工业催化期末复习题(2)
第二章催化作用与催化剂电子型助催化剂的作用：改变主催化剂的电子结构，促进催化活性及选择性。
金属的催化活性与其表面电子授受能力有关。具有空余成键轨道的金属，对电子有强的吸引力，吸附能力的强弱是与催化活性紧密相联的
在合成氨用的铁催化剂中，由于Fe 是过渡元素，有空的d 轨道可以接受电子，故在Fe-Al2O3 中加入K2O后，后者起电子授体作用，把电子传给Fe，使Fe 原子的电子密度增加，提高其活性，K2O是电子型的助催化剂
第三章吸附与多相催化
1简述多相催化反应的步骤
包括五个连续的步骤。
(1)反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散；
(2)反应物分子在催化剂表面上吸附；
(3)被吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化学反应；
(4)反应产物自催化剂表面脱附；
(5)反应产物离开催化剂表面向催化剂周围的介质扩散。
上述步骤中的第(1) 和(5) 为反应物、产物的扩散过程。属于传质过程。第(2) 、(3) 、
(4) 步均属于在表面进行的化学过程，与催化剂的表面结构、性质和反应条件有关，也叫做化学动力学过程
2外扩散与内扩散的区别外扩散：反应物分子从流体体相通过吸附在气、固边界层的静止气膜（或液膜）达
到颗粒外表面，或者产物分子从颗粒外表面通过静止层进入流体体相的过程，称为外扩散过程。
内扩散：反应物分子从颗粒外表面扩散进入到颗粒孔隙内部，或者产物分子从孔隙
内部扩散到颗粒外表面的过程，称为内扩散过程。为充分发挥催化剂作用，应尽量消除扩散过程的影响外扩散阻力：气固（或液固）边界的静止层。
消除方法：提高空速内扩散阻力：催化剂颗粒孔隙内径和长度. 消除方法：减小催化剂颗粒大小，增大催化剂孔隙直径
3解离吸附的Langmuir 等温式的推导过程
4物理吸附与化学吸附的区别
物理吸附是表面质点和吸附分子之间的分子力而引起的。具体地是由永久偶极、诱
导偶极、色散力等三种范德华引力。物理吸附就好像蒸汽的液化，只是液化发生在
固体表面上罢了。分子在发生物理吸附后分子没有发生显着变化。
化学吸附是在催化剂表面质点吸附分子间的化学作用力而引起的，如同化学反应一
样，而两者之间发生电子转移并形成离子型，共价型，自由基型，络合型等新的化学键。吸附分子往往会解离成原子、基团或离子。这种吸附粒子具有比原来的分子较强的化学吸附能力。因此化学吸附是多相催化反应过程不可缺少的基本因素。
物理吸附与化学吸附区别
物理吸附化学吸附
吸附力范德华力化学键力
吸附层单层或多层单层
选择性无有
热效应较小，近于液化热较大，近于化学反应热
吸附速度较快，不需活化能较慢，温度升高速度加快，需活化能
第四章 1
1 通用酸碱定义
. 凡是能给出质子或者接受电子对的物质称为酸（B 酸或L 酸）
. 凡是能接受质子或者给出电子对的物质称为碱（B 碱或L 碱）
2固体酸类型鉴定方法以及B酸和L酸在IR上特征波数范围
（1）NH3为探针分子鉴别
NH3吸附在 L酸中心时，是氮的孤对电子配位到L酸中心上形成的，其红外光谱类似于金属离子同NH3的配位络合物，吸附峰在 3300cm-1 及 1640cm-1 处，；
NH3吸附在B酸中心上，接受质子形成NH4＋，吸收峰在 3120cm-1，及 1450cm-1 处。NH3吸附在L 酸中心上强度是B酸中心上强度的4倍
2）吡啶做探针的红外光谱法
吡啶吸附在L 酸中心上形成配位络合物，特征吸收峰在1447— 1610cm-（1
1450/1490/1610cm
－1）处。
吡啶吸附在B酸中心上形成吡啶离子，其红外特征吸收峰之一在 l540 －1550cm-1附近（l540 ）
4TPD测定酸强度的原理
程序升温脱附法（TPD）：将预先吸附了某种碱（吸附质）的固体酸（吸附剂或催化剂），在等速升温且通入稳定流速的载气条件下，表面吸附的碱到了一定的温度范围便脱附出来，记录碱脱附的速率随温度的变化，即得TPD曲线。
5Hammett函数的定义及其物理意义
酸强度是指给出质子的能力（B 酸强度）或者接受电子对的能力（L 酸强度）。酸强度表示酸与碱作用的强弱，是一个相对量。
用碱性气体从固体酸脱附的活化能、脱附温度、碱性指示剂与固体酸作用的颜色等都可以表示酸的强度。
通常用酸强度函数H0表示固体酸强度，H0 也称为Hammett函数。
6 以甲基红（pKa＝+6.8 ）做为Hammett指示剂，测定固体酸量，滴定出的是哪类酸？
（1）H0<6.8,（2）H0=6.8,（3）H0>6.8
8固体酸类型对催化剂的那个性能影响最大？1 ）活性（2）选择性
9酸强度对催化剂的那个性能影响最大？（1）活性（2）选择性
10酸量对催化剂的那个性能影响最大？（1）活性（2）选择性
11举例说明什么是超强酸？一般用什么方法测定超强酸的酸强度？超强酸：酸强度大于100％硫酸的固体酸叫超强酸。即H0<-11.9 的固体酸
超强酸包括卤素和非卤素类
超强的酸强度测定：Hammett指示剂法和正丁烷骨架异构化成异丁烷法
12举例说明产生超强酸的机理
以SO42-促进的SO42-/MxOy 型固体超强酸的酸中心主要是由于SO42-在表面上的配位吸附，在M-O上的电子云强度偏移，产生L 酸中心。而在干燥和焙烧过程中，由于所含的结构水发生解离吸附而产生了B 酸中心。
13杂多酸第一层次粒子、第二层次粒子、第三层次粒子之间的关系
Keggin 结构的三个层次
（1）第一层次：杂多阴离子
（2）第二层次：杂多阴离子的三维排布、平衡阳离子和结晶水等
（3）第三层次：离子大小和孔结构等。
杂多化合物的第一层次结构对反应物分子具有特殊的配位能力，是影响杂多化合物催化活性和选择性的重要因素。
第二层结构的稳定性较差，易受外界影响发生变化。
第四章2 14A分子筛组成xNa2OAl2O32SiO24.5H2O中x 的值为？
Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y] · ZH2O
式中,M 为金属离子，n 为金属离子的价数，x 为AlO2 的分子数，y 为SiO2的分子数。Z 为水的分子数。若M的化合价n＝1，则M的原子数等于铝原子数，如果n ＝2，则M 的原于数只是铝原子数的一半。
2 什么是分子筛的晶穴、晶孔、孔道？什么是分子筛的主晶穴、主晶孔、主孔道？
晶穴：沸石分子筛的各种笼叫做晶穴。
主晶穴：沸石中有效体积最大的叫主晶穴.
晶孔：晶穴与外部或者晶穴之间互相联通的部位.
主晶孔：开孔直径最大的晶孔叫主晶孔.
孔道：由晶穴和晶孔构成的通道.
主孔道：主晶穴和主晶孔构成的通道.
