工业催化原理试卷A(2003)
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九、（10分）在金属氧化物催化剂上的变换反应历程为：
为活性中心，按Langmuir吸附模型，推导（1）为控制步骤的动力学方程
十、（10分）
BET公式中 Vm的含义是什么？设计并推导出求催化剂比表面的计算公式。
十一（5分）现将95%的TiO2与5%ZnO组成复合氧化物催化剂，请利用Tanable模型判断催化剂表面酸性情况并画出模型结构图。（已知：在TiO2中Ti配位数是6，氧的配位数3；在ZnO中Zn配位数是4，氧的配位数是4）
20、络合催化中的18规则是指A：中心过渡金属最多可容纳18个价电子；B：配位体本身的电子数；C：中心金属与配位体价电子总和。
二、应用题（20分每题5分）
1、用CO来测定二种催化剂（A和B）的镍表面。已知CO在A催化剂上吸附态为Ni=C-O，在B催化剂上的镍的吸附态为 ，测定所耗CO体积VA=VB。试求SA/SB（分别为A、B催化剂中镍比表面积）
10、金属的能带理论认为过渡金属和贵金属具有较高的催化性能与d空穴的多少有关。经磁矩测试Fe、Co、Ni d空穴分别为2.2，1.7，0.6，适合加氢作为加氢的催化剂为
A：Fe；B：Ni；C：Co
11、按Boudart等人总结归纳Ni-Cu合金催化剂出现结构敏感的催化过程可能是A：C-C键断裂；B：C-H键断裂；C：H-H键断裂。
12、Langmuir吸附模型与BET吸附模型中是单分子吸附的是A：Langmuir；B：BET；C：都不是。
13、非晶态催化剂在催化选择性加氢过程中表现出较高的活性和选择性，但使用非晶态催化剂时应注意的问题是。A：反应温度不宜过高；B：反应压力不宜过高；C：反应时间不应过长。
14、工业催化剂为适应反应工程的要求制成各种形状，有圆柱形，环形，球形，网状，粉末，及不规则形状（如三叶草，等）。对流化催化裂化过程，适合的催化剂形状应当是A：三叶草形，或蜂窝形；B：；圆柱形，丝网形，C：细粒或微球形。
2、用NO和CO为分子探针研究Pt-Ru催化剂中Ru加入的作用，在IR上测得：
（1）随Ru%增加，NO吸收峰（~1800cm-1）相对于CO吸收峰（~2070cm-1）强度增加；
（2）随Ru%增加NO吸收峰的位置向高波数位移；（3）CO谱带随Ru%增加强度变弱；（4）CO峰随Ru%增加向低波数位移。根据以上四点，试分析Ru的助催化作用（画出电子转移简图。
7、加氢脱硫催化剂大部分的活性相是过渡金属硫化物的主要原因是A：金属与硫之间键相对较弱，同时硫电负性比氧小而原子半径大；B：硫化物有很好的稳定性，同时又不会引入其它杂质；C：硫化物加氢所需要的外加能量比氧化物低。
8、利用固体酸的吡啶-TPD曲线可以判断固体酸A：酸强度；B：酸量；C：酸的类型
9、过渡金属逸出功与有很好的关联性。A：电离能；B：生成焓；C：电负性
七、（8分）半导体ZnO在氧气吸附之后电导比未吸附前低，现用ZnO作为CO氧化催化剂，反应时催化剂的电导增加。请问（1）若O2的吸附为控制步骤时，（2）若CO的吸附为控制步骤时，分别提出增加催化剂的活性的措施。
八、(5分)丙烷芳构化是催化研究的热点之一，现在拟采用钠型丝光沸石制备稀土镧型丝光沸石，要求含有大量L酸的同时应有少许的B酸。（1）请写出制备过程（2）画出上述所制备催化剂的吡啶吸附红外谱图并标出L酸和B酸的相对位置。
