[优化]工业催化 复习试题

[优化]工业催化复习试题

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-1

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。

)加氢反应;2)氧化反应;3)重整反应;4)氢醛化反应 1 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