3α笼、β笼是哪类分子筛的主晶穴？
β笼（方钠石笼）－削角八面体：方钠石的主晶穴
α笼：A 沸石的主晶穴
第四章5
1.研究金属催化剂的理论方法有哪几种？
研究金属化学键的理论方法有三种：能带理论、价键理论和配位场理论
2.简述金属催化剂能带模型的要点金属中单个原子的能级是分立的，N 个相距无限远的原子能级也是分立的，当固体
中N 个原子紧密排列时，由于原子间的相互作用，原来同一大小的能级这时彼此数值上就有小的差异。同一能级就分裂成为一系列和原来能级很接近的仍包含N 个能量的新能级。由于N的数值很大（～1023 数量级）这些新能级基本上连成一片形成能带。d 轨道形成的导带具有催化作用。
3.简述金属催化剂价键模型的要点。
N个金属原子相互作用，使d 轨道杂化，在杂化轨道中填充电子，当d 轨道中电子的填充率40－50％时，催化活性最高。
4.简述金属催化剂的配位场模型的要点。
催化剂是由中心离子（金属离子M）和配体L 组成，在八面体配位场中，由于配体
L 的影响，金属M的5 个简并d 轨道发生分裂，形成能量较高二重简并轨道eg 轨道、能量较高三重简并轨道t2g 轨道。这些轨道的电子云均有方向性，所以反应物分子与M 的作用就具有选择性，反应物分子优先在作用能量较低的方向上形成过度态化合物
5.简述金属氧化物催化剂具有催化作用的本质。
本质是氧化物与反应物之间可以（1）互相传递电子（或空穴），（2）互相传递氧原子。传递电子的金属氧化物催化剂可以用半导体模型来描述，例如用于N2O分解为
O2和N2的p 型半导体NiO催化剂；传递O的金属氧化物催化剂可以用晶格氧置换、表面过剩氧、表面缺陷氧模型来描述。
第六到八章
1.名词解释绿色化学利用一系列原理来降低和消除在化工产品的设计、生产及应用中有害物质的使用和产生
氢经济利用氢气经过化学反应后所产生的能量，它不但不会产生废气污染环境而且也可以储存能量，是目前正在研究大量生产的方法。
E因子=千克废弃物/ 千克产物
2.WAO,CWA的O概念及其各自特征？
WAO：（湿空气氧化），在一定的温度压力下，废水中的有机物或无机物与空气中的氧发生的液相反应
WAO湿: 空气氧化，是处理废水，尤其是含有毒物和高有机物废水的重要技术。
WAO的特征:a. 涉及有机或无机可氧化组分在高温加压条件下的液相氧化, 采用气相氧源（常用空气）;
b.作为清洁氧化剂适用于COD10~100g/L体系；
c.自成封闭系统；无任何的污染转移；应用于高有机含氮和氨体系可回收机械能；
需要的燃料少。
CWAO（: 催化湿式氧化法）在高温、高压和催化剂存在的条件下，将污水中的有机污染物和NH3—N氧化分解成CO2、N2和H2O等无害物质。
CWAO工: 业废液的催化净化技术。就是在催化剂参与下的WAO。Cu,Mn,Fe 是广泛应
用的CWAO催化剂。
3.生物质能源的特征？再生性，清洁性，而且是取之不尽的。
4.生物催化反应的特征
a.酶的催化效率极高；
b. 酶催化剂的用量少
c. 生物酶催化具有高度的专一
包括性，绝对专一性和相对专一性（最基本的特征）；d. 酶催化的条件温和第十
一章
1.什么是空速、堆密度和比孔体积（孔容）？停留时间的倒数称为空速；
气体空速按反应物气体流量速率计算；液体空速按液体流量速率计算；重量空速按反
应物质量流速除以催化剂重量所得比值计算；堆密度：用量筒测量催化剂体积V 堆=V
隙+V 孔+V真比孔体积（孔容）：每克催化剂颗粒内所有孔的体积总和；
2.如何消除外扩散限制？应用流动法测定催化剂的活性时，为了避免外扩散的影响，应当使气流处于湍流条件，因为层流会影响外扩散速率。
3.什么情况下可以认为已经消除了内扩散的影响？当催化剂活性与催化剂粒径大小无关
时，可以认为已经消除了内扩散的影响。
4.对催化剂抗毒性进行评价的方法有哪几种？通常采用三种方法对催化剂抗毒性进行评价：
在原料中加入毒物使催化剂中毒后改用纯净原料，检测催化剂能否恢复活性和选择性；维持一定活性和选择性，逐渐提高毒物量；
中毒催化剂再生后，检测活性和选择性的恢复程度
5.影响催化剂寿命的因素有哪几种？
影响催化剂寿命的因素
(1)催化剂热稳定性的影响
催化剂在一定温度下，特别是高温下发生熔融和烧结，固相间的化学反应、相变、相分离等导致催化剂活性下降甚至失活。
(2)催化剂化学稳定性的影响
在实际反应条件下，催化剂活性组分可能发生流失、或活性组分的结构发生变化从而导致活性下降和失活。
(3)催化剂中毒或被污染
催化剂发生结焦积炭污染或中毒。
(4)催化剂力学性能的影响催化剂发生破碎、磨损，造成催化剂床层压力降增大、传质差等，影响了最终效果。
6.简述工业催化剂的制备方法？
a. 沉淀法—借助沉淀反应，用沉淀剂（如碱类物质）将可溶性的催化剂组分转化为难溶化合物，再经分离，洗涤，干燥，焙烧，成型等工序制得成品催化剂。用于制备高含量的非贵金属，金属氧化物，金属盐催化剂或催化剂载体
b.浸渍法—将再提浸泡在含有活性组分（主. 助催化剂组分）的可溶性化合物溶液中，接触一定的时间后除去过剩的溶液，再经干燥，焙烧和活化，即可制得催化剂
c.混合法—将几种组分用机械混合的方法制成多组分催化剂。（分为干法和湿法）用于制备多组分固体催化剂
d.离子交换法—利用载体表面存在可进行交换的离子，将活性组分通过离子交换（通常是阳离子交换）交换到载体上，然后再经过适当的后处理，如洗涤，干燥，焙烧，还原，最后得到金属负载型催化剂。
e.熔融法—在高温条件下进行催化剂组分的熔合，使其成为均匀的混合体，合金固溶体或氧化物固溶体。
7.沉淀法制备催化剂应该如何选择沉淀剂？
答：（1）避免引入有害离子；（2）形成的沉淀物便于过滤和洗涤；（3）沉淀剂的溶解度要大；（4）沉淀物的溶解度应要小（5）沉淀剂无毒无污染
工业催化复习试题.doc
1、论述催化剂是如何加速反应速率的？ 催化剂可以改变反应路线，降低反应的活化能，使反应物分子屮活化能的百分数增人，反应数率加快2、催化作用有哪些基本特征？ 1)催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。 2)催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置(平衡常数)。 3)催化剂对反应具有选择性。4)催化剂的寿命 3、说明催化剂为什么不能改变平衡反应的平衡位置？ 化学平衡是由热力学决定的，DGO=RTlnKP,其屮KP为反应的平衡常数，DGO是产物与反应物的标准自由焙之差，是状态函数，只决定于过程的始终态，而与过程无关，催化剂的存在不影响DGO 值，它只能加快达到平衡所需的时间，而不能移动平衡点 4、具有加氢功能的催化剂往往对脱氢反应也有活性。试给予解释。 根据Kf二K1/K2,催化剂可以以相同的比例加速正、逆反应速率常数。因此对于可逆反应, 能够催化正方向反应的催化剂，就应该能催化逆方向反应。 5、通常固体催化剂有哪几个部分组成的？ 活性组分、助催化剂、载体 6、试说明催化剂稳定性与寿命的区别与联系。 稳定性：是指催化剂的活性和选择性随时间变化的情况。寿命：是指在工业生产条件下，催化剂的活性能够达到装置生产能力和原料消耗定额的允许使用时间。区别：前者指的是变化情况，后者指的是时间长短。联系：催化剂的稳定性肓?接影响了其寿命，稳定性好的催化剂的寿命长，稳定性不好的则短。 7、多相催化反应通常包括哪个连续的步骤？ (1)反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散；(2)反应物分子在催化剂内表血上吸附；(3)吸附的反应物分子在催化剂表而上相互作用或与气相分子作用进行化学反应；(4)反应产物自催化剂内表而脱附；(5)反应产物在孔内扩散并扩散到反应气流屮去。 8、试比较物理吸附与化学吸附。 物理吸附是借助分了间力，吸附力弱，吸附热小 (8-20kJ/mol),且是可逆的，无选择性，分子量越人物理吸附越容易发牛。化学吸附化学吸附是借助于化学键力，遵从化学热力学和化学动力学的传统定律，具有选择性特征，化学吸附吸附热大(40-800kJ/moI), 一般是不可逆的，尤其是饱和怪分了的解离吸附。 9、固体表面发生化学吸附的原因是什么？ 发生化学吸附的原因，是山于位于固体表血的原子具有自山价，这些原子的配位数小于固体内原子的配位数，使得每个表面原子受到一种内向的净作川力，将扩散到具附近的气体分子吸附形成化学键10、金属表面上甲烷和氢分子的吸附，只能形成解离型化学吸附，为什么？ 因为分子红、坯分子在吸附之前先必须解离，因为很多这类分子不能肓接与金属的“表面白由价”成键，必须先自身解离，成为有自由价的基团，所以只能形成解离理化学吸附。 11、如何判断一个催化反应是存在内、外扩散的控制？ 如果反丿应物流量的改变对反应物的转化率影响较人，则存在外扩散控制；如果催化剂的粒径大小的改变对转化率的影响较大，则存在内扩散控制。 12、试叙述固体表面酸中心类型测定方法、 以毗喘作吸附质的IR谱法(1)L酸的红外光谱特征W： 1450cm-1 J490cm-1和1610cm?1 (2) B酸的红外光谱特征峰：1540cm?l 13、试叙述固体酸强度测定方法。 （1）胺滴定法：选用一种适合的pKa指示剂（碱），吸附于固体酸表面上，它的颜色将给出该酸
催化原理考试题A答案
西北大学研究生考试命题专用纸(专业学位课) 2010-2011学年第二学期 考试科目：《催化原理》A卷考试时间：2011年6月23日一．填空（25分） 1．“催化作用”一词最早是由瑞典化学家Berzelius于___1836__年提出的。（1分） 2．气体在固体表面的吸附可分为两类：__物理吸附_____和___化学吸附______。化学吸附类似于化学反应，吸附后，反应物分子与催化剂表面原子之间形成_____化学键____，组成表面络合物。（3分） 3．高活性催化剂常易被外来分子污染而中毒，那些具有_孤电子对_的分子，如氨、磷化氢、一氧化碳、二氧化硫、硫化氢等分子能与催化剂表面形成共价键，因此这些分子是毒性很强的毒物。（2分） 4．分子筛的基本结构单元是硅氧四面体。硅原子在四面体的中心，氧原子占据四面体的顶点。四面体中的____硅____原子可被___铝__原子取代，便成为铝氧四面体。（2分） 5．催化剂的“三性”指的是活性；稳定性；选择性。（3分） 6．一个真实的晶体总有一种或多种结构上的缺陷。晶格缺陷主要有点缺陷；线缺陷；面缺陷。内部缺陷的存在将会引起晶格的畸变，还会引起附加能的出现。（4分） 7．美国人泰勒于1925年首先提出了活性中心理论，其出发点即催化剂失去活性这一实验事实。他认为催化剂的表面是不均匀的，位于催化剂表面微型晶体的棱和顶角处的原子具有不饱合的键，因而形成了活性中心，催化反应只发生在这一活性中心。（3分） 8．X射线衍射技术是揭示晶体内部原子排列状况最有力的工具，它在物质结构研究中具有特殊的作用。在催化剂研究中，它主要用于物相鉴定、物相分析及晶胞参数的测定，由它可以获得许多有用的结构信息。（2分） 9．研究金属化学键的理论方法有三：能带理论、价键理论和配位场理论，各自从不同的角度来说明金属化学键的特征，每一种理论都提供了一些有用的概念。三种理论，都可用特定的参量与金属的化学吸附和催化性能相关联，它们是相辅相成的。（3分） 10. 根据国际酶分类和命名法委员会的规定，酶的名称由底物和催化反应加“酶”字而成，这样，通过酶的名称就可以直观地知道，何种化合物承受何种反应。（2分） 二．名词解释（18分） 1. 催化剂的选择性 指所消耗的原料中转化成目的产物的分率。用来描述催化剂上两个以上相互竞争反应的相对速率。 2．d特性百分数 价键理论认为，过渡金属原子以杂化轨道相结合。杂化轨道通常为s、p、d等原子轨道的线性组合，称之为spd或dsp杂化。杂化轨道中d原子轨道所占的百分数称为d特性百分数，用符号d %表示。3．堆积密度 当用量筒测量催化剂的体积时，所得到的密度称为堆积密度或堆密度，这时测量的体积V中，包括三部分：即颗粒与颗粒之间的孔隙V隙，颗粒内部孔占的体积V孔和催化剂骨架所占的体积V真。即：V＝V隙＋V孔＋V真 由此得催化剂的密度为：ρ堆= m / V堆= m / (V隙+ V孔+ V真) 通常是将一定重量W的催化剂放在量筒中，使量筒振动至体积不变后，测出体积，然后用上式计算ρ堆。4．同工酶 同工酶的定义：指具有不同分子结构但催化相同反应的一组酶。 5．固体酸 是能够化学吸附碱的固体，能够使碱性指示剂在其上改变颜色的固体。遵循Brφnsted和Lewis 定义，能给出质子或接受电子的固体。 6．金属催化剂的电子逸出功φ 金属表面电子移到外界所需的最小功（最低能量）
工业催化试卷及答案
工业催化试卷及答案 Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】
一、单项选择题（每小题 1 分，共 10 分） 1．为催化剂提供有效的表面和适宜孔结构的是（） A．活性组分B．载体 C．助剂 D．助催化剂 2．BET等温式属于五种吸附等温线中的类型（） A．I B．II C．III D．IV 3．能给出质子的称为（） A．B酸 B．B碱 C．L酸 D．L碱 4．工业上氧化乙烯制环氧乙烷的催化剂是（） A．Cu/γ-Al 2O 3 B．Ag/α-Al 2 O 3 C．Ag/γ-Al 2O 3 D．Ni/γ-Al 2 O 3 5．所有金属催化剂几乎都是过渡金属，主要是因为它们______（）A．易失去电子 B．易得到电子 C．易强烈吸附反应物D．有着d电子结构 6．X型分子筛最大孔径约为（） A． B． C．D． 7．金属在载体上的细微程度用（） A．分散度表示 B．单层分布表示 C．粒度表示 D．比表面表示 8．Ziegler-Natta催化属于（） A．酸催化 B．金属催化 C．金属氧化物催化 D．络合催化 9．下面属于n型半导体的是（） A．ZnO B．NiO C．Cu 2 O D．CuO 10．将燃料的化学能转化为电能的电化学装置称为（） A．燃料电池 B．蓄电池 C．发电机 D．燃烧反应器 二、填空题（每空 1 分，共 10 分） 11．一种良好的工业实用催化剂，应该具有三方面的要求，即活性、选择性和稳定性。 12．能给出电子对的固体称为L碱。13．对固体表面酸的描述包括酸的类型、酸强度和酸量。 14．吸附的逆过程称为脱附。 15．在分子筛结构中，相邻的四面体由氧桥联结成环。 16．研究金属化学键的理论有能带理论、价键理论和配位场理论。 17．Cu的加入使Ni的d带空穴变少。 18．金属氧化物催化剂中直接承担氧化功能的是晶格氧。 19．三效催化剂中Pt能有效的促进一氧化碳和HC的催化氧化。 20．催化剂的活性随时间的变化分为成熟期、稳定期和衰老期。 三、判断改错，在题后的括号内，正确的打“√”，错误的打“×”并 改正。（每小题 2 分，共 10 分） 21．对于工业催化剂来说,活性越高越好。 (f) 22．有机物的乙酰化要用L酸位催化。（ t ） 23．X型和Y型分子筛的结构是一样的。（ f ） 24．择形催化是分子筛的主要特征。（ t ） 25．金属的禁带宽度很大。（ f ） （） 四、名词解释（每小题 4 分，共 20 分） 26．催化剂 凡能加速化学反应趋向平衡，而在反应前后其化学组成和数量不发生变化的物质。 27．超强酸 是一种酸性比100%硫酸还强的酸。H。＜－ 28．结构敏感反应
