工业催化试卷

一、判断与改错(指出对错，若错的请加以改正，每题3分共15分)

1.一个催化剂如果其活性不是很高就无法用于工业生产。

催化作用：指催化剂对化学反应所产生的效应。工业催化剂要求:适宜的活性、高选择性、活性和选择性的取舍？长寿命

2.通过催化剂制备方法的改进使Pt/Al2O3催化剂中Pt的表面积提高了2倍，从而使其所催化反应的速率也提高了2倍，据此可判断该反应是结构敏感反应。

答：不对。结构敏感是指反应速率对金属表面结构细微的变化敏感，比活性(单位金属表面积或单个金属原子的反应速率) 受影响。而题目中Pt的表面积提高了2倍，反应速率也提高了两倍，比活性没有收影响，因此不能该反应是结构敏感反应。

3.MgY分子筛的酸性强于BaY分子筛。答：M g2+与Ba2+ 的价数相等，但Mg2+比Ba2+的离子半径小，对水的极化能力大，酸性较强。

4.由于失活的催化剂可以进行再生，故催化剂的使用无时间上的限制。

答：不对，决定催化剂再生与否的因素：（1）经济因素：再生费用<购置新鲜催化剂的费用、价格昂贵的催化剂（2）催化剂的再生性能：可逆失活(暂时中毒、积碳)

5.固体超强酸是指H0<-10.6的固体物质。答：不对，表面酸强度大于100%硫酸，H0<-11.9

二、填空题（共40分）

1.对于分散度很高的催化剂，可采取（添加助催化剂）或（采用合金催化剂）的方法，以保证金属微粒不发生烧

2.10摩尔的反应物A在催化剂的作用下，生成了6摩尔的B和2摩尔的C，还剩下2摩尔未转化的A，则反应物A的转化率为（80%），产物B的选择

性和收率分别为（75% ）和（60% ）。

3.用于合成氨生产的铁催化剂是采用（熔融）法制备的，而钌催化剂则是采用（浸渍）法制备的。

4.催化剂的活性可以用（反应速率）、（速率常数）和（转化率）来表示。（3分）

5.根据分子在固体表面吸附时的结合力不同，吸附可分为（化学）吸附和（物理）吸附。（2分）

6.已知某反应在273 K时的速率常数为8.2×10-4，293 K时速率常数4.1×10-3，则该反应的活化能为（利用K=Aexp(-Ea/RT) ）。

7.对于年产15000吨的反应器，内装有催化剂2.0 m3，则其时空产率为（15000000kg/(300*24h*2m3) 单位时间通过单位体积催化剂所得某一产物的数量）

（一年按生产300天计算）。（2分）

8.烯烃聚合所采用的Z iegler-Natta催化剂主要是由（TiCl4 ）或（TiCl3 ）和（AlEt3 ）组成的。

9.造成催化剂失活的主要原因是（积碳）、（中毒）和（烧结）。（3分）

10.分子筛的择形催化分为（反应物的择形催化）、（产物的择形催化）、（限制过滤态的择形催化）和（分子通道择形催化

11.WHSV是指（重时空速），其量纲是（h-1）。（2分）

12.已知某硅胶样品的质量为101.5 g，比表面积为400 m2/g，颗粒体积为82.7 cm3，骨架体积为45.1 cm3，则其比孔容为（），孔隙率为（），平

均孔半径为（）。（3分）

13.与过量溶液浸渍法相比等体积溶液浸渍法的优点是（便于控制催化剂中活性组分的含量）和（可省去过滤多余浸渍液的步骤）。

14.沉淀物的生成包括（晶核的生成）和（晶核的成长）两个过程。（2分）

15.在用BET法测定样品的比表面积时得到形成单层吸附所需的氮气体积为71 cm3，则其比表面积为（）（已知样品的质量为0.83 g，氮分子的截面积为0.162 (nm)2）。

16.乙烯氧化制乙醛的Wacker法所采用的催化剂是（PdCl2+ CuCl2）。（2分）

三、现象或专业术语解释（每题5分，共15分）

1.纯TiO2的还原温度为300 o C，而在Rh/T iO2催化剂中其还原温度降低至200 o C。

2在乙烯氧化制环氧乙烷生产过程中，需在原料气中添加微量的二氯乙烷。

答：抑制催化剂的作用，使活性不致太高。防止活性过高而致使催化剂烧结。3、转换频率答：单位时间内每个催化活性中心上发生反应的次数。

四、对于CaA和CaX分子筛催化丁醇脱水制丁烯反应，已知正丁醇和异丁醇的分子直径分别为0.49 nm和0.59 nm，CaA和CaX分子筛的孔径为0.5 nm和1.0 nm，请比较两种催化剂下正丁醇和异丁醇反应速率的快慢，并说明理由。（10分）

答:CaX分子筛的孔径为0.5 nm时，正丁醇的反应速率快。正丁醇的分子直径小于分子筛的分子直径，可以进入其孔径中，而异丁醇的分子直径大于分子筛的分子直径，则不能进入分子筛孔径中。催化反应主要在催化剂的内孔径中发生，故正丁醇的反应速度快。

CaX分子筛的孔径为1.0 n m 时，正丁醇异丁醇的分子直径均小于分子筛的分子直径，均可进入分子筛孔径中，但正丁醇可形成的碳正离子是伯碳，异丁醇形成的碳正离子是仲碳。稳定性：伯碳<仲碳。故此情况下异丁醇的反应速度快。

四、催化剂的载体主要有哪些功能？如何选择催化剂的载体？（10分）

答：载体的功能：分散、稳定化、支撑、传热、稀释、助催化等。

低比表面积载体：对催化剂的活性影响很小，但热稳定性高，常用于高温反应和强放热反应。

高比表面积载体:

五、阐述汽车尾气净化三效催化剂的组成和净化原理。（10分）

答：三效催化剂(CO、NOx、CHx)

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