工业催化复习题及答案
工业催化复习题
工业催化复习题工业催化复习题1一、填空1. 催化剂只能而不改变反应的。
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[PtCl 3(CH 2=CH 2)] 的空间构型及电子结构图,并指出CH =CH 2活化的原因。
三、(二选一)1.写出CO+O 2→CO 2 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。
四、载体的作用有哪些?五、举例说明混合氧化物的表面酸性是如何形成的。
六、判断与改错1.催化剂加快化学反应速度,增大反应平衡常数。
2.催化剂吸附气体能力越强,其催化活性越高。
3.金属催化剂的 d%越大,催化活性越高。
4.半导体的能带结构都相同。
(完整word版)工业催化试卷及答案
骨架:β笼中的四个六元环联结而成
形态:金刚石型结构(属立方晶系)
主晶穴:β笼和六方棱柱围成。孔道8~9Å最大孔径为12元环
32.简述用沉淀法制备催化剂时老化的作用。
发生晶型完善及晶型转变,使晶型沉淀形成均匀晶粒或减少非晶型沉淀中杂志的浓度形成稳定晶粒
33.简述沸石分
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。
40.按参考文献标准格式列出本文出处。
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. B. C. D.
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.0.7nmD.0.8nm
7.金属在载体上的细微程度用()
27.超强酸
是一种酸性比100%硫酸还强的酸。H。<-11.9
(完整word版)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:C2. 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:B3. 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:D4. 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:A5. 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:B6. 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:C7. 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:B8. 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:B9. 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:B10. 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:B11. 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:B12. 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:C13. 下列金属催化剂中,加氢反应活性最高的是( ) (2分)A.PtB.PdC.NiD.Cu.标准答案:A14. 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:A15. 下列哪些气体在型半导体上吸附,会使其电导率增大,溢出功下降。
工业催化的25题答案
1.多相催化的反应步骤 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吸附.3.被吸附的反应物分子在催化剂表面相互作用或与气相分子进行化学反应.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像催化剂周围的介质扩散2.生物催化反应的特征 催化效率极高(传统化工催化剂用量0.1-1%,酶用量%.2.选择性极高(相对/绝对专一性)一种酶只能催化一种底物,(绝对专一性)一种酶能催化一类结构相似的底物.3.催化条件极温和常温,常压,PH=5-89(通常在7)3选择性催化还原 是对下游工质的一项处理工艺.其原理就是在含有的尾气中喷入氨,尿素或者其他含氮化合物,使其中的还原成和水4.三效催化剂载体涂层及其要求 涂层:具有高比表面积的无机氧化涂层(20-100 ) 也叫第二载体(真正的核心技术所在)常用 等及复合物。
对涂层的要求 1.有较高的热稳定性.2.增强涂层中某个重要组分的热稳定性 如3.协助或改善催化剂组分的功能5.酶抑制剂作用及机理 失活作用: 次级键被破坏,导致空间构相变化,酶蛋白变质 抑制作用: 酶的必需基因受某种化学物质影响,导致火性降低。
去激活作用: 用螯合剂可去除能激活酶的金属离子6.催化剂失活的主要种类及原因 中毒 催化剂的活性和选择性由于受到少数杂质作用而显著下降的现象。
