催化化學習題及答案

1、一、基本概念題1. 催化劑的比活性：催化劑的比活性是相對于催化劑某一特定性質(zhì)而言的活性。例如：催化劑每m2的活性。2. 催化劑的選擇性：催化劑有效地加速平行反應或串聯(lián)反應中的某一個反應的性能。3. 催化劑的機械強度：固體催化劑顆粒抵抗摩擦、沖擊和本身的質(zhì)量以及由于溫變、相變而產(chǎn)生的應力的能力，統(tǒng)稱為催化劑的機械強度。4. 催化劑的密度：實際催化劑是多孔體，成型的催化劑粒團體積包括顆粒與顆粒之間的空隙v隙、顆粒內(nèi)部實際的孔所占的體積v孔和催化劑骨架所具有的體積v真，即v堆v隙+v孔+v真。（a）堆密度；（量筒）（b）顆粒密度；（壓汞法）（c）真密度（氦氣法）5. 催化劑的比表面：通常以1g催化劑

2、所具有的總表面積m2/g6. 催化劑的比孔容：1g多孔性固體催化劑顆粒內(nèi)部所有孔道的總體積。ml/g7. 催化劑的孔隙率：多孔性固體催化劑顆粒內(nèi)部所有孔道的總體積占催化劑顆粒體積的百分數(shù)。8. 催化劑的孔分布：除了分子篩之外，一般催化劑中的孔道直徑大小不一。不同大小的孔道占總孔道的百分數(shù)稱為孔分布。不同范圍的孔徑(r>200nm稱大孔，r10nm微孔，r為10200nm過渡孔) 有不同的測定方法。9. 催化劑的平均孔半徑：一般固體催化劑(分子篩除外)中孔道的粗細、長短和形狀都是不均勻的，為了簡化計算，可以把所有的孔道都看成是圓柱形的孔，并假定其平均長度為l，平均半徑為r。10. 催化劑中

3、毒：催化劑在使用過程中，如果其活性的衰退是由于反應介質(zhì)中存在少量雜質(zhì)，或是由于催化劑在制備時夾雜有少量雜質(zhì)而引起的，則稱為催化劑的中毒。11. 催化劑的壽命：催化劑在實際反應條件下，可以保持活性和選擇性的時間稱為催化劑的壽命。12. 催化劑的活化：催化劑在投入實際使用之前，經(jīng)過一定方法的處理使之變?yōu)榉磻璧幕罨瘧B(tài)的過程。13. 轉(zhuǎn)化數(shù)：單位活性中心在單位時間內(nèi)進行轉(zhuǎn)化的反應分子數(shù)14. 轉(zhuǎn)化率：反應物在給定的反應條件下轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和副產(chǎn)品的百分數(shù)15. 產(chǎn)率：反應產(chǎn)物的量相對于起始反應物總量的百分數(shù) 產(chǎn)率、選擇性和轉(zhuǎn)化率三者的關系為：產(chǎn)率選擇性*轉(zhuǎn)化率16. 時空產(chǎn)率：催化反應中，反應物在單位

4、時間內(nèi)通過單位體積的催化劑所得某一產(chǎn)物的量。17. 空速：單位時間內(nèi)通過單位體積(或質(zhì)量)催化劑的反應物體積(或質(zhì)量)。單位：時間-1 （ghsv）18. 化學吸附：在吸附劑(催化劑)與吸附物(反應物)之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的吸附。19. 覆蓋率：催化劑表面被反應物分子吸附后。固體表面被覆蓋的百分數(shù)。 20. 轉(zhuǎn)換頻率：(tof）每個表面原子在單位時間內(nèi)的活性。21. 催化裂化：催化裂化是指石油的高沸點餾份（重質(zhì)油）在催化劑存在下裂化為汽油、柴油和裂化氣的過程。22. 催化重整：催化重整是指在催化劑存在下使原油蒸餾所得的輕質(zhì)油餾份轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓紵N的高辛烷值汽油并副產(chǎn)液化石油氣和氫氣的過程，這過程包

