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,从而改变了反应得某种不稳定得活性中间络合物,后者再继续反应生成产物与恢复成原来得催化剂。

这样不断循环起作用。

4.说明催化科学得特点与催化剂与催化过程在化工生产中得效果？应用催化得方法,既能提高反应速率,又能对反应方向进行控制,且催化剂原则上就是不消耗得。

效果:更新原料路线,采用更廉价原料,革新工艺流程,促进新工艺过程得开发;缓与工艺操作条件,打到节能降耗得目得;开发新产品,提高产品收率,改善产品质量;消除环境污染或开发从原料到产品得整个化工过程,对资源得有效利用以及污染控制得环境有友好得“绿色催化工艺”等。

5、说明均相催化反应与非均相催化反应各有何优缺点？均相催化优点:反应性能单一,具有特定得选择性;反应条件温与,有利于节能;因其作用机理较清楚明晰,易于精心设计调配研究与把握。

缺点:稳定性差,与产物分离困难。

非均相催化剂得最大优点就是容易从反应体系中分离出来,这就是相对于均相催化剂而言得、缺点则就是催化效率不如均相催化剂,反应也不如均相催化剂容易控制、6.催化剂得作用有几个方面？①提高反应速率②控制反应方向7·典型催化反应分哪几种类型？工业催化剂就是如何分类得?1)按催化体系分均相、非均相与酶催化反应2)按催化反应类型分类分为加氢反应,氧化反应,裂解反应,聚合反应,水合反应等等。

3)按催化反应机理分酸碱反应与氧化还原反应、工业催化剂:化肥催化剂,炼油催化剂,石油催化剂8·固体催化剂得组成成分主要有哪些?固体催化剂得组成包括主催化剂、助催化剂与载体、9、分别说明什么就是助催化剂与载体？她们各自有哪些类型？1)助催化剂就是加入到催化剂中得少量物质,就是催化剂得辅助成分,其本身没有活性或者活性很小。

载体就是催化活性组分得分散剂、黏合物与支撑体,使负载活性组分得骨架。

2)助催化剂类型:结构性助催化剂电子型助催化剂调变型助催化剂扩散型助催化剂毒化型助催化剂载体得类型:低比表面积载体有刚玉、碳化硅、浮石、硅藻土、石棉等高比表面积载体有氧化铝、铁矾土、白土、氧化镁、硅胶、活性炭等10、简述载体得功能,如何理解其中得助催化剂及其催化作用？功能:1.提供有效得表面与孔结构2.维持活性组分高度分散就是载体最重要得功能之一3.增强催化剂得机械强度4.改善催化剂得传导性5.减少活性组分含量6.载体提供附加得活性中心7.活性组分与载体之间得溢流现象与强相互作用11、催化剂得纹理构造即表面积与孔结构与反应系统得特征有关。

表面积与孔结构通过什么途径来调节？催化剂得表面积与孔结构可由制备方法与条件来调节12.催化剂得物理性状有哪些？催化剂得密度定义有几种?怎样测定？孔结构机械强度比表面积:指每克催化剂得表面积空隙率:指催化剂床层得空隙体积与催化剂床层总体积之比表观密度:即包括催化剂颗粒中得孔隙容积时,该颗粒得密度堆积密度:就是对催化剂反应床层而言。

即当催化剂自由地进入反应器中时,包括床层中得自由空间,每单位体积反应器中催化剂得到质量。

13简述多相催化得反应步骤,说明外、内扩散与内、外扩散得系数1)反应物分子从气流中向催化剂表面与孔内扩散2)反应物分子在催化剂内表面上吸附3)吸附得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外扩散与外扩散系数扩散阻力:催化剂颗粒周围得滞留层扩散动力:催化剂颗粒外表面与气流层之间得浓度梯度Fick定律:通量=D E(C H-C S)通量----反应物3分子通过滞留层得通量;D E----外扩散系数;C H----气流层中反应物浓度;Cs----催化剂颗粒外表面处得反应物浓度。

外扩散速率得大小与流体得流速、催化剂颗粒粒径及传质介质得密度、粘度等有关。

内扩散与内扩散系数D扩散动力:催化剂颗粒外表面与孔内之间得浓度梯度Fick定律:通量=D I(Cs-C I)D I--内扩散系数;C I--催化剂颗粒孔内得反应物浓度;C s---催化剂颗粒外表面处得反应物浓度。

14.说明宏观动力学与本征动力学方程得区别？有扩散影响得动力学方程,称为宏观动力学方程无扩散影响得动力学方程,成为本征动力学方程第二章吸附与催化1、名词解释（1）定位吸附:吸附物从一个吸附中心向另一吸附中心转移需克服能垒。