积碳 催化剂在使用过程中,逐渐在表面沉积一层炭质化合物,减少了可利用的表面积,引起催化剂活性衰退的现象。
烧结,挥发和剥落。
烧结 催化剂长期处于高温下操作,融结而导致晶粒长大,减少了活性金属的比表面积,使活性降低。
7.简述载体的功能 提供适宜的比表面积和孔结构 维持催化剂的形状和机械强度 改善催化剂热传导性 提高催化剂活性组分分散度减少含量 提供附加活性中心 活性组分和载体的溢流现象和强相互作用9.d带穴玉催化剂活性金属能带模型提供了d带穴概念,并将它与催化剂活性关联起来。
D空穴越多,d能带中未占用的d电子或空轨道越多,磁化率越大,磁化率与金属催化剂活性有一定的关系,随金属和合金的结构以及负载情况而不同。
工业催化答案
1.什么是催化剂?催化剂是一种能够改变一个化学反应的反应速度,却不改变化学反应热力学平衡位置,本身在化学反应中不被明显地消耗的化学物质。
3.催化作用有哪些基本特征a)催化作用不能改变化学平衡b)催化作用改变反应历程而改变反应速度c)催化剂对加速化学反应具有选择性4.催化剂为什么不会改变化学平衡的位置?化学平衡是由热力学决定的,=—RT1n,其中为反应的平衡常数,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值,它只能加速达到平衡所需的时间,而不能移动平衡点。
5.催化剂为什么能加快反应速度?催化剂能降低反应的活化能6.按使用条件下的物态催化剂可分为几类,各是什么?酸碱催化剂、非纳米分子筛催化剂、金属催化剂、金属氧化物和硫化物催化剂、络合催化剂,7.催化剂的组成包括哪几部分?各部分功能?活性组分:化学活性助催化剂:对活性组分/载体改性载体:高表面积、孔结构、机械强度8.吸附和催化有什么关系催化的前提是发生吸附,气—固相催化反应中,至少有一种反应物要吸附在催化剂的表面上。
吸附键的强度要适当,吸附的过强或过弱都不利于下一步化学反应的进行。
如果催化剂对反应物吸附过强,往往形成较稳定的表面络合物;吸附过弱,反应物分子活化不够,不利于反应。
9.物理吸附与化学吸附有什么区别。
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,不受温度影响,不需活化能; 较慢,温度升高,速度加快,需要a.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著变化。
b.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。
工业催化复习题及答案
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,使反应物分子中活化能的百分数增大,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,DG0=RTlnKP,其中KP为反应的平衡常数,DG0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DG0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=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。
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。
8、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。
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。
最新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-Al2O3C.Ag/γ-Al2O3D.Ni/γ-Al2O35.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.0.6nmC.0.7nm D.0.8nm7.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.NiOC.Cu2O D.CuO10.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。
精品文档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。
工业催化试题及答案
工业催化试题及答案一、选择题1. 工业催化是指利用催化剂促进化学反应进行的过程。
下列关于工业催化的说法正确的是:A. 催化剂会在反应中发生永久性变化B. 催化剂的用量在反应中一直保持不变C. 催化剂可以降低反应的活化能D. 催化剂在反应中会被完全消耗答案:C2. 工业催化中常用的催化剂包括以下哪一种:A. 金属材料B. 生物酶C. 无机盐D. 有机物答案:A3. 工业催化可以用于以下哪个领域:A. 化肥生产B. 汽车尾气处理C. 化妆品制造D. 塑料加工答案:A、B、D二、填空题1. 工业催化反应中,催化剂的作用是降低反应的活化能,并提高反应的________。