5、括異構(gòu)化、環(huán)化脫氫等反應。23. 加氫處理：加氫處理是加氫除去石油餾份中的s，n和o的過程，主要應用于催化重整和催化裂化的原料的脫硫和脫氫以利進一步加工。二、填空題1. 在評價一個催化劑時，通常認為有四個最重要的因素，它們分別是： 活性 ，選擇性， 壽命 與價格。2在多組分固體催化劑中，各種組分起作不同的作用，大體分為三類，它們是 活性組分 、 載體 和助催化劑 。3. 按照催化應體系物相的均一性分類，包括 均相催化 ， 多相催化 和 酶催化。4. 金屬元素的單質(zhì)結(jié)構(gòu)形式有立方面心， 立方體心， 六方堆積 。5. 實驗室反應器按操作方法可分為兩大類，一類是 間歇式 ，一類是 連續(xù)式 。6. 催

6、化劑的壽命曲線一般可分三個部分： 成熟期 ， 穩(wěn)定期 ， 衰老期 。7. n型氧化物的電導由導帶 中的 電子數(shù) 決定；而p型氧化物的電導則由價帶 中的 空穴數(shù) 所決定。8根據(jù)吸附劑與吸附質(zhì)的作用力不同，將吸附分為 物理吸附 和化學吸附兩類，化學吸附按活化能大小又可分為 活化吸附和 非活化吸附。9物理吸附可以達到多層吸附；而化學吸附只能為 單層 吸附。10金屬鹽的沉淀過程分三階段進行，即過飽和 、成核 和長大。11. 催化劑經(jīng)過一定處理又恢復了活性，這一過程稱為催化劑的 再生 。14. 反應前后，鍵能和由大變小則 吸熱 ，由小變大則 放熱 。15. 根據(jù)吸附質(zhì)與吸附劑之間的電子云分配不同，吸附鍵

7、可分為共價鍵 ， 離子鍵 和， 極性鍵 。16. 影響不同晶面暴露的比例的因素有二：一是 動力學 ，另一是 熱力學 17. 物理吸附的作用力是范德華力 ，化學吸附作用力是價鍵力 ；物理吸附是 非 選擇性的，化學吸附是 有 選擇性的。18. 影響吸附質(zhì)與吸附劑之間化學作用力主要因素有 電子因素 和 幾何因素 。20. 在催化劑制備中，將氧化物分散于大表面積載體的方法有 沉淀 、吸附、離子交換 和 浸漬。22. 催化劑失活的化學原因主要有 結(jié)焦 、金屬污染 和 毒物吸附 。23. 催化劑的常用制備方法有 浸漬法 、 沉淀法 、 離子交換法 、 混合法 、 熱熔融法 、 錨定法 及其他方法。24.

8、分子篩催化劑的擇形催化作用有 反應物 擇形催化、 過渡態(tài)限制 擇形催化、 產(chǎn)物 擇形催化和 分子交通控制 擇形催化。三、是非題1. 催化劑能夠影響平衡常數(shù) （非）2. 催化劑存在下，k正的增加倍數(shù)大于k逆。（非）3. 加速反應但不參加反應者非催化劑。（是）4. 凡是多相催化過程，至少有一個反應物在催化劑表面吸附。 （是）5. 物理吸附部是放熱的，化學吸附總是吸熱的。（非）6. 載體使催化劑增大了活潑表面，降低了它對毒物的敏感性。（是）7. 物理吸附熱通常比化學吸附熱大。（非）8. 化學吸附具有選擇性。（是）9. 反應前后，鍵能和由大變小則吸熱，由小變大則放熱。（是）10. 氧總是以負離子的形式

9、化學吸附。（是）11. 化學吸附是單層吸附。（是）12. 表征一個催化劑的活性是指在給定的條件下，定量地測定一個催化劑促進某種化學轉(zhuǎn)化的能力。（是）13. 載體的最重要功能是分散活性組分，使活性組分保持大的表面積。（是）14. 催化劑煅燒時會使平均孔徑增大。（是）15. 均相催化中，質(zhì)量傳遞過程在動力學上占重要地位。（非）16. bet方程是基于多分子層吸附理論模型。（是）17. 離子交換法比沉淀法可制得更高含量的金屬負載型催化劑。（非）18. 吸附等溫線是在恒定溫度下飽和吸附量與被吸附氣體壓力的關系曲線。（非）19. 氮吸附法適用于半徑為1.520nm的孔徑測定。（是）20. 在沉淀法制備催