工业催化题目
1.1 A1(Fcc),A2(bcc),A3(hcp)堆积结构的填充分数Xi各是多少？ 0.74 0.68 0.74 1.2 什么是晶胞？若某晶面和晶胞的三条相邻边分别相交于a/2,b/3,2c/3,则该晶面的指标为？ 晶胞是晶体的最小重复单元，通过晶胞在空间平移无隙的堆砌而成晶体。该晶面的指标（463） 1.3 晶体的缺陷按几何形式划分为哪几种形式？ 点缺陷，线缺陷，面缺陷和体缺陷等 3.1 什么是催化剂？ 催化剂是一种能够加速反应速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化的物质 3.2 催化作用的四个基本特征是什么？催化剂为什么不能改变反应的平衡位置？催化指标有哪几个？基本特征a.催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应 b.催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置（平衡常数Kf） c.催化剂对反应具有选择性 d.催化剂的寿命 原因：催化剂通过参与改变反应历程、降低反应的活化能来提高化学反应速率。需要注意的是，催化剂不能改变化学反应的平衡常数，不能改变平衡转化率（对于给定的反应，在已知条件下，其催化和非催化过程的-△Gr值是相同的，即Kf值是相同的，所以平衡位置没有改变。） 催化指标：活性选择性稳定性 3.3什么是助催化剂？分为哪几种？ 助催化剂是催化剂中加入的另一种或者多种物质，本身不具活性或活性很小的物质，但能改变催化剂的部分性质的物质，分为①结构型助催化剂②电子型(调变型)助催化剂 3.4请说明催化剂载体的功能？ 1.提供有效的表面和合适的孔结构 ②增强催化剂的机械强度，使催化剂具有一定的形状 ③改善催化剂的热传导性 ④减少活性组分的含量 ⑤提供附加的活性中心 ⑥与活性组分之间的溢流现象和强相互作用 3.5如何理解催化剂的活性和选择性？ 催化剂的活性：判断催化剂加速某化学反应能力高低的量度。工业上常用给定温度下原料的转化率来表达，催化反应动力学中常用反应速率表达 催化剂的选择性：催化剂有效地加速平行反应或串联反应中的某一个反应的性能。可以用已消耗的原料中转化为目的产物的分率表示。 3.6 时空产率如何计算？ 时空产率：一定条件下单位时间内单位体积或单位质量的催化剂所得产物的量，Y T.S.。 例题：苯加氢生产环己烷，年产15000t环己烷的反应器內装有Pt/Al2O3催化剂2.0m3，若催化剂的堆积密度为0.66g/cm3，计算其时空产率。 解：1年按300天生产计算，则以单位体积(1m3)催化剂计算的为Y T.S. 也可以用单位质量的催化剂来计算时空产率。 时空产率不能单独用来评价催化剂的活性。 3.7 布朗斯特（Bronsted）酸碱和路易斯（Lewis）酸碱的定义是什么？ J.N.Br?nsted对酸碱定义（B酸碱）(1)凡是能给出质子的物质称为酸;(2)凡是能接受质子的物质称为碱; G.N.Lewis定义（L酸碱）(1)所谓酸，乃是电子对的受体，如BF3(2)所谓碱，则是电子对的供体，如
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、单项选择题（每小题 1分，共10 分） 1.为催化剂提供有效的表面和适宜孔结构的是（ ) A .活性组分 B .载体 C .助剂 D .助催化剂 2 . BET 等温式属于五种吸附等温线中的类型（ ) A . I B . II C . III 3.能给出质子的称为（ ） A . B 酸 B . B 碱 C . L 酸 D . L 碱 4.工业上氧化乙烯制环氧乙烷的催化剂是（ ) A . Cu/ Y AI 2O 3 B . Ag/ a Al 2O 3 C . Ag/ Y AI 2O 3 D . Ni/ 丫Al 2O 3 5.所有金属催化剂几乎都是过渡金属，主要是因为它们 ___________ （） A .易失去电子 B .易得到电子 12 .能给出电子对的固体称为 L 碱。 13 .对固体表面酸的描述包括酸的类型、酸强度和酸量。 14 .吸附的逆过程称为 脱附。 15 .在分子筛结构中，相邻的四面体由氧 _____ 联结成环。 16 .研究金属化学键的理论有 能带理论 、价键理论和配位场理论。 17. Cu 的加入使 Ni 的d 带空穴 变少 。 18 .金属氧化物催化剂中直接承担氧化功能的是 晶格氧 。 19 .三效催化剂中Pt 能有效的促进 一氧化碳 和HC 的催化氧化。 20 .催化剂的活性随时间的变化分为成熟期、稳定期和 衰老期 二、填空题（每空1分，共10分） 11. 一种良好的工业实用催化剂，应该具有三方面的要求，即活性、选择性和稳定性。 26 .催化剂 凡能加速化学反应趋向平衡，而在反应前后其化学组成和数量不发生变化的物质。 C .易强烈吸附反应物 D .有着d 电子结构 6 . X 型分子筛最大孔径约为（ ） A . 0.4 nm B . 0.6 nm C . 0.7 nm D . 0.8 nm 7.金属在载体上的细微程度用（ ） A .分散度表示 B . 单层分布表示 C .粒度表示 D . 比表面表示 & Ziegler-Natta 催化属于( ) A .酸催化 B . 金属催化 C .金属氧化物催化 D . 络合催化 9.下面属于n 型半导体的是（ ） A . ZnO B . NiO 纸 订 装 C . Cu 2O D . CuO 三、判断改错，在题后的括号内，正确的打“V” ，错误的打“x”并 改正。 （每小题2分，共10分） 21 .对于工业催化剂来说，活性越高越好。（f ） 22 .有机物的乙酰化要用 L 酸位催化。（t ） 23 . X 型和Y 型分子筛的结构是一样的。 （f ） 10.将燃料的化学能转化为电能的电化学装置称为（ ） A .燃料电池 B .蓄电池 C .发电机 D .燃烧反应器 24 .择形催化是分子筛的主要特征。 （t ） 25 .金属的禁带宽度很大。 （f ） （） 四、名词解释（每小题 4分，共20分）
工业催化试卷