答案:反应速率2. 工业催化常用的催化剂具有_______活性,并具有较大的表面积。
答案:高3. 工业催化常用的金属催化剂有________、________等。
答案:铂、铜三、简答题1. 简述催化剂的作用原理及主要影响因素。
答:催化剂通过提供反应活化能的替代路径,降低了反应的活化能,加速了反应速率。
催化剂的活性主要取决于其表面结构和晶格缺陷等因素。
另外,催化剂的选择也受到温度、压力、反应物浓度等条件的影响。
2. 举例说明工业催化的应用。
答:工业催化广泛应用于各个领域。
例如,氨合成过程中,铁催化剂被用于促进氮气和氢气的反应生成氨。
另外,催化剂也被用于汽车尾气处理中的氧化还原反应,将有害废气转化为无害物质。
此外,工业催化还用于聚合物的生产、石油加工等领域。
四、论述题工业催化在现代化工生产中发挥着重要的作用。
它不仅可以提高反应速率和产物纯度,还可以减少能源消耗和环境污染。
工业催化的发展离不开催化剂的研究和设计。
催化剂的研究是工业催化的基础。
通过研究催化剂的物理、化学性质,可以了解催化剂的活性和稳定性,为催化反应的优化提供依据。
而催化剂的设计则是根据反应体系的需求,选择合适的催化剂材料和结构。
合理的催化剂设计可以提高反应效率和选择性,降低生产成本和环境风险。
工业催化复习题
⼯业催化复习题⼀、基本概念:1、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。
2、⽐活性:与催化剂单位表⾯积相对应的活性称为⽐活性。
3、溢流现象:固体催化剂表⾯活性中⼼,经吸附产⽣⼀种离⼦或⾃由基的活性物种,它们迁移到其他的活性中⼼上的现象。
4、双功能催化剂:催化剂不进具有氧化还原功能外,还必须具备酸性催化的功能。
5、表⾯弛豫:位于表⾯的原⼦或分⼦,在⼀定的化学或物理环境下,寻找新的平衡位置,以致改变表⾯第⼀层和第⼆层原⼦之间的距离,这种现象为表⾯弛豫。
6、Br?nsted 酸和Lewis 酸: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)7、固体超强酸:固体酸的强度超过100%硫酸的酸强度,称之为超强酸。
因为100%硫酸的酸强度⽤酸强度函数Ho 表⽰为–11.9,Ho <–11.9的固体酸就称为固体超强酸。
8、择形催化:沸⽯具有规正的孔道和孔笼结构,宽敞的通道和孔道⼝限制进出的分⼦,使得催化剂的形状和⼤⼩具有选择性。
9、晶⾯指标:规定⼀套整数hkl 来反映某特定晶⾯及其相应平⾯点阵组的取向,这⼀套整数称为晶⾯指标。
10、d 特性百分数(d%):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。
d ⽳是d 能带中未配对的电⼦数。
11、分散度:⾦属在载体上微细的程度⽤分散度D(dispersion)表⽰,或曝露百分数(P.E.)。
催化剂总⾦属原⼦表⾯⾦属原⼦g D /12、施主能级和受主能级:施主能级——提供电⼦的附加能级。
受主能级——空⽳产⽣的附加能级。
13、n 、p 型半导体: n 型半导体:靠与⾦属原⼦结合的电⼦导电的半导体。
p 型半导体:靠晶格中正离⼦空⽳传递⽽导电的半导体。
14、络合催化:催化剂在反应中对反应物起络合作⽤,使之在配位空间进⾏催化的过程。
15 、溶胶:当分散在介质中的分散相颗粒粒径为1~100nm 时,这种溶液称为胶体溶液。
工业催化期末复习题
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11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1NH3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-11450/1490/1610cm-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l5404TPD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1H0<6.8;2H0=6.8;3H0>6.88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214A分子筛组成xNa2OAl2O32SiO24.5H2O中x的值为Mx/nAlO2xSiO2y·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 51.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;CWAO的概念及其各自特征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性;包括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。
工业催化复习题(定单)解析
《工业催化》复习题1、简述合成氨催化技术在催化科学与技术中的重要作用。
P32、简要叙述上世纪催化技术的几个重要贡献。