10、化劑時以尿素代替常用的堿是為了得到顆粒大小寬分布的催化劑。（非）21. 合成氨反應中，硫化氫對鐵催化劑的中毒是可逆中毒。（非）三、簡答題1.多相催化反應通常包括哪個連續(xù)的步驟？（1） 反應物分子從氣流中向催化劑表面和孔內(nèi)擴散；（2） 反應物分子在催化劑內(nèi)表面上吸附；（3） 吸附的反應物分子在催化劑表面上相互作用或與氣相分子作用進行化學反應；（4） 反應產(chǎn)物自催化劑內(nèi)表面脫附；（5） 反應產(chǎn)物在孔內(nèi)擴散并擴散到反應氣流中去。2. 試比較物理吸附與化學吸附。物理吸附是借助分子間力，吸附力弱，吸附熱?。?-20kj/mol），且是可逆的，無選擇性，分子量越大越容易發(fā)生?；瘜W吸附是借助于化學鍵力，遵從

11、化學熱力學和化學動力學的傳統(tǒng)定律，具有選擇性特征，吸附熱大（40-800kj/mol），一般是不可逆的，尤其是飽和烴分子的解離吸附。3. 固體表面發(fā)生化學吸附的原因是什么？表面反應與化學吸附的關系是什么？發(fā)生化學吸附的原因，是由于位于固體表面的原子具有自由價，這些原子的配位數(shù)小于固體內(nèi)原子的配位數(shù)，使得每個表面原子受到一種內(nèi)向的凈作用力，將擴散到其附近的氣體分子吸附形成化學鍵化學吸附是表面反應的前提?；瘜W吸附的表面物種在二維的吸附層中并非靜止不動的，只要溫度足夠高，它們就成為化學活性物種，在固體表面遷移，隨之進行化學反應。表面反應要成功進行，就要求化學吸附不宜過強，也不能過弱。4. 簡述為了說

12、明吸附熱隨遮蓋率而下降的原因：答:（1）表面不均勻性；（2）吸附種之間的相互作用；（3）使用固體中不同的電子能級。5. 請簡要敘述沸石結(jié)構(gòu)的四個層次第一個結(jié)構(gòu)層次：硅氧四面體和鋁氧四面體第二個結(jié)構(gòu)層次：由硅氧四面體或鋁氧四面體通過氧橋聯(lián)結(jié)成的環(huán)第三個結(jié)構(gòu)層次：氧環(huán)通過氧橋相互聯(lián)結(jié)，形成具有三維空間的多面體，即“籠”第四個結(jié)構(gòu)層次：籠與籠之間結(jié)合形成分子篩6.請按tio4四面體畫出六元環(huán)結(jié)構(gòu)7. 3a、4a和5a分子篩都是a型分子篩嗎？它們的孔徑大小分別為多少？其結(jié)構(gòu)中的陽離子分別是什么？是。3a：0.3nm 鉀離子；4a：0.4nm 鈉離子；5a：0.5nm 鈣離子。8. x型和y型分子篩的結(jié)

13、構(gòu)一樣嗎？它們的區(qū)別在哪里？其硅鋁比分別是多少？不一樣。區(qū)別在于硅鋁比不同。x型si/al為1-1.5；y型si/al為1.5-3.0。9. 簡述分子篩的主要四種催化作用（1）酸催化；（2）擇形催化；（3）雙功能催化；（4）催化氧化10. 分子篩擇形催化有哪四種不同形式（1）反應物的擇形催化；（2）產(chǎn)物的擇形催化；（3）過渡狀態(tài)限制的擇形催化；（4）分子交通控制的擇形催化11. 什么是d帶空穴？它與金屬催化劑的化學吸附和催化性能之間的關系式什么？金屬的d帶中某些能級未被充滿，可看作d帶中的空穴，稱為“d帶空穴”。有d帶空穴，就能與被吸附的氣體分子形成化學吸附鍵，生成表面中間物種，具有催化性能。

14、d帶空穴愈多，末配對的d電子愈多，對反應分子的化學吸附也愈強。 催化劑的作用在于加速反應物之間的電子轉(zhuǎn)移，這就要求催化劑既具有接受電子的能力，又有給出電子的能力。過渡金屬的d空穴正是具有這種特性，然而對一定的反應，要求催化劑具有一定的d空穴，而不是愈多愈好12. 什么是d特性百分數(shù)？它與金屬催化劑的化學吸附和催化活性有什么關系。d特性百分數(shù)（d%）：雜化軌道中d原子軌道所占的百分數(shù)。d%越大化學吸附能力越強。但從活化分子的能量因素考慮，要求化學吸附既不太強，也不要太弱。吸附太強導致不可逆吸附，吸附太弱則不足以活化反應分子，所以要求d有一定范圍。廣泛應用的加氫催化劑主要是周期表中的第四、五、六周