工业催化参考试卷――1 一、填空 1. 催化剂只能改变化学反应到达平衡的速率_____________而不改变反应的_ _反应的平衡位置 __________。 2. 多相催化剂通常由_______、_______、_______三部分组成。 3. 评价工业催化剂性能好坏的指标有_______、_______、_______、_______、_______等。 4. 在多相催化反应中有_______、_______、_______三类控制步骤。在连串反应中，控制步骤_______总过程速度。当过程处于_______时，催化剂内表面利用率最高。 5. 固体酸表面存在_______和______两类酸性中心；两者的转化条件是_________________。 6. 催化剂表面能量分布的类型有_______、_______、_______三种形式。 7. Langmuir 吸附等温式用于_______，吸附量与压力的关系是_______。 8. 吸附热表征_______。催化活性与吸附热之间的关系_______。 9. 半导体的附加能级有_______和_______两种，N 型半导体的附加能级是_______能级，它使半导体的E f _______，电导率_______。 10. 络合物催化剂由_______和_______两部分组成。 11. 常用的工业催化剂制备方法有_______、_______、_______等。 12. 造成催化剂失活的原因有_______、_______、_______等。 13. 催化剂上的吸附有_______ 和____________两种类型； H2 的吸附常采用_______ ，烯烃的吸附常采用_________。反应物在催化剂上的吸附态决定了催化反应的 _______。 14. 按照助剂的功能，它可以分为_______、_______两类。 15. d 轨道在四面体配位场中能级分裂为_______、_______两组；当电子成对能P<分裂能Δ 时，电子采取_______排布。 16. 影响过渡金属的催化剂活性的因素有_______、______两方面，组成合金可以调节过渡金属催化剂的_______因素。 17. 分子筛催化剂的特点是_______。常用的分子筛催化剂有_______、_______等。 18. 均相催化的优点是_______、_______；但其缺点是_______、_______等。 19. 选择性的定义是________________________，其计算公式是_______________________。 二、画出[PtCl3(CH2=CH2)]―的空间构型及电子结构图,并指出CH2=CH2 活化的原因。 三、（二选一）1.写出CO+O2→CO2 在P 型半导体催化剂上的反应机理。2.试解释N 型半导体催化剂利于 加氢反应。 n—型半导体: 阳离子过剩，阴离子缺位。 例，ZnO中Zn2+ 离子过剩。 为保持电中性，过剩的离子，拉住一个电子形成eZn2＋，在靠近导带附近形成一附加能级。温度升高时，此电子释放出来，成为自由电子，这是ZnO导电的来源。
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第二章催化作用与催化剂 电子型助催化剂的作用：改变主催化剂的电子结构，促进催化活性及选择性。 金属的催化活性与其表面电子授受能力有关。具有空余成键轨道的金属，对电子有强的吸引力，吸附能力的强弱是与催化活性紧密相联的 在合成氨用的铁催化剂中，由于Fe是过渡元素，有空的d轨道可以接受电子，故在Fe-Al2O3中加入K2O后，后者起电子授体作用，把电子传给Fe，使Fe原子的电子密度增加，提高其活性，K2O是电子型的助催化剂 第三章吸附与多相催化 1简述多相催化反应的步骤 包括五个连续的步骤。 (1)反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散； (2)反应物分子在催化剂表面上吸附； (3)被吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化学反应； (4)反应产物自催化剂表面脱附； (5)反应产物离开催化剂表面向催化剂周围的介质扩散。 上述步骤中的第(1)和(5)为反应物、产物的扩散过程。属于传质过程。第(2)、(3)、(4)
步均属于在表面进行的化学过程，与催化剂的表面结构、性质和反应条件有关，也叫做化学动力学过程 2外扩散与内扩散的区别 外扩散：反应物分子从流体体相通过吸附在气、固边界层的静止气膜（或液膜）达到颗粒外表面，或者产物分子从颗粒外表面通过静止层进入流体体相的过程，称为外扩散过程。内扩散：反应物分子从颗粒外表面扩散进入到颗粒孔隙内部，或者产物分子从孔隙内部扩散到颗粒外表面的过程，称为内扩散过程。 为充分发挥催化剂作用，应尽量消除扩散过程的影响 外扩散阻力：气固（或液固）边界的静止层。 消除方法：提高空速 内扩散阻力：催化剂颗粒孔隙内径和长度. 消除方法：减小催化剂颗粒大小，增大催化剂孔隙直径 3解离吸附的Langmuir等温式的推导过程 4物理吸附与化学吸附的区别 物理吸附是表面质点和吸附分子之间的分子力而引起的。具体地是由永久偶极、诱导偶极、色散力等三种范德华引力。物理吸附就好像蒸汽的液化，只是液化发生在固体表面上罢了。分子在发生物理吸附后分子没有发生显着变化。
专科《工业催化》_试卷_答案
专科《工业催化》 一、（共50题,共100分） 1. 关于催化剂描述不正确的是 ( ) （2分） A.催化剂量与化学计量方程式无关 B.反应速度通常与催化剂量成正比 C.加速反应但不参加反应者也是催化剂 D.参加反应后催化剂会有变化但很微小 .标准答案：C 2. 工业上用于空气氧化乙烯制环氧乙烷的催化剂中和分别作为( ) （2分） A.主催化剂和助催化剂 B.主催化剂和载体 C.载体和主催化剂 D.助催化剂和主催化剂 .标准答案：B 3. MgO载体是( ) （2分） A.酸性载体 B.两性载体 C.中性载体 D.碱性载体 .标准答案：D 4. 在过渡金属中，下列哪种物质的化学吸附最弱( ) （2分） A.乙烷 B.乙烯 C.乙炔 D.苯 .标准答案：A 5. 孔半径范围在1.5~15nm的孔称为（）（2分） A.微孔 B.中间孔 C.中大孔 D.大孔 .标准答案：B 6. 下列催化剂制备方法中，只能制备低含量金属负载型催化剂的是( ) （2分） A.沉淀法 B.机械混合法 C.离子交换法 D.浸渍法 .标准答案：C 7. B.E.T.方程式的导出是基于( ) （2分） A.化学吸附的多分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来 B.物理吸附的多分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的 C.物理吸附的单分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的 D.物理吸附的多分子层理论，用Freundlich的非理想表面吸附模型推导出来的 .标准答案：B 8. 两种反应物参加的多相催化反应中( ) （2分） A.两种反应物都必须发生化学吸咐 B.至少一种反应物发生化学吸附 C.至少一种反应物发生物理吸附 D.以上都可以 .标准答案：B 9. 在催化剂的煅烧过程中，下列哪种说法不正确( ) （2分） A.失去化学键合的水或二氧化碳 B.不改变孔径分布 C.形成活性相 D.稳定机械性质 .标准答案：B 10. 助催化剂（）（2分） A.本身对某一反应有很好的活性 B.加入的量一般小于催化剂总量的10% C.对载体没有帮助 D.对催化活性组分无影响 .标准答案：B 11. 下列哪种制备方法是控制均匀沉淀的有效方法( ) （2分） A.在金属盐溶液中加NaOH作沉淀剂 B.在金属盐溶液中加尿素作沉淀剂并加热 C.在金属盐溶液中加Na2CO3作沉淀剂 D.在金属盐溶液中加醋酸作沉淀剂 .标准答案：B 12. 在用压汞法测孔结构时( ) （2分） A.样品孔半径越大，所需汞压越大 B.样品孔半径越小，所需汞压越小 C.样品孔半径越大，所需汞压越小 D.样品孔半径与所需汞压无关 .标准答案：C 13. 下列金属催化剂中，加氢反应活性最高的是( ) （2分） A.Pt B.Pd C.Ni D.Cu .标准答案：A 14. 在过渡金属催化加氢催化剂中，一般其“d带空穴”和“d特征百分数”范围在 ( ) （2分） A.0~2，40~50% B.2~4，40~50% C.0~2，80~90% D.2~4，80~90% .标准答案：A
