催化剂与催化作用复习资料(很有用的)教学内容

催化剂与催化作用复习资料(很有用的)

第1、2章复习思考题

1、催化剂是如何定义的？

催化剂是一种能够改变化学反应速度而不能改变反应的热力学平衡位置，且自身不被明显消耗的物质。

2、催化剂在工业上的作用功能或者效果有哪些？

1）使得原来难以在工业上实现的过程得以实现。

2）由过去常常使用的一种原料，可以改变为多种原料。

3）原来无法生产的过程，可以实现生产。

4）原来需要多步完成的，变为一步完成。

5）由原来产品质量低，能耗大，变为生产成本低，质量高

6）由原来转化率低，副产物多，污染严重，变为转化率高，产物单一，污染减少

3、载体具有哪些功能和作用？

①分散作用，增大表面积，分散活性组分；②稳定化作用，防止活性组分熔化或者再结晶；③支撑作用，使催化剂具备一定机械强度，不易破损；④传热和稀释作用，能及时移走热量，提高热稳定性；

⑤助催化作用，某些载体能对活性组分发生诱导作用，协助活性组分发生催化作用。

4、代表催化剂性能的重要指标是什么？

催化剂的反应性能是评价催化剂好坏的主要指标，它主要包括催化剂的活性、选择性和稳定性。（1）催化剂的活性：指催化剂能加快化学反应的反应速度的程度

（2）催化剂的选择性：使反应向生成某一特定产物的方向进行。

（3）催化剂的稳定性：是指在使用条件下，催化剂具有稳定活性的周期

5、多相催化反应的过程步骤可分为哪几步？实质上可分为几步？

（1）外扩散—内扩散—化学吸附—表面反应—脱附—内扩散—外扩散

（2）物理过程—化学过程—物理过程

6、吸附是如何定义的？

气体与固体表面接触时，固体表面上气体的浓度高于气相主体浓度的现象。

7、物理吸附与化学吸附的本质不同是什么？

本质：二者不同在于其作用力不同，前者为范德华力，后者为化学键力，因此吸附形成的吸附物种也不同，而且吸附过程也不同等诸多不同。

不同的表现形式为：（后面）

8、为何说Langmuir吸附为理想吸附？基本假设是什么？

模型假设：①吸附表面均匀，各吸附中心能量相同；②吸附分子间无相互作用；③单分子层吸附，吸附分子与吸附中心碰撞进行吸附，一个分子只占据一个吸附中心；④在一定条件下，吸附与脱附可建立动态平衡。

9、催化剂的比表面测定有哪些实验方法？

（1） BET法测比表面积

1）测定原理和计算方法

依据BET提出的多层吸附理论以及BET吸附等温曲线进行测定和计算的。利用BET方程进行作图，采用试验采集数据并利用图解法进行计算。

2）实验方法

测定表面积的实验方法通常有，低温氮吸附容量法、重量法和色谱法等，当表面积比较小时，采用氮吸附法。

（2）色谱法测定比表面积

色谱法测定比表面积时载气一般采用He或H2,用N2做吸附质，吸附在液氮温度下进行。

10、何为扩散？催化剂颗粒内部存在几种扩散形式？

（1）扩散：分子通过随机运动，从高浓度向低浓度进行传播的现象。

（2）1）普通扩散（分子扩散）：分子扩散的阻力来自分子间的碰撞，通常在大孔（孔径大于

100nm）或者压力较高的条件下发生的扩散多为分子扩散。

2）微孔扩散（努森扩散Kundsen）：微孔扩散的阻力重要来自分子与孔壁的碰撞

3）过渡区扩散：指介于分子扩散与微孔扩散之间的过渡区。

4）构型扩散：在同一孔隙中扩散，由于分子构型不同，而扩散系数相差很大的扩散，称为构型扩散。

5）表面扩散：由于表面上分子的运动而产生的传质过程

11、Fick扩散定律描述的物理意义是什么？

Fick扩散定律：dn/dt=-Dedc/dx

答：描述：在扩散过程中，体系内部各处扩散质点的浓度不随时间变化，在x方向各处扩散流量相等。

定律含义：单位时间内通过垂直于扩散方向的单位面积上扩散的物质数量和浓度梯度成正比。

第3、4章复习思考题：

1、固体酸酸性来源和酸中心的形成是怎样的？填

（1）来源：电离、提供电子、接受电子。

（2）1）浸渍在载体上的无机酸中心的形成

2）卤化物酸中心的形成

3）金属盐酸中心的形成

4）阳离子交换树脂酸中心的形成

5）氧化物酸碱中心的形成

6）杂多酸化合物酸中心的形成

2、固体酸的性质包括哪几方面？

1）酸中心的类型：通常与催化剂作用相关多为B酸和L酸。

2）酸中心的浓度（酸中心的数目）：指单位催化剂表面或单位催化剂质量所含酸中心的数目的多少。3）酸中心强度：指给出质子（ B酸）或者接受电子对（ L酸）能力的强弱。

3、均相酸碱催化机理是怎样的？

一般以离子型机理进行，即酸碱催化剂与反应物作用形成正碳离子或负碳离子中间物种，这些中间物种与另一反应物作用，生成产物并释放出催化剂，构成酸碱催化循环。

4、碳离子反应规律是什么？

酸碱催化剂对许多烃类分子具有催化活性。酸性催化剂可以提供质子或接受电子对，使烃类分子转变成带正电荷的正碳离子，循正碳离子反应机理进行催化转化；而碱性催化剂进攻烃类分子后，往往夺取质子或给烃类分子施放电子对，使反应按负碳离子反应机理进行。

5、分子筛催化剂的特点是什么？

①具有较高活性；

②具有较高选择性，可择形催化；

③具有较灵活的调变性；

④具有较好的稳定性。

6、试说明金属催化剂的特性？

（1）金属催化剂通常是以金属晶体的形式存在，而且具有多种晶体结构，由此也为化学吸附提供多种吸附中心。（2）由于这些中心相互靠近，有利于被吸附物种相互作用而进行反应。（3）由于吸附中心的多样性，也就造成竞争反应的同时发生，降低了金属催化剂的选择性。（4）对双原子分子，容易进行解离吸附，从而进行各类反应。

7、试说明金属与载体间的相互作用？

相互作用为三种类型：一是金属颗粒和载体的接触位置处在界面部位处，则分散了的金属可保持阳离子的性质；二是分散了的金属原子熔于氧化物载体的晶格结构中或与载体形成混合氧化物；三是金属颗粒表面被来自载体氧化物涂释。正是由于金属－载体的相互作用，结果使得电子流体在二者之间转移，出现电荷的位移。金属与载体之间的相互作用，使得催化过程发生了变化。

8、试说明金属催化剂的哪些特性对其催化作用有较大的影响？

（1）金属催化剂晶格缺陷及其对催化作用的影响

点缺陷是指在晶格上缺少原子或者有多余的原子，造成缺陷的原因大致有三种：

①机械点缺陷②电子缺陷③化学缺陷。

（2）金属催化剂不均一表面对催化作用的影响

第5、7章复习思考题

1、过渡金属氧化物的电子性质有哪些？

①过渡金属氧化物中的金属阳离子的d电子层容易失去电子或夺取电子，具有较强的氧化还原性能。

②过渡金属氧化物具有半导体性质。

③过渡金属氧化物中金属离子的内层价轨道与外来轨道可以发生劈裂。