15、期的部分元素，它們d差不多都在4050范圍內(nèi)。13. 什么是幾何對應理論，又稱為什么？來解釋什么？要求催化劑原子和反應物分子結(jié)構(gòu)在幾何尺寸上接近的理論稱之為幾何對應理論。14. 舉例說明什么是結(jié)構(gòu)非敏感反應和結(jié)構(gòu)敏感反應。一類是涉及h-h、ch或o-h鍵的斷裂或生成的反應，它們對結(jié)構(gòu)的變化、合金化的變化、金屬性質(zhì)的變化，敏感性不大，稱之為結(jié)構(gòu)非敏感性反應。（eg：環(huán)丙烷在金屬鉑上加氫開環(huán)生成丙烷的反應：用負載于al2o3或sio2上的pt微晶（11.5 nm, d»1) 催化劑；與用大單晶pt(無分散，d»0)作為催化劑；所有的反應轉(zhuǎn)換頻率都是相同的。）另一類是涉及c-c、

16、n-n或c-o鍵的斷裂或生成的反應，對結(jié)構(gòu)的變化、合金化的變化或金屬性質(zhì)的變化敏感性較大，稱之為結(jié)構(gòu)敏感反應。（eg：合成氨反應在使用不同金屬顆粒大小時其轉(zhuǎn)換頻率（vt）不相同。表明合成氨反應對fe金屬催化劑來說是一個結(jié)構(gòu)敏感反應。）15.催化劑的穩(wěn)定性：根據(jù)催化劑的定義，催化劑在反應前后的性質(zhì)是不變的。但是實際上，催化劑在使用過程中、其活性和選擇性都會逐漸下降，影響催化劑穩(wěn)定性的原因是各種各樣的，催化劑的穩(wěn)定性可分為： (a) 耐熱穩(wěn)定性：一種良好的催化劑，應能在高溫苛刻的反應條件下長期具有一定水平的催化性能。這就要求催化劑在劇烈放熱或吸熱的反應過程中有良好的導熱性能：有較高的 熱容量，有在

17、較寬溫度范圍內(nèi)的耐熱性。 (b) 抗毒穩(wěn)定性：催化劑對少量雜質(zhì)毒化的抵制能力稱為催化劑的抗毒穩(wěn)定性。各種催化劑對各種雜質(zhì)有不同的抗毒穩(wěn)定性。同一種催化劑對同一種雜質(zhì)在不同的反應條件下，也有不同的抗毒穩(wěn)定性。 (c) 活性組分的流失：催化劑組成中的某個或某些活性組分，在長期使用過程中發(fā)生升華或發(fā)生化學反應、形成有一定蒸氣壓的化合物而逐漸流失，致使催化劑的功能下降，謂活性組分的流失。16. 助催化劑：（助劑，促進劑）本身無活性或活性較小，加入少量后，可大大提高cat的活性、選擇性、壽命、穩(wěn)定性等性能的物質(zhì)。它又可以區(qū)分為： a:結(jié)構(gòu)性助劑：改變活性組分的物理性能。b:調(diào)變性（電子性）助劑：改變活性

18、組分的電子結(jié)構(gòu)（化學性能）來提高活性組分的活性和選擇性等的物質(zhì)。 c:晶格缺陷性助劑：使活性相原子排列無序化，從而使活性物質(zhì)微晶間形成更多的晶格缺陷，產(chǎn)生了新的活性中心，使活性提高的物質(zhì)。 d:擴散性助劑：改善催化劑的孔結(jié)構(gòu)，改變催化劑的擴散性能。如加入硝酸鹽、碳酸鹽或有機物，使之在焙燒時分解而在cat 中形成孔，提高體相內(nèi)活性組分的利用率。17. 制備pt/g-al2o3催化劑時，采用什么方法可使pt更多地分散在載體的孔內(nèi)，并簡述其制備原理？答：采用競爭吸附的方法來制備，因為氯鉑酸吸附很快，其擴散進載體孔內(nèi)是速率控制步驟，通過將鹽酸加入氯鉑酸溶液中，利用鹽酸與氯鉑酸對載體吸附部位的競爭性吸附