催化技术在上世纪的另一重大成就,是三大合成(合成塑料、合成纤维、合成橡胶)催化剂的发现。
3、催化作用的定义及特征。
催化剂定义: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4、催化剂载体的功能是催化活性组分的分散剂、黏合物和支撑体,是负载活性组分的骨架。
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5、工业催化剂的一般要求是什么?○1活性和选择性○2稳定性和寿命指标○3稳定性和寿命指标6、催化剂助剂的种类及作用。
助催化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,即可显著改进催化剂的性能。
①结构助催化剂②电子助催化剂③晶格缺陷助催化剂④选择性助催化剂⑤扩散助催化剂7、用乙烯氧化制环氧乙烷的银催化剂为例,说明吸附与催化过程。
8、简述多相催化反应过程①反应物分子从流体主体通过滞流层向催化剂外表面扩散(外扩散); ②反应物分子从催化剂外表面向孔内扩散(内扩散); ③反应物分子在催化剂内表面上吸附;④吸附态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的化学反应; ⑤反应产物从催化剂内表面脱附;⑥脱附的反应产物自内孔向催化剂外表面扩散(内扩散), ⑦产物分子从催化剂外表面经滞流层向流体主体扩散(外扩散)上述步骤中, ① ②⑥和⑦为传质过程. ③ ④和⑤为表面化学过程,或称化学动力学过程.表面化学过程与催化剂表面结构有关。
工业催化复习题
工业催化复习题工业催化复习题1、按照催化反应系统物相的均一性进行分类,可将催化反应分为____ _________、______________、_______________。
1、按照催化反应机理进行分类,可将催化反应分为______________、_______________两种类型。
1、根据催化剂各组分的作用可分为主、、和。
1、根据助催化剂的功能可分为以下、、和催化剂。
1、载体是催化剂中主催化剂和助催化剂的分散剂,其作用可以归纳为、、、和。
1、催化剂各组元的、、和等存在状态直接影响催化剂的催化性能。
1、根据催化反应机理和催化剂与反应物化学吸附状态,可将催化循环为和。
2、根据分子在固体表面吸附时的结合力不同,吸附可分为_________和________。
2、根据分子化学吸附时化学键断裂情况,吸附可分为________和___________。
2、化学吸附按其所需活化能的大小可分为__ _和__ _____。
2、催化剂的孔结构参数主要包括_ _、_ _、_ _、_ _和。
2、吸附质分子在催化剂孔内存在的几种扩散形式有__ 、_ _、__ __和。
3、固体酸性质包括三个方面:即、__ __和_ __。
3、沸石分子筛可视为由结构单元逐级堆砌而成,一级结构单元为_ ___四面体,二级结构单元是由四面体通过氧桥形成的__ _,二级结构单元还可以通过氧桥进一步连接成。
3、根据酸碱质子理论,凡是能够提供质子的物质称为;凡是能接受质子的称为。
3、根据酸碱电子理论,凡是能够接受电子对的物质称为;凡是能提供电子的称为_ __。
3、固体酸表面酸性质的测定方法有和。
3、沸石分子筛的择形催化根据Csicsery的观点可分为三种:__、_ _、_ _。
3、多相酸碱催化剂对烃类的催化多按进行。
4、金属催化剂的电子逸出功φ和反应物分子的电离势I 的大小,反应物分子在催化剂表面上进行化学吸附时,电子转移情况:当φ>I 时,电子从向金转移;当φ<I 时,电子从向转移;当φ≈I 时,电子难以在反应物分子与催化剂之间转移,两者各提供一个电子形成。
(完整)工业催化考试复习题
1.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.2.零排放:指无限的减少污染物和能源排放直至为零的活动。
3。
手性催化:手性就是物质的分子和镜像不重合性4.手性化合物:指分子量、分子结构相同,但左右排列相反的化合物,如实与其镜中的映体。
5.择形催化:沸石具有规则的孔道和孔笼结构,宽敞的通道和孔道靠可限制及区分进出的分子,使其具有形状及大小选择性,故称这种催化为择形催化.6.催化剂:在化学反应中能改变其他物质的反应速率而自身质量和化学性能不发生改变的物质,又称工业味精。
7.催化剂中毒:原料中的杂质,反应中形成的副产物等是催化剂的活性,选性明显降低或丧失的现象8。
溢流:固体表面吸附物(离子或自由基)迁移到次级活性中心的现象.9.载体:是活性组分的分散剂、黏合物或支撑体,是负载活性组分的骨架.可划分为低比表面积和高比表面积两类.10.助催化剂:加入到催化剂的少量物质,是催化剂的副主成分,其本身没有活性或者活性很小,但把它加入到催化剂中后,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、表面构造、分散状态、机械强度等。
11。
环境友好:主要包括预防污染的少废或无废的工艺技术和产品技术,同时也包括治理污染的末端技术。
12.强相互作用:作用于强子之间的力。
