工业催化思考题

《工业催化》思考题

Chap 1

一.思考题

1.催化反应的反应热、活化能是否与非催化反应的相同？为什么？

2.催化剂能否改变化学平衡？

3.催化剂的活性、选择性的含义是什么？

4.影响催化剂的寿命的因素有哪些？

5.载体在催化剂中的作用是什么？

6.结构型助剂与调变型助剂有何区别？

7.一个好的工业催化剂应满足哪些条件？

8.何为转化率、收率和比活性？如何计算转化率、收率和选择性？

9.固体催化剂按导电性分为几类？每类催化剂的基本特征是什么？

二.习题

1.合成氨反应，450 C°下无催化剂时活化能为83Kcal/mol,使用铁催化剂后，活化能降为43Kcal/mol,求催化反应速度加快了多少倍？

2.丙烯氨氧化生产丙烯晴，原料气流量1.9NL/min ，内含丙烯76.85%，产物用水吸收，吸收液体积为9750mL/30min，其中丙烯晴浓度为0.65%，该溶液比重为1.00，尾气量为421.3 NL/30min ，内含丙烯0.7%，计算丙烯晴转化率、丙烯晴产率和丙烯晴选择性。

3.已知CH2=CH2+1/2O2 —k1→ +25.17 Kcal/mol, E1=12Kcal/mol

CH2=CH2+3O2 —k2→ 2CO2 + 2H2O + 339.6 Kcal/mol, E2=15Kcal/mol

问当温度由200 C°升高到300 C°时,生成环氧乙烷和CO2 的速度常数之比k1/k2各为多少？设A1和A2相等。

4.正己烷裂化反应，达到规定的反应速率，用沸石催化剂反应温度为270 C°，用无定形SiO2-Al2O3催化剂需450 C°，设上述温度范围内反应活化能皆为125KJ/mol，求两种催化剂的活性比。

5.A→ (目的产物) 两个反应均为一级反应，若欲提高生成B1的相对选择性，

↘B2（副产物）所的用催化剂对两个反应的活化能E1和E2应有怎样的关系？这种情况下，低温还是高温对提高B1的选择性有利？

6.为使于400K进行的某非催化反应提高反应速度到原来的103倍，向此体系

中加入催化剂，若非催化反应的指前因子为催化反应的1012倍，那么催化反应的活化能比非催化反应的降低多少KJ/mol。

Chap 2

一、思考题

1.说明吸附热、吸附活化能、脱附活化能随表面覆盖度变化而变化的原因？并画出变化关系图。

2.吸附热数据在催化剂研究中有何用途？

3.朗格谬尔、焦姆金、弗兰德里西化学吸附等温式的假设及用途是什么？

4.何为控制步骤？研究催化反应控制步骤对选择和改进催化剂有何用途？如何消除内、外扩散影响？

5.表面催化反应包括哪几个步骤？

6.过渡金属电子结构的主要特性是什么？为何能作为催化剂使用？

7.d穴和d%的含义是什么？脱除功φ的含义是什么？如何改变催化剂的d穴和φ？

8.生成热与金属催化剂的活性有什么关系？

9.影响金属催化剂的化学吸附性能的因素有哪些？影响其活性和选择性的基本因素有哪些？

二、习题

1.0 C°时测得O2在硅胶上的吸附数据为：

P(mmHg) 83.0 142.4 324.6 594.1

V(Nml) 0.169 0.284 0.616 1.043

试判断O2在硅胶上的吸附类型？并求出吸附平衡常数。

2.CO与H2的甲烷化反应为 CO+3H2== CH4+H2O ∆H=-49.3Kcal/mol 当采用Ni/Al2O3为催化剂时，CO吸附、H2和H2O不吸附，测得CO吸附活化能为10Kcal/mol ，吸附热为∆H=-16Kcal/mol，吸附CO和气相H2的表面反应活化能为32Kcal/mol,反应热∆H=-44Kcal/mol,CH4的脱附活化能为 20Kcal/mol。（1）画出表面催化反应过程的能量变化；（2）计算甲烷的吸附活化能；（3）指出催化反应的控制步骤；（4）计算催化反应的表观活化能。

3.试按Stevenson法计算H2在W 、Co、 Cu、和V上的化学吸附热。

4.含Cu 的催化剂常用于水煤气变换反应和合成甲醇反应，、含Ni的催化剂为何不适于用作合成甲醇的催化剂，而被用于甲烷化反应？试解释之。

5.画出O2、N2、C2H2、C2H6、C6H6、C6H5OH在金属表面的吸附态的可能结构。

6.下列氧化物可能显示何种半导性？VO2、Cu2O、WO3、Nb2O5。

Chap 3

一、思考题

1.何谓质子酸和非质子酸？它们的催化作用有何异同？

2. 酸度和酸强度的含义？如何测定？区别B酸和L酸的实验方法？

3.为什么SiO2-Al2O3会有酸性？其B酸、L酸活性中心的结构特征及相互转化的条件是什么？

4.分子筛催化剂有哪些重要特性？其表面酸性是怎样产生的？

5.影响分子筛催化剂的酸度和酸强度的主要因素是什么？改变其酸度和酸强度的方法有哪些？

6.决定酸碱催化剂活性和选择性的基本因素是什么？

7.何谓络合催化？其主要特点是什么？

8.何谓杂化轨道？各种杂化轨道的几何特征是什么？

9.配位中心与配位体的含义是什么？

10.配位化合物的结构特点是什么？

11.何谓d轨道能级分裂及分裂能？

12.举例说明δ—配键、δ-π配键的含义？它们在络合催化中的作用？

13.烯烃络合催化氧化的机理是什么？

14.烯烃与CO、H2羰基合成醛、醇的机理是什么？

15.半导体催化剂在晶体结构上有什么不同？

16.费米能级的意义？半导体与费米能级的关系？改变费米能级的办法？

17.影响半导体催化剂化学吸附的因素有哪些？

18.影响半导体催化剂的活性、选择性的因素？如何提高半导体催化剂的活性、选择性？

19.合成氨催化剂的组成及各组分的作用是什么？提高其活性应如何着手？