19、，從而驅(qū)使鉑深入顆粒內(nèi)部，從而達到制備目的催化劑。18. 請簡述raney鎳催化劑的制備方法其過程答：制備采用浸取法，其制備過程為：將ni 與al制成ni-al合金并磨碎，再用堿液（20% naoh）浸出其中的al，接著用蒸餾水洗去堿液，最后得到的raney 鎳貯存在蒸餾水中備用。19. 載體：催化劑中主催化劑和助催化劑的分散劑，粘合劑和支撐體。a:分散作用b:穩(wěn)定化作用c:支撐作用d:傳熱和稀釋作用e:助催化作用四、問答題一、下圖是合成氨反應的催化過程，請畫圖表示出n2分子在fe表面的吸附過程？并指出什么代表化學吸附活化能，解吸活化能，物理吸附熱，化學吸附(反應)熱，n2的離解能？參考答案：

20、ea:化學吸附活化能ed= ea+ qc: 解吸活化能qp: 物理吸附熱qc: 化學吸附(反應)熱dh-h: h2的離解能二、如圖解釋wo3氫還原行為中的溢流現(xiàn)象，并說明什么是給體相，什么是受體相？并解釋在sno2-sb2o4催化劑上異丁烯氧化反應中氧的溢流作用。參考答案：1. 氫分子并不直接與wo3反應，但在pt存在時，氫解離吸附成氫原子，氫原子沿表面移動，遇水變成質(zhì)子并釋放出一個電子，質(zhì)子在水的薄膜中移動，遇到wo3反應，生成藍色的hxwo3。溢流作用是指在一相（給體相）表面上吸附或產(chǎn)生的活性物種（溢流子）向另一個在同樣條件下并不能吸附或產(chǎn)生該活性物種的相（受體相）表面上遷移的過程。本題中

21、給體相是pt，受體相是wo3。2. 在催化異丁烯氧化反應中，sno2對烴起到催化作用，當反應按還原氧化機理進行時，在表面建立了被還原的sno2的穩(wěn)定態(tài)，它的供氧速度決定了總反應速度。引入sb2o4后，氧容易在其表面上解離并通過溢流作用移動到sno2表面上，加強了晶格氧的供給，使還原態(tài)的活性中心呈最佳濃度，提高了反應活性和選擇性。三、請列舉幾種常用固體催化劑表面酸堿性的分析方法，如酸堿指示劑法、程序升溫脫附法和紅外光譜法，并指出各自的優(yōu)缺點。參考答案：四、列舉出三種以上的催化劑制備方法，并說明其制備過程與特點。參考答案：1. 沉淀法 浸漬法 混合法 離子交換法 熱熔融法 錨定法 2. 沉淀法借助

22、于沉淀反應，用沉淀劑將可溶性的催化劑組分轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶化合物。經(jīng)過分離、洗滌、干燥和焙燒成型或還原等步驟制成催化劑。工業(yè)上所用的催化劑絕大多數(shù)是金屬氧化物或非金屬氧化物或金屬。常以硝酸鹽或有機酸鹽溶液與沉淀劑反應生成沉淀，經(jīng)過一系列后續(xù)處理制得催化劑。沉淀法分為共沉淀、均勻沉淀、分步沉淀和浸漬沉淀法。浸漬法是將含有活性組分（或連同助催化劑組分）的液態(tài)（或氣態(tài)）物質(zhì)浸載在固態(tài)載體表面上。通常是將載體浸入可溶性而又易熱分解的鹽溶液(如硝酸鹽、醋酸鹽或銨鹽等)中進行浸漬，然后干燥和焙燒。由于鹽類的分解和還原，沉積在載體上的就是催化劑的活性組分。其分為過量浸漬法、等量浸漬法、多次浸漬法、浸漬沉淀法。五、闡

23、述分子篩的四級結(jié)構(gòu)單元，并詳細說明分子篩的擇型催化作用。參考答案：1.四級結(jié)構(gòu)（可以用語言敘述）2. （1）反應物擇形催化 （2） 產(chǎn)物的擇形催化 （3）過渡態(tài)限制的選擇性（4）分子交通控制的擇形催化 六、實驗發(fā)現(xiàn)ni的三種晶面的乙烯加氫活性是：（1 1 0）>（1 0 0）>（1 1 1）。請用巴士金多位理論（幾何對應理論）來解釋說明。參考答案： 由計算可以看出： 乙烯在nini間距離為0.35lnm上吸附較難，形成的鍵造成分子內(nèi)的張力較大，是一種弱吸附。在nini間距離為0.2489nm時乙烯吸附較容易，是一種強吸附。在多相催化反應中，只有吸附熱較小，吸附速度快，并且能使反應分