工业催化试题答案
催化科学与技术八大领域： 1.多相催化科学与技术 2.均相催化科学与技术(包括负载络合催化, 均相过程多相化). 3.光、电催化科学与技术(光催化与电极催化过程). 4.酶催化科学与技术(酶的结构与性能,酶改性,酶浓集和固定化, 酶的分离和负载以及仿酶催化). 5.催化分离科学与技术(催化蒸馏,催化膜反应,催化萃取) 6.催化材料科学与技术 7.催化剂制造科学与技术(沉淀法,浸渍法,沉淀沉积法,溶胶凝胶 法,超临界反应法, 等离子体法,生物法制酶等). 8.催化剂性能表征和催化研究方法 ?特征：（1）催化剂只能加速热力学上可以进行的反应. （2）只能加速到达反应平衡的时间，不能改变化学平衡位置. （3）催化剂对反应具有选择性 （4）催化剂活性有一定寿命 ?催化剂组成 ①活性组分：提供改变反应历程的组分，多为金属、氧化物、酸碱 ②载体组分：是或活性组分的分散剂、粘合剂、或支撑体。多数为硅和铝 的氧化物 ③助催化剂组分：催化剂的辅助组分，本身没有活性或者活性很低，用于 改善催化剂的各种性能 ?载体功能： ①提供适宜的比表面和孔结构 ②维持催化的形状和机械强度 ③改善催化剂热传导性 ④提高催化剂中活性组分分散度 ⑤提供附加活性中心 ⑥活性组分和载体的溢流现象和强相互作用 活性组分与载体的溢流现象（Spillover）和强相互作用 所谓溢流现象，是指固体催化剂表面的活性中心（原有的活性中心）经吸附产生出一种离子的或者自由基的活性物种，它们迁移到别的活性中心处（次级活性中心）的现象。它们可以化学吸附诱导出新的活性或进行某种化学反应。如果没有原有活性中心，这种次级活性中心不可能产生出有意义的活性物种，这就是溢流现象。它的发生至少两个必要的条件：（A）溢流物种发生的主源；（B）接受新物种的受体，它是次级活性中心。 ?工业催化剂的要求 1、催化剂的活性： 2、催化剂的选择性： 3、催化剂的稳定性 4、环境相容性 催化剂稳定性
工业催化试卷答案整理
工业催化试卷答案整理 一，催化剂载体的功能？1.提供有效的表面和适宜的孔结构2增强催化剂的机械强度3改善催化剂的传导性4减少活性组分的含量5载体提供附加的活性中心6活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用。 二，工业催化剂的一般要求是什么？1具有高活性和选择性2稳定性好3环境友好和自然界的相容性。 三，络合催化剂有几个关键的基元反应？1配位不饱和与氧化加成反应2穿插反应3，B—氢转移反应4配位体解离和配位体交换反应 四，工业催化剂的制备方法有：沉淀法，浸渍法，混捏法，离子交换法，熔融法等。 常用是沉淀法，浸渍法，混捏法。 五，酶催化的特征为：酶是一种生物催化剂⑴酶具有化学催化的一般特征①不变性，催化剂只能加速催化剂反应的进行，但在反应前后，催化剂本身保持不变②可逆性，催化剂能以相同的效果加速正逆反应的进行，即催化剂只能加速化学平衡的到达，但不能改变化学平衡状态和平衡常数，催化剂只能加速热力学上可以实现的反应③选择性，催化剂能有选择的加速某个反应，从而提高目的产物的收率。⑵酶与一般催化剂比较具有以下特点①催化活性极高，对同一反应酶催化比一般化学催化效率高10～6-10～13倍②极高的催化专一性，酶只能加速一种底物或一些
结构相似的底物的化学反应。③催化反应条件很温和。酶催化可在常温常压和中性PH介质环境下进行。 ㈠催化作用的定义及特征？催化作用：催化剂是一种物质，它能够加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。这种作用称为催化作用。涉及催化剂的反应称为催化反应。催化作用的特征：①催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应，②催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置③催化剂对反应具有选择性④催化剂具有一定的寿命 ㈡催化助剂的种类？催化助剂是催化剂中具有提高催化剂活性、选择性、改善催化剂耐热性、抗毒性、机械强度和寿命等性能的组分。助催化剂本身并无催化活性，但只要在催化剂中添加少量的助催化剂即可显著改善催化剂的性能。 催化助剂有：结构助催化剂，电子助催化剂，晶格缺陷助催化剂，选择性助催化剂，扩散助催化剂等 （三）分子筛催化剂的择形催化特性？1.反应物的择形催化2.产物的择形催化3.过滤状态限制的择形催化4.分子交通控制的择形催化 （四）影响酶催化反应的因素是什么？一、温度对酶促的影响，温度对酶催化作用的影响体现于两个方面1）与一般的化学反应相同，在一定的温度范围内，酶促反应速率随着温度的升高而加快，一般每升高10度，反应速率提高1-2倍2）酶是蛋白质，
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1.1、论述催化剂是如何加速反应速率的？ 催化剂可使化学反应物在不改变的情况下，经由只需较少活化能的路径来进行化学反应。因而加快了反应速率。 1.2、催化作用有哪些基本特征？ 1) 催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。 2) 催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置（平衡常数）。 3) 催化剂对反应具有选择性。 4) 实际上催化剂并不能无限期地使用，在长期受热和化学、物理作用下，会发生不可逆的变化，这将导致催化剂活性下降，最终导致催化剂失活。 1.3、说明催化剂为什么不能改变平衡反应的平衡位置？ 对于给定的反应，在已知条件下，其催化和非催化过程的-△G r值是相同的，即Kf值是相同的，所以平衡位置没有改变。 另一种答案：化学平衡是由热力学决定的，?G = ? RT ln k p ，其中kp 为反应的平衡常数，?G 是产物与反应物的标准自由焓之差，是状态函数，只决定于过程的始终态，而与过程无关。催化剂的存在不影响?G 值，它只能加速达到平衡所需的时间，而不能移动平衡点。 1.4、具有加氢功能的催化剂往往对脱氢反应也有活性。试给予解释。、具有加氢功能的催化剂往往对脱氢反应也有活性。试给予解释。根据Kf= ,催化剂可以以相同的比例加速正、逆反应的速率常数。因此，对于可逆反应，能够催化正方向反应的催化剂，就应该能催化逆方向反应。 2.1、通常固体催化剂有哪几个部分组成的？通常估计催化剂由活性组分、载体和助催化剂三个部分组成。 （1）载体：载体是催化剂活性组分的分散剂、黏合物或支撑体，是负载活性组分的骨架。（2）助催化剂：本身没有活性或者活性很小，但加入到催化剂中后，可以改变催化剂的化学组成、化学结构、离子价态、酸碱性、晶格结构、表面结构、孔结构、分散状态、机械强度等，从而提高催化剂的活性、选择性、稳定性和寿命。 