(时空产率单位:mol/(l*h))13。
时空产率:单位体积或单位面积的设备在单位时间内得到目的产物的数量。
14.超强酸:固体酸的强度若超过100%硫酸的酸强度,称为超强酸。
15。
超强碱:强度较中性物质高出19个单位的碱性物质,称为超强碱.16.杂多酸:由杂原子和配位原子按一定的结构通过氧原子配位桥联组成的一类含氧多酸,或为多氧族金属配合物。
17.分子筛:分子筛是结晶型的硅铝盐酸,具有均匀的孔隙结构。
18。
络合催化:指催化剂在反应过程中对反应物起络合作用,并且使之在配位空间进行催化的过程。
19。
三效催化:把一氧化碳,碳氢化合物,氮氧化合物分别氧化还原为对人体无害的二氧化碳,氮气,水蒸气时进行催化的过程。
工业催化原理—作业汇总(含答案)
第一章催化剂与催化作用基本知识1、简述催化剂的三个基本特征。
答:①催化剂存在与否不影响△Gθ的数值,只能加速一个热力学上允许的化学反应达到化学平衡状态而不能改变化学平衡;②催化剂加速化学反应是通过改变化学反应历程,降低反应活化能得以实现的;③催化剂对加速反应具有选择性。
2、1-丁烯氧化脱氢制丁二烯所用催化剂为MoO3/BiO3混合氧化物,反应由下列各步组成(1)CH3-CH2-CH=CH2+2Mo6++O2—→CH2=CH—CH=CH2+2Mo5++H20(2)2Bi3++2Mo5+→2Bi2++2Mo6+(3)2Bi2++1/202→2Bi3++02—总反应为CH3-CH2-CH=CH2+1/202→CH2=CH-CH=CH2+H20试画出催化循环图。
CH3-CH2—CH=CH2Bi3、合成氨催化剂中含有Fe3O4、Al2O3和K20,解释催化剂各组成部分的作用。
答:Fe3O4:主催化剂,催化剂的主要组成,起催化作用的根本性物质Al2O3:构型助催化剂,减缓微晶增长速度,使催化剂寿命长达数年K20:调变型助催化剂,使铁催化剂逸出功降低,使其活性提高第二章催化剂的表面吸附和孔内扩散1、若混合气体A和B2在表面上发生竞争吸附,其中A为单活性吸附,B2为解离吸附:A+B2+3*→A*+2B *,A和B2的气相分压分别为p A和p B。
吸附平衡常数为k A和k B。
求吸附达到平衡后A的覆盖率θA和B的覆盖率θB.解:对于气体A:吸附速率v aA=k aA P A(1—θA—θB);脱附速率v dA=k dAθA平衡时:v aA=v dA ,即θA=(k aA/k dA)P A(1—θA—θB)=k A·k B(1—θA—θB)对于气体B:吸附速率v aB=k aB P B(1—θA-θB)2;脱附速率v dB=k dBθB2平衡时:v aB=v dB ,即θ2= k B P B(1—θA—θB)2。
工业催化期末考试题及答案
工业催化期末考试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 工业催化中,催化剂的主要特性不包括以下哪一项?A. 活性B. 选择性C. 稳定性D. 毒性答案:D2. 下列哪种物质不是催化剂的载体?A. 活性炭B. 氧化铝C. 氧化铁D. 硫酸答案:D3. 在催化反应中,催化剂的作用是:A. 提高反应物浓度B. 改变反应物的化学性质C. 降低反应的活化能D. 增加产物的产量答案:C4. 催化剂的失活通常由以下哪种原因引起?A. 催化剂的老化B. 催化剂的磨损C. 催化剂的中毒D. 所有以上答案:D5. 以下哪种催化剂属于均相催化剂?A. 铂催化剂B. 镍催化剂C. 钯催化剂D. 硫酸催化剂答案:D6. 工业催化中,催化剂的制备方法不包括:A. 浸渍法B. 沉淀法C. 熔融法D. 机械混合法答案:D7. 催化剂的活性位点通常具有什么特性?A. 表面活性B. 体积活性C. 内部活性D. 外部活性答案:A8. 工业催化中,催化剂的再生通常采用哪种方法?A. 物理再生B. 化学再生C. 热再生D. 所有以上答案:D9. 以下哪种反应器类型适用于固定床催化反应?A. 流化床反应器B. 固定床反应器C. 浆态床反应器D. 膜反应器答案:B10. 催化剂的表面积通常与其什么性能有关?A. 活性B. 选择性C. 稳定性D. 毒性答案:A二、填空题(每空2分,共20分)11. 催化剂的________是指催化剂在反应中不被消耗的性质。
答案:可逆性12. 工业催化中,催化剂的________是指催化剂在反应中能够选择性地生成特定产物的能力。
答案:选择性13. 催化剂的________是指催化剂在反应中能够降低反应活化能的能力。
答案:催化活性14. 催化剂的________是指催化剂在反应中能够保持其物理和化学性质不变的能力。
答案:稳定性15. 催化剂的________是指催化剂在反应中能够抵抗毒化物质的能力。
答案:抗毒性16. 工业催化中,________是指催化剂在反应中能够提高反应速率的能力。
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.IIC.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-Al2O3C.Ag/γ-Al2O3D.Ni/γ-Al2O35.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.0.4nmB.0.6nmC.0.7nm D.0.8nm7.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.NiOC.Cu2OD.CuO10.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。