15、在催化氧化过程中经常用到钙钛矿催化剂，现在一般催化剂中所指的钙钛矿ABO3中A、所代表的含义是A：A=Ca2+，B=Ti4+；B：A=稀土（特别是La3+）；B=过渡金属（M3+）；C：A=非金属（P5+），B=碱土金属（Mg2+）
16、如果催化剂因积炭而发生失活所需时间很长，达到一年以上，这时一般采用烧炭再生方式从工程化角度更为合理A：固定床；B：滴流床；C：流化床。
用Pt-Sn/γ-Al2O3（卤化）代替Pt/γ-Al2O3（卤化Fra Baidu bibliotek后活性、选择性均提高。试指出主反应可能的控制步骤，并解释造成上述结果的可能原因。
四、（5）以合成氨催化剂为例简述催化剂研发过程的几个主要步骤。
五、（5分）将下列催化剂与所催化的化学反应用线连结起来
六、（7分）画出TiO2光催化金属改性的原理示意图，简述其基本原理及在工程上应用主要需解决的问题。
（图1：Al2O3吡啶吸附红外表征实验）（图2：SiO2-Al2O3吡啶吸附红外表征实验）
三、（5分）在Pt/γ-Al2O3（卤化）（注：卤化利用Cl-，F-等取代氧化铝中的OH基而使酸性增加）催化剂上进行的反应如下反应：
主反应：
副反应：
请问：
（1）主反应中各步反应的类型，所需催化功能。
（2）催化剂的类型，催化剂中各组分的作用。
4、对于半导体催化剂ZnO引入少量的Al3+后，费米能级出现A：下降；B：上升；C：不发生变化。
5、催化剂焙烧温度的确定依据下列哪种方式更好些A：热分析实验结果；B干燥温度；C氢氧化物分解温度。
6、对于贵金属负载型催化剂，金属晶粒粒径大小对催化性有很大影响，在同样的热处理条件下列哪种制备方法金属的粒径更小，分散性更好A：浸渍法；B：离子交换法C：两种方法几乎没区别
说明：请将标明题号，解答过程写在答题纸上，本试卷共十一道题（共4页）（考试时间120分钟）
一、选择填空题（每道小题1分本题共计20分）
1、Pt（111）-2×2-O2表示的含义为。A：氧的排列与底层结构一样；B：氧在Pt[111]面上排列的单胞为底层结构的两倍；C：氧在Pt[111]面上排列的单胞为底层结构的四倍。
3、半导体ZnO在氧气吸附之后电导比未吸附前低，现用ZnO作为CO氧化催化剂，反应时催化剂的电导增加。请问（1）若O2的吸附为控制步骤时，（2）若CO的吸附为控制步骤时，分别提出增加催化剂的活性的措施。
4、如下图1、图2分别表示Al2O3和SiO2-Al2O3的吡啶吸附脱附测定表面酸性实验过程。请结合图中的红外数据，说明这两种催化剂表面的酸性情况并指数酸的种类（B酸，L酸）
17、络合催化过程中的活化方式之一的氧化加成使中心金属离子发生A：配位数增加，氧化态增加；B：配位数增加，氧化态减小；C二者都减小。
18、X、Y型分子筛的区别在于A：分别由α、β笼构成；B：是否有八面沸石结构；C：硅铝比不同。
19、TPD、TEM、SEM、XPS、XRD，IR作为催化剂表征手段，能提供催化剂表面元素价态和晶体物相的两种表征方法是A：TPD、TEM；B：XPS，XRD；C：SEM、IR。
2、均匀沉淀法制备催化剂过程中，通过如下方式实现的A：沉淀剂直接加入到待沉淀溶液中；B：待沉淀溶液直接加入到沉淀剂溶液中；C：待沉淀剂与沉淀剂母体充分混合，调节温度，使沉淀剂母体加热分解转化为沉淀剂。
3、对于负载型金属催化剂来说，为获得高分散微晶金属催化剂，在制备过程中，通过对负载在载体上的金属氧化物还原过程控制来获得最佳的金属粒径是十分重要的方法。下列哪种操作过程是正确的A：在中低温下利用还原气体进行还原，还原气体的空速相对较高。B：加入一些水蒸气，同时升高还原温度，并在低空速下使还原气体充分与氧化物接触；C：还原并先用N2气先尽量催化剂中水分吹走，在不发生烧结的情况下尽量提高还原温度，同时加大还原气空速。