2.2、在甲烷催化氧化偶联反应研究中，如果反应物进料为甲烷和氧气，反应产物经气相色谱分析结果mol % 、在甲烷催化氧化偶联反应研究中，如果反应物进料为甲烷和氧气，反应产物经气相色谱分析结果组成如下：组成如下：CH4 20%、C2H4 30%、C2H6 20% 、CO2 20% 、CO 10% 。不考虑反应过程中的积碳问、、试计算（）甲烷的转化率；（2）题。试计算（1）甲烷的转化率；）乙烯的选择性。（乙烯的选择性。解：设产物以100mol计（1）x（转化率）= 30 × 2 + 20 ×2 + 20 × 1 + 10 ×1 ×100% = 88.67% 20 ×1 + 30 ×2 + 20 ×2 + 20 ×1 + 10 ×1 30 ×2 （2）s（选择性）= ×100% = 46.15% 30 ×2 + 20 ×2 + 20 × 1 + 10 × 1 2.3、试说明催化剂稳定性与寿命的区别与联系。、试说明催化剂稳定性与寿命的区别与联系。稳定性：是指催化剂的活性和选择性随时间变化的情况。寿命：是指在工业生产条件下，催化剂的活性能够达到装置生产能力和原料消耗定额的允许使用时间。区别：前者指的是变化情况，后者指的是时间长短。联系：催化剂的稳定性直接影响了其寿命，稳定性好的催化剂的寿命长，稳定性不好的则短。 3.1、多相催化反应通常包括哪个连续的步骤？、多相催化反应通常包括哪个连续的步骤？（1）反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散；（2）反应物分子在催化剂内表面上吸附；（3）吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化学反应；（4）反应产物自催化剂内表面脱附；（5）反应产物在孔内扩散并扩散到反应气流
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第一章催化剂基本知识 1、名词解释 （1）活性:催化剂使原料转化得速率,工业生产上常以每单位容积(或质量)催化剂在单位时间内转化原料反应物得数量来表示,如每立方米催化剂在每小时内能使原料转化得千克数。 （2）选择性:目得产物在总产物中得比例,实质上就是反应系统中目得反应与副反应间反应速度竞争得表现。 （3）寿命:指催化剂得有效使用期限。 （4）均相催化反应:催化剂与反应物同处于一均匀物相中得催化作用。 （5）氧化还原型机理得催化反应:催化剂与反应物分子间发生单个电子得转移,从而形成活性物种。 （6）络合催化机理得反应:反应物分子与催化剂间配位作用而使反应物分子活化。 （7）(额外补充)什么就是络合催化剂？答:一般就是过渡金属络合物、过渡金属有机化合物。 （8）反应途径:反应物发生化学反应生成产物得路径。 （9）催化循环:催化剂参与了反应过程,但经历了几个反应组成得循环过程后,催化剂又恢复到初始态,反应物变成产物,此循环过程为催化循环。 （10）线速度:反应气体在反应条件下,通过催化床层自由体积得得速率。 （11）空白试验:在反应条件下,不填充催化床,通入原料气,检查有无壁效应,就是否存在非催化反应。 （12）催化剂颗粒得等价直径:催化剂颗粒就是不规则得,如果把催化剂颗粒等效成球体,那么该球体得直径就就是等价直径。 （13）接触时间:在反应条件下得反应气体,通过催化剂层中得自由空间所需要得时间。 （14）初级离子:内部具有紧密结构得原始粒子。 （15）次级粒子:初级粒子以较弱得附着力聚集而成-----造成固体催化剂得细孔。 2.叙述催化作用得基本特征,并说明催化剂参加反应后为什么会改变反应速度？ ①催化剂只能加速热力学上可以进行得反应,而不能加速热力学上无法进行得反应。 ②催化剂只能加速反应趋于平衡,而不能改变平衡得位置(平衡常数)。 ③催化剂对反应具有选择性。 ④催化剂得寿命。 催化剂之所以能够加速化学反应趋于热力学平衡点,就是由于它为反应物分子提供了一条轻易进行得反应途径。 3.从反应途径说明什么就是催化循环？ 催化剂就是一种化学物质,她借助于反应物间得相互作用而起催化作用,在完成催化得一次反应后,又恢复到原来得化学状态,因而能循环不断地起催化作用。催化剂暂时得介入反应,在反应物系得始态与终态间架起了新得通道,从
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1.1、论述催化剂是如何加速反应速率的？催化剂可使化学反应物在不改变的情况下，经由只需较少活化能的路径来进行化学反应。 因而加快了反应速率。 1.2、催化作用有哪些基本特征？ 1）催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。 2）催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置（平衡常数）。 3）催化剂对反应具有选择性。 4）实际上催化剂并不能无限期地使用，在长期受热和化学、物理作用下，会发生不可逆的变化，这将导致催化剂活性下降，最终导致催化剂失活。 1.3、说明催化剂为什么不能改变平衡反应的平衡位置？ 对于给定的反应，在已知条件下，其催化和非催化过程的-△ G r值是相同的，即Kf值是相同的，所以平衡位置没有改变。 另一种答案：化学平衡是由热力学决定的，?G = ? RT ln k p ，其中kp 为反应的平衡常 数，?G 是产物与反应物的标准自由焓之差，是状态函数，只决定于过程的始终态，而与过程无关。催化剂的存在不影响?G 值，它只能加速达到平衡所需的时间，而不能移动平衡点。 1.4、具有加氢功能的催化剂往往对脱氢反应也有活性。试给予解释。、具有加氢功能的催 化剂往往对脱氢反应也有活性。试给予解释。根据Kf= , 催化剂可以以相同的比例加速正、逆反应的速率常数。因此，对于可逆反应，能够催化正方向反应的催化剂，就应该能催化 逆方向反应。 2.1、通常固体催化剂有哪几个部分组成的？通常估计催化剂由活性组分、载体和助催化剂三个部分组成。 （1）载体：载体是催化剂活性组分的分散剂、黏合物或支撑体，是负载活性组分的骨架。（2）助催化剂：本身没有活性或者活性很小，但加入到催化剂中后，可以改变催化剂的化学组成、化学结构、离子价态、酸碱性、晶格结构、表面结构、孔结构、分散状态、机械强度等，从而提高催化剂的活性、选择性、稳定性和寿命。 2.2、在甲烷催化氧化偶联反应研究中，如果反应物进料为甲烷和氧气，反应产物经气相色谱分析结果mol % 、在甲烷催化氧化偶联反应研究中，如果反应物进料为甲烷和氧气，反应产物经气相色谱分析结果组成如下：组成如下：CH4 20%、C2H4 30%、C2H6 20% 、CO2 20% 、CO 10% 。不考虑反应过程中的积碳问、、试计算（）甲烷的转化率；（2）题。试计算（1）甲烷的转化率；）乙烯的选择性。（乙烯的选择性。解：设产物以100mol 计（1）x（转化率）=30 X 2 + 20 X 2 + 20 X 1 + 10 X 1 X 100% =88.67% 20 X 1 + 30 X 2 + 20 X 2 + 20 X 1 + 10 X 1 30 X 2 （2）s （选择性）= X 100% = 46.15% 30 X 2 + 20 X 2 + 20 X 1 + 10 X 1 2.3、试说明催化剂稳定性与寿命的区别与联系。、试说明催化剂稳定性与寿命的区别与联系。稳定性：是指催化剂的活性和选择性随时间变化的情况。寿命：是指在工业生产条件下，催化剂的活性能够达到装置生产能力和原料消耗定额的允许使用时间。区别：前者指的是变化情况，后者指的是时间长短。联系：催化剂的稳定性直接影响了其寿命，稳定性好的催化剂的寿命长，稳定性不好的则短。 3.1、多相催化反应通常包括哪个连续的步骤？、多相催化反应通常包括哪个连续的步骤？ （ 1 ）反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散；（2）反应物分子在催化剂内表面 上吸附；（3）吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化学反 应；（4）反应产物自催化剂内表面脱附；（5）反应产物在孔内扩散并扩散到反应气流 中去。 3.2、试比较物理吸附与化学吸附。、试比较物理吸附与化学吸附。物理吸附是借助分子 间力，吸附力弱，吸附热小（8-20kJ/mol ），且是可逆的，无选择性，分子量越大物理吸附越容易发生。化学吸附化学吸附是借助于化学键力，遵从化学热力学和化学动力学的传统定律，具有选