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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,使反应物分子中活化能的百分数增大,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,DG0=RTlnKP,其中KP为反应的平衡常数,DG0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DG0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=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。
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。
8、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,具有选择性特征,化学吸附吸附热大(40-800kJ/mol),一般是不可逆的,尤其是饱和烃分子的解离吸附。
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,是由于位于固体表面的原子具有自由价,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用力,将扩散到其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?因为分子氢、烃分子在吸附之前先必须解离,因为很多这类分子不能直接与金属的“表面自由价”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?如果反应物流量的改变对反应物的转化率影响较大,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、以吡啶作吸附质的IR谱法(1)L酸的红外光谱特征峰:1450cm-1 、1490cm-1 和1610cm -1 (2)B酸的红外光谱特征峰:1540cm-113、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的强度(2)气态碱吸附法:当气态碱分子吸附在固体酸位中心时,强酸位吸附的碱比弱酸位吸附的更牢固,使其脱附也更苦难。
当升温排气脱附时,弱吸附的碱将首先排出,故依据不同温度下排出(脱附)的碱量,可以给出酸强度和酸量。
14、请简要叙述沸石结构的三个层次第一个结构层次:硅氧四面体和铝氧四面体第二个结构层次:由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥联结成的环第三个结构层次:氧环通过氧桥相互联结,形成具有三维空间的多面体15、3A、4A和5A分子筛都是型分子筛吗?它们的孔径大小分别为多少?其结构中的阳离子分别是什么?是。
3A:0.3nm 钾离子;4A:0.4nm 钠离子;5A:0.5nm 钙离子。
16、X型和Y 型分子筛的结构一样吗?它们的区别在哪里?其硅铝比分别是多少?不一样。
区别在于硅铝比不同。
X型Si/Al为1-1.5;Y型Si/Al为1.5-3.0。
17、简述分子筛的主要四种催化作用、(1)酸催化;(2)择形催化;(3)双功能催化;(4)催化氧化18、分子筛择形催化有哪四种不同形式、(1)反应物的择形催化;(2)产物的择形催化;(3)过渡状态限制的择形催化;(4)分子交通控制的择形催化19、什么类型的分子筛具有催化氧化性能TS-1 分子筛;ZSM-5 分子筛20、依形态结构划分,金属催化剂分别有哪五种类型?1)块状金属催化剂;2)分散或负载型金属催化剂;3)合金催化剂; 4)金属互化物催化剂;5)金属簇状物催化剂21、简述金属催化剂可以发生的四种反应类型。
1)加氢反应;2)氧化反应;3)重整反应;4)氢醛化反应22、什么是 d 带空穴?它与金属催化剂的化学吸附和催化性能之间的关系式什么?金属的 d 带中某些能级未被充满,可看作 d 带中的空穴,称为“d 带空穴”。
有 d 带空穴,就能与被吸附的气体分子形成化学吸附键,生成表面中间物种,具有催化性能。
d 带空穴愈多,末配对的 d 电子愈多,对反应分子的化学吸附也愈强。
催化剂的作用在于加速反应物之间的电子转移,这就要求催化剂既具有接受电子的能力,又有给出电子的能力。
过渡金属的 d 空穴正是具有这种特性,然而对一定的反应,要求催化剂具有一定的 d 空穴,而不是愈多愈好23、什么是 d 特性百分数?它与金属催化剂的化学吸附和催化活性有什么关系。
