工业催化期末复习题[优质文档]

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

1/2

1/2

11+Kp 1a a a k K K k P k p K θθθθθθ

θθ---→=-==-⎛⎫

== ⎪-⎝⎭

≈=

22a a 2d a d 22a a 解离吸附：H H +H,

吸附时两个解离离子各占有一个活性中心，所以V (1)P 脱附时，两个活性中心粒子脱出，所以速度V 吸附平衡V ＝V 得出(1)分子解离吸附方程）

当压力较低时，（），得

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著变化。

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3300 cm-1及1640 cm-1 处，；

NH3吸附在B酸中心上，接受质子形成NH4＋，吸收峰在3120 cm-1，及1450 cm-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—1610 cm -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 －1550 cm-1 附近（l540 ）

4 TPD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。

5 Hammett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

1 4A分子筛组成xNa2O•Al2O3•2SiO2•4.5H2O中x的值为？