/dt = ka·c·(1 − θ)，氧另有脱附 kd·θ；ka、kd 与浓度档为教学假设。

每一个读数与结论数字都由 check:kinetics 对照模型重算。