工业催化原理复习题
工业催化原理2012-2013-2 一、名词解释 1.积炭发动机长时间工作时机油、灰尘、杂物等留下的油泥。汽缸内的油泥一般称为“积炭”。 2.吸附等温线吸附等温曲线是指在一定温度下溶质分子在两相界面上进行的吸附过程达到平衡时它们在两相中浓度之间的关系曲线。 3.比孔容 4.固体超强酸100%硫酸的酸强度用Hammett酸强度函数表示时，其酸强度为H。=－11.9，我们把酸强度H。<－11.9的固体酸称为固体超强酸。 5.构型扩散 二、填空题 1.根据催化体系催化反应可分为和。 2.催化剂的密度有、和。 3.金属化学键的理论方法有、和。 4. 半导体的导电性介于道题和绝缘体之间，导体分为、 和。 5.根据反映程度氧化反应可分为和。 6.催化剂的活性变化可分为诱导期或成熟期、和 三个阶段。 7.P型半导体中含有易于接受电子的杂质，这种杂质称为。 8.助催化剂根据其所起作用不同分为和。 9.杂多酸之所以具有高活性，是因为极性分子进入其体相内形 成。 10.催化剂的孔体积与整个颗粒体积的比称为。 三、选择题 1.晶体内部具有之字形孔道的分子筛时（） A ZSM-5 B 丝光沸石 C 八面沸石 D NaA 2.碱催化剂的毒物是（） A H2SO4 B N2 C NaOH D NH4+ 3.半导体的禁带能量为（） A 0eV B 0.2-3eV C <3eV D >5eV 4.氧的吸附态最活泼的是（） A O2BO C O D O 5.大部分催化剂属于多孔物质，其中大孔是指的孔。 A <1nm B1-25nm C 25-50nm D >50nm 6.催化剂的制备方法属于湿法制备的是（） A 热熔法 B 凝胶法 C 喷涂法 D 混碾法 7.比表面积为18m2/g的硅藻土属于载体。 A 有孔高表面 B 有孔低表面 C 无孔高表面 D 无孔低表面 8.在各种金属催化剂上的化学吸附最弱 A O2 B CO C C2H2 D N2 9.结构敏感性反应是涉及等键的断裂和生成的反应。 A C-C B O-H C C-H D H-H
工业催化答案完整版
第一章催化剂基本知识1、名词解释 （1）活性：催化剂使原料转化的速率，工业生产上常以每单位容积(或质量)催化剂在单位时间内转化原料反应物的数量来表示，如每立方米催化剂在每小时内能使原料转化的千克数。 （2）选择性：目的产物在总产物中的比例，实质上是反应系统中目的反应与副反应间反应速度竞争的表现。 （3）寿命：指催化剂的有效使用期限。 （4）均相催化反应：催化剂与反应物同处于一均匀物相中的催化作用。 （5）氧化还原型机理的催化反应：催化剂与反应物分子间发生单个电子的转移，从而形成活性物种。 （6）络合催化机理的反应：反应物分子与催化剂间配位作用而使反应物分子活化。 （7）（额外补充）什么是络合催化剂？答：一般是过渡金属络合物、过渡金属有机化合物。 （8）反应途径：反应物发生化学反应生成产物的路径。 （9）催化循环：催化剂参与了反应过程，但经历了几个反应组成的循环过程后，催化剂又恢复到初始态，反应物变成产物，此循环过程为催化循环。 （10）线速度：反应气体在反应条件下，通过催化床层自由体积的的速率。（11）空白试验：在反应条件下，不填充催化床，通入原料气，检查有无壁效应，是否存在非催化反应。
（12）催化剂颗粒的等价直径：催化剂颗粒是不规则的，如果把催化剂颗粒等效成球体，那么该球体的直径就是等价直径。 （13）接触时间：在反应条件下的反应气体，通过催化剂层中的自由空间所需要的时间。 （14）初级离子：内部具有紧密结构的原始粒子。 （15）次级粒子：初级粒子以较弱的附着力聚集而成-----造成固体催化剂的细孔。 2.叙述催化作用的基本特征，并说明催化剂参加反应后为什么会改变反应速度？ ①催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。 ②催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置（平衡常数）。 ③催化剂对反应具有选择性。 ④催化剂的寿命。 催化剂之所以能够加速化学反应趋于热力学平衡点，是由于它为反应物分子提供了一条轻易进行的反应途径。 3.从反应途径说明什么是催化循环？ 催化剂是一种化学物质，他借助于反应物间的相互作用而起催化作用，在完成催化的一次反应后，又恢复到原来的化学状态，因而能循环不断地起催化作用。催化剂暂时的介入反应，在反应物系的始态和终态间架起了新的通道，从而改变了反应的某种不稳定的活性中间络合物，后者再继续反应生成产物和恢复成原来的催化剂。这样不断循环起作用。
工业催化试卷及答案
一、单项选择题（每小题1 分，共10 分） 1．为催化剂提供有效的表面和适宜孔结构的是（） A．活性组分B．载体 C．助剂D．助催化剂 2．BET等温式属于五种吸附等温线中的类型（） A．I B．II C．III D．IV 3．能给出质子的称为（） A．B酸B．B碱 C．L酸D．L碱 4．工业上氧化乙烯制环氧乙烷的催化剂是（） A．Cu/γ-Al2O3B．Ag/α-Al2O3 C．Ag/γ-Al2O3D．Ni/γ-Al2O3 5．所有金属催化剂几乎都是过渡金属，主要是因为它们______（）A．易失去电子B．易得到电子 C．易强烈吸附反应物D．有着d电子结构6．X型分子筛最大孔径约为（） A．0.4nm B．0.6nm C．0.7nm D．0.8nm 7．金属在载体上的细微程度用（） A．分散度表示B．单层分布表示 C．粒度表示D．比表面表示8．Ziegler-Natta催化属于（） A．酸催化B．金属催化 C．金属氧化物催化D．络合催化 9．下面属于n型半导体的是（） A．ZnO B．NiO C．Cu2O D．CuO 10．将燃料的化学能转化为电能的电化学装置称为（） A．燃料电池B．蓄电池 C．发电机D．燃烧反应器 二、填空题（每空1 分，共10 分） 11．一种良好的工业实用催化剂，应该具有三方面的要求，即活性、选择性和稳定性。12．能给出电子对的固体称为L碱。 13．对固体表面酸的描述包括酸的类型、酸强度和酸量。 14．吸附的逆过程称为脱附。 15．在分子筛结构中，相邻的四面体由氧桥联结成环。 16．研究金属化学键的理论有能带理论、价键理论和配位场理论。 17．Cu的加入使Ni的d带空穴变少。 18．金属氧化物催化剂中直接承担氧化功能的是晶格氧。