d 特性百分数(d%):杂化轨道中 d 原子轨道所占的百分数。
d%越大化学吸附能力越强。
但从活化分子的能量因素考虑,要求化学吸附既不太强,也不要太弱。
吸附太强导致不可逆吸附,吸附太弱则不足以活化反应分子,所以要求d%有一定范围24、为什么金属催剂都是过渡金属?金属催化剂主要是过渡金属,特别是 VIII 族金属。
这与金属的结构、表面化学键有关;过渡金属是很好的加氢、脱氢催化剂,H2 很容易在金属表面吸附,吸附反应不会进行到催化剂的体相;一般金属在反应条件下很容易被氧化到体相,不能作为氧化反应催化剂,但贵金属(Pd,Pt, Ag, Au 等)能抗拒氧化,可作为氧化反应催化剂25、什么是几何对应理论?要求催化剂原子和反应物分子结构在几何尺寸上接近的理论称之为几何对应理论,26、金属催化剂为什么大多数制备成负载型催化剂?因为金属催化剂尤其是贵金属,价格昂贵,将其分散成微小的颗粒附着在高表面积和大孔隙的的载体上,可以节省用量,增加金属原子暴露于表面的机会。
27、请说明双金属催化剂的主要类型和用途。
第一类,第 VIII 族和 IB 族元素组成的双金属系,如Ni-Cu,Pd-Au 等合金;主要用于烃的氢解,加氢和脱氢等反应;第二类,两种 IB 族元素组成的,如 Ag-Au, Cu-Au 等合金,用于改善部分氧化反应的选择性;第三类,两种 VIII 族元素组成的,如 Pt-Ir, Pt-Fe 等合金,用于增加催化剂活性的稳定性。
重整催化剂 Pt-Ir 较之 Pt 的稳定性大大提高,原因: Pt-Ir 形成合金减少表面烧结; Ir 有强的氢解活性,抑制了表面积炭的生成。
28、金属硫化物催化剂的基本用途是什么?金属硫化物催化剂,如 Mo、W、Ni、Co、Fe 等的金属硫化物具有加氢、异构、氢解等催化活性,用于油品的加氢精制;加氢脱硫(HDS)、加氢脱氮(HDN)、加氢脱金属(HDM)等过程。
29、用自己的话说说你对浸渍沉淀法的理解。
浸渍沉淀法师基于活性组分(含助催化剂)以盐溶液形态浸渍到多孔载体上并渗透到内表面,而形成高效催化剂的原理。
通常将含有活性物质的液体去浸各类载体,当浸渍平衡后,去掉剩余液体,再进行与沉淀发相同的干燥、焙烧、活化等工序后处理。
经干燥,将水分蒸发逸出,可使活性组分的盐类遗留在载体的内表面上,这些金属和金属氧化物的盐类均分布在载体的细孔中,经加热分解及活化后,即得高度分散的载体催化剂。
30、用自己的话说说你对溶胶-凝聚法制备催化剂的过程金属醇盐的母醇溶液首先加水水解后变为金属氧化物或水合金属氧化物,其次经加胶溶剂胶胶凝作用后变为溶胶,再次经陈化后变为凝胶,最后经干燥、焙烧后成为催化剂。
31、制备催化剂时,沉淀为什么要陈华?陈华可以使催化剂溶胶体系趋于平衡,使催化剂性能均一,使催化剂缓慢的组装。
32、多项催化的的一般步骤?(1)反应无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到反应气流中去33、半导体主要分为哪几类?本征半导体、n型半导体、p型半导体34、什么是络合催化剂?络合催化剂是指催化剂在反应过程中对反应物起络合作用,并且使之在配位空间进行催化的过程35、酶催化有什么特点?(1)酶催化效率极高,是非酶催化的106-1019倍。
(2)生物酶催化具有高度的专一性,绝对专一性和相对专一性,一种酶只能催化一种底物进行一种反应,称为专一性;一种酶能催化一类结构相似的底物进行某种相同类型的反应,称为相对专一性。
(3)酶催化的条件较温和,可在常温常压和酸碱度(pH值为5-8,一般在7左右)进行,可以减少不必要的副反应,如分解、异构、消旋、重排等。
36.如何选择沉淀剂?答:(1)尽可能使用易分解并含挥发成分的沉淀剂。
常用的有NH3、NH3·H2O、CO2、CO(NH2)2、(NH4)2CO3;(2)形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤。
盐类沉淀剂原则上可以形成晶形沉淀,而碱类沉淀剂都会生成非晶形沉淀;(3)沉淀剂的溶解度要大一些;(4)形成的沉淀的溶解度要小,沉淀较完全;(5)沉淀剂不应造成环境污染。
37.焙烧在催化剂制备过程中的作用是什么?答:(1)通过热分解除去水和挥发性物质,使催化剂转换成所需的化学成分和化学形态;(2)借助固态反应、互溶和再结晶获得一定的晶型、孔径和比表面积等;(3)使微晶烧结,提高机械强度,获得较大孔隙率。
38.什么是催化剂的活化?其目的是什么?答:(1)催化剂在制备好以后,往往还要活化,需要较高温度的热处理,就是焙烧或在进一步还原、氧化、硫化、羟基化等处理使催化剂转变为活泼状态。
使钝态催化剂转变为活泼态催化剂的过程就是催化剂的活化。
(2)活化的目的就在于使催化剂,特别是催化剂表面形成催化反应所需的活性结构。
39、浸渍法的优点是什么?(1)可用已成型的载体,如氧化铝,氧化硅,活性炭,浮石,活性白土等(2)负载组分利用率高40、大多数固体催化剂由哪三部分组成?活性组分、助剂和载体41、催化剂设计参数的四要素是什么?活性、选择性、稳定性(寿命)和再生性42、影响催化剂寿命的因素有哪几种?(1)催化剂热稳定性的影响;(2)催化剂化学稳定性的影响;(3)催化剂中毒或被污染;(4)催化剂力学性能的影响。