为活性中心，按Langmuir吸附模型，推导（1）为控制步骤的动力学方程
十、（10分）
BET公式中 Vm的含义是什么？设计并推导出求催化剂比表面的计算公式。
十一（5分）现将95%的TiO2与5%ZnO组成复合氧化物催化剂，请利用Tanable模型判断催化剂表面酸性情况并画出模型结构图。（已知：在TiO2中Ti配位数是6，氧的配位数3；在ZnO中Zn配位数是4，氧的配位数是4）
20、络合催化中的18规则是指A：中心过渡金属最多可容纳18个价电子；B：配位体本身的电子数；C：中心金属与配位体价电子总和。
二、应用题（20分每题5分）
1、用CO来测定二种催化剂（A和B）的镍表面。已知CO在A催化剂上吸附态为Ni=C-O，在B催化剂上的镍的吸附态为 ，测定所耗CO体积VA=VB。试求SA/SB（分别为A、B催化剂中镍比表面积）
10、金属的能带理论认为过渡金属和贵金属具有较高的催化性能与d空穴的多少有关。经磁矩测试Fe、Co、Ni d空穴分别为2.2，1.7，0.6，适合加氢作为加氢的催化剂为
A：Fe；B：Ni；C：Co
11、按Boudart等人总结归纳Ni-Cu合金催化剂出现结构敏感的催化过程可能是A：C-C键断裂；B：C-H键断裂；C：H-H键断裂。
12、Langmuir吸附模型与BET吸附模型中是单分子吸附的是A：Langmuir；B：BET；C：都不是。
13、非晶态催化剂在催化选择性加氢过程中表现出较高的活性和选择性，但使用非晶态催化剂时应注意的问题是。A：反应温度不宜过高；B：反应压力不宜过高；C：反应时间不应过长。
14、工业催化剂为适应反应工程的要求制成各种形状，有圆柱形，环形，球形，网状，粉末，及不规则形状（如三叶草，等）。对流化催化裂化过程，适合的催化剂形状应当是A：三叶草形，或蜂窝形；B：；圆柱形，丝网形，C：细粒或微球形。
2、用NO和CO为分子探针研究Pt-Ru催化剂中Ru加入的作用，在IR上测得：
（1）随Ru%增加，NO吸收峰（~1800cm-1）相对于CO吸收峰（~2070cm-1）强度增加；
（2）随Ru%增加NO吸收峰的位置向高波数位移；（3）CO谱带随Ru%增加强度变弱；（4）CO峰随Ru%增加向低波数位移。根据以上四点，试分析Ru的助催化作用（画出电子转移简图。
7、加氢脱硫催化剂大部分的活性相是过渡金属硫化物的主要原因是A：金属与硫之间键相对较弱，同时硫电负性比氧小而原子半径大；B：硫化物有很好的稳定性，同时又不会引入其它杂质；C：硫化物加氢所需要的外加能量比氧化物低。
8、利用固体酸的吡啶-TPD曲线可以判断固体酸A：酸强度；B：酸量；C：酸的类型
9、过渡金属逸出功与有很好的关联性。A：电离能；B：生成焓；C：电负性
七、（8分）半导体ZnO在氧气吸附之后电导比未吸附前低，现用ZnO作为CO氧化催化剂，反应时催化剂的电导增加。请问（1）若O2的吸附为控制步骤时，（2）若CO的吸附为控制步骤时，分别提出增加催化剂的活性的措施。
八、(5分)丙烷芳构化是催化研究的热点之一，现在拟采用钠型丝光沸石制备稀土镧型丝光沸石，要求含有大量L酸的同时应有少许的B酸。（1）请写出制备过程（2）画出上述所制备催化剂的吡啶吸附红外谱图并标出L酸和B酸的相对位置。
15、在催化氧化过程中经常用到钙钛矿催化剂，现在一般催化剂中所指的钙钛矿ABO3中A、所代表的含义是A：A=Ca2+，B=Ti4+；B：A=稀土（特别是La3+）；B=过渡金属（M3+）；C：A=非金属（P5+），B=碱土金属（Mg2+）