当吸附物不具有此能垒能量时不能向另一吸附中心转移,即为定位吸附。

（2）解离吸附:吸附质分子在吸附剂上吸附时解离成原子或自由基得吸附。

（3）活化吸附与非活化吸附:非活化吸附,没有活化能或者活化能很小,就是“快化学吸附”活化吸附,有活化能,“慢化学吸附”（4）均匀吸附与非均匀吸附:均匀吸附,催化剂表面上得原子或者分子能量相同,形成相同吸附键能得吸附活性位。

非均匀吸附,催化剂表面上得原子或者分子能量不同,形成不同吸附键能得吸附活性位。

（5）吸附态:在催化荆表面上吸附得分子,与其表面分子间形成吸附键,构成分子得吸附态。

2、根据氧得几种吸附态说明催化剂得选择性？A.在过渡金属上,氧以分子态吸附,使之生锈 M+O2-----MO2B、在过渡金属氧化物上(+e) (+e) (2e-)O2(g)------O2(吸附)--------(02-)------2(O-)-----2(O2-)(1)O2(吸附)为分子吸附态,(2)02-为分子离子或离子基吸附态(3)O-为离子吸附态, (4)02-为晶格氧O2在催化剂表面化学吸附后得形状、电极、几构不同而形成四种。

吸附态,得到不同产物,因此催化剂具有选择性3、什么就是σ-π配键,形成需要什么条件,它得主要作用就是什么？条件:A.金属具有空得d轨道(接受π电子)B.金属有可供反馈得d电子提供给π轨道C.金属与被吸附分子对称性匹配作用:双键活化。

一般得单键σ键,双键与三键中分别有一个与两个π键。

二键与三键与单键相比,除了σ键外,多出得都就是π键4、双键活化主要靠什么途径,需要什么条件?双键得活化可以通过端点碳原子得σ键型活化,也可以通过大π键型活化。

条件:烯烃分子中有一个满得成键π轨道,还有一个空得π*反键轨道5、氢在过渡金属及其氧化物表面上有几种吸附态,有何特征(无论何种吸附,都有负氢离子)?6、何为物理吸附与化学吸附,两者有哪些主要区别？写出氧得物理吸附态与化学吸附态。

物理吸附也称范德华吸附,它就是由吸附质与吸附剂分子间作用力所引起,此力也称作范德华力。

由于范德华力存在于任何两分子间,所以物理吸附可以发生在任何固体表面上。

化学吸附就是吸附质分子与固体表面原子(或分子)发生电子得转移、交换或共有,形成吸附化学键得吸附。

区别:物理吸附就是借助分子间力。

吸附力弱,吸附热小,且就是可逆得,无选择性,分子量越大越容易发生。

化学吸附与一般得化学反应相似,就是借助于化学键力,遵从化学热力学与化学动力学得传统定律,具有选择性特征,吸附热大,一般就是不可逆得。

氧得化学吸附态:7、吸附等温线有6种类型。

给出Langmuir吸附等温方程。

Langmuir吸附等温方程:写作或8、说明BET关系式在催化剂得比表面得测试中得应用,简述表面积测定得原理。

第三章酸碱催化剂1、超强酸:固体酸得强度若超过100%硫酸得酸强度,则称为超强酸。

B酸:能够给出质子得物质。

L酸:能够接受电子对得物质H0:酸强度(给出质子得能力或者接受电子对得能力)函数正碳离子:就是带有正电荷得含碳离子。

一类重要得活性中间体,可用R3C+表示(R为烷基)。

润载型固体酸:由液体酸附与固体载体构成。

静电场学说:静电场模型认为:阳离子在分子筛晶体表面会引起静电场,能够促进烃类分子极化冰造成半离子对,从而利于正碳离子性反应。

2、完整描述催化剂酸碱性质包括哪几方面,分别对催化剂活性、选择性有哪些影响？三方面:1、类型:属于B酸、B碱、还就是L酸、L碱。

2、浓度:酸中心得数量,以单位重量催化剂所含酸得毫摩尔数或单位表面积上酸中心数目表示。

3、强度:酸强度对B酸来说就是给出质子得能力,对L酸来说就是接受电子对得能力。

影响:1、随催化剂脱水程度得增加,L酸中心数目增加,但脱水到一定程度活性开始下降。

2、酸强度增加,反应活性提高3、大多数酸催化反应活性与酸浓度呈线性关系。

3、酸碱得定义有几种,酸碱得种类对催化作用有何影响？如何检验酸得种类？四种定义:1、酸碱电离理论2、酸碱质子理论3、软硬酸碱理论4、酸碱电子理论酸碱种类不同,酸碱中心类型、强度、浓度都不同,对催化剂得活性有影响。