16、如果催化剂因积炭而发生失活所需时间很长，达到一年以上，这时一般采用烧炭再生方式从工程化角度更为合理A：固定床；B：滴流床；C：流化床。
用Pt-Sn/γ-Al2O3（卤化）代替Pt/γ-Al2O3（卤化Fra Baidu bibliotek后活性、选择性均提高。试指出主反应可能的控制步骤，并解释造成上述结果的可能原因。
四、（5）以合成氨催化剂为例简述催化剂研发过程的几个主要步骤。
五、（5分）将下列催化剂与所催化的化学反应用线连结起来
六、（7分）画出TiO2光催化金属改性的原理示意图，简述其基本原理及在工程上应用主要需解决的问题。
（图1：Al2O3吡啶吸附红外表征实验）（图2：SiO2-Al2O3吡啶吸附红外表征实验）
三、（5分）在Pt/γ-Al2O3（卤化）（注：卤化利用Cl-，F-等取代氧化铝中的OH基而使酸性增加）催化剂上进行的反应如下反应：
主反应：
副反应：
请问：
（1）主反应中各步反应的类型，所需催化功能。
（2）催化剂的类型，催化剂中各组分的作用。
4、对于半导体催化剂ZnO引入少量的Al3+后，费米能级出现A：下降；B：上升；C：不发生变化。
5、催化剂焙烧温度的确定依据下列哪种方式更好些A：热分析实验结果；B干燥温度；C氢氧化物分解温度。
6、对于贵金属负载型催化剂，金属晶粒粒径大小对催化性有很大影响，在同样的热处理条件下列哪种制备方法金属的粒径更小，分散性更好A：浸渍法；B：离子交换法C：两种方法几乎没区别
说明：请将标明题号，解答过程写在答题纸上，本试卷共十一道题（共4页）（考试时间120分钟）
一、选择填空题（每道小题1分本题共计20分）
1、Pt（111）-2×2-O2表示的含义为。A：氧的排列与底层结构一样；B：氧在Pt[111]面上排列的单胞为底层结构的两倍；C：氧在Pt[111]面上排列的单胞为底层结构的四倍。
3、半导体ZnO在氧气吸附之后电导比未吸附前低，现用ZnO作为CO氧化催化剂，反应时催化剂的电导增加。请问（1）若O2的吸附为控制步骤时，（2）若CO的吸附为控制步骤时，分别提出增加催化剂的活性的措施。
4、如下图1、图2分别表示Al2O3和SiO2-Al2O3的吡啶吸附脱附测定表面酸性实验过程。请结合图中的红外数据，说明这两种催化剂表面的酸性情况并指数酸的种类（B酸，L酸）
17、络合催化过程中的活化方式之一的氧化加成使中心金属离子发生A：配位数增加，氧化态增加；B：配位数增加，氧化态减小；C二者都减小。
18、X、Y型分子筛的区别在于A：分别由α、β笼构成；B：是否有八面沸石结构；C：硅铝比不同。
19、TPD、TEM、SEM、XPS、XRD，IR作为催化剂表征手段，能提供催化剂表面元素价态和晶体物相的两种表征方法是A：TPD、TEM；B：XPS，XRD；C：SEM、IR。
2、均匀沉淀法制备催化剂过程中，通过如下方式实现的A：沉淀剂直接加入到待沉淀溶液中；B：待沉淀溶液直接加入到沉淀剂溶液中；C：待沉淀剂与沉淀剂母体充分混合，调节温度，使沉淀剂母体加热分解转化为沉淀剂。
3、对于负载型金属催化剂来说，为获得高分散微晶金属催化剂，在制备过程中，通过对负载在载体上的金属氧化物还原过程控制来获得最佳的金属粒径是十分重要的方法。下列哪种操作过程是正确的A：在中低温下利用还原气体进行还原，还原气体的空速相对较高。B：加入一些水蒸气，同时升高还原温度，并在低空速下使还原气体充分与氧化物接触；C：还原并先用N2气先尽量催化剂中水分吹走，在不发生烧结的情况下尽量提高还原温度，同时加大还原气空速。