24、子得到活化的化學吸附，才顯示出較高的催化活性。所以，(110)>(100)>(111)。七、請如圖說明過渡金屬氧化物催化劑在催化烴類氧化反應中的氧化還原機理，并說明在氧化物表面上各種氧物種之間平衡關系，以及它們中的親電氧物種和親核氧物種在催化氧化中的作用。參考答案：1. 過渡金屬氧化物催化劑在催化烴類氧化反應中，反應產(chǎn)物中的氧常常不是直接來自氣相中氧，而是來自金屬氧化物中的晶格氧，氣相中的氧只是用來補充催化劑在反應中消耗的晶格氧。2. 在催化劑表面上氧的吸附形式有：電中性的氧分子物種（o2）ad，和帶負電荷的氧離子物種（o2-，o-，o2-）。在催化氧化過程中，氧化物表面吸附的氧分

25、子接受固體中的電子形成富電子的氧物種，o2-和o-，并在較高溫度下氣/固界面的o-可以第二次得到電子形成o2-離子而結(jié)合到氧化物的表面中。3. 強親電性的o2-和o-物種進攻有機分子中電子密度最高的部分進行親電加成形成過氧或環(huán)氧化合物，并且進一步發(fā)生斷裂而使烴分子降解。起始，烯烴形成飽和醛，而芳烴形成相應的酸酐；但在高溫時，高反應性的飽和醛迅速發(fā)生全氧化。晶格氧離子o2-是親核試劑，它沒有氧化性質(zhì)。但它們可以通過親核加成插入到烴類分子缺電子的位置上，導致選擇性氧化，這種方式生成的含氧化合物的類型取決于碳氫化臺物活化的途徑，即反應物分子與催化劑表面活性中心之間形成的中間態(tài)結(jié)構(gòu)。八、請寫出rhcl

26、(pph3)3催化wilkinson 氫化反應 ( hydrogenation)過程的反應方程式，并如圖詳細說明每步的催化反應機理與類型。參考答案：九. 寫出理想吸附模型-langmuir模型的假設條件，并寫出（1）簡單的langmuir吸附脫附速率方程和吸附等溫式；（2）解離式langmuir吸附脫附速率方程和吸附等溫式；（3）競爭吸附的langmuir吸附脫附速率方程和吸附等溫式。1. 1）吸附劑的表面是均勻的，各吸附中心的能量相同。2）吸附粒子間的相互作用可以忽略。3）吸附粒子與空的吸附中心碰撞才有可能被吸附，吸附是單層的。2.（1）簡單的langmuir吸附脫附速率方程和吸附等溫式；

27、（2）解離式langmuir吸附脫附速率方程和吸附等溫式； （3）競爭吸附的langmuir吸附脫附速率方程和吸附等溫式。 十、請依據(jù)以下反應原理來解釋n2o分解反應中p -型催化劑的活性高于n-型催化劑。參考答案：速控步驟中，o-將電子轉(zhuǎn)移給p-型半導體催化劑、或n-型半導體催化劑，并且電子是進入p-型半導體的e受，或進入n-型半導體的ev上。p-型半導體中，o-的電子轉(zhuǎn)移，會使體系空穴數(shù)減少，高價離子如ni3+減少，使得體系能量降低，得到穩(wěn)定。n-型半導體中，o-的電子轉(zhuǎn)移使體系的電子數(shù)增多，低價離子如zn0，zn+增多，體系更容易給出電子，導致體系能量增高，而不穩(wěn)定。因此，p -型催化劑

28、的活性高于n-型催化劑。五、計算題1、請寫出b.e.t.方程的數(shù)學表達式，并計算下面硅膠樣品的比表面積（用液氮來測硅膠的比表面，通過利用對p/p0作圖測得斜率=13.85×10-3cm-3，截距=0.15 ×10-3 cm-3，硅膠樣品量為0.83g，am = 0.162 nm2）。參考答案：1. bet方程為 v吸附量；p吸附時的平衡壓力；p0吸附氣體在給定溫度下的飽和蒸氣壓；vm表面形成單分子層所需要的氣體體積；c為與吸附熱有關的常數(shù)。2. 用實驗測出不同的相對壓力p/p0（0.050.35）下所對應的一組平衡吸附體積v；由作圖法得直線方程，截距為1/vmc，斜率為(c

29、 - 1)/vmc。vm=1/(斜率+截距)。 ag=(71/22400) ×6.02 ×1023 ×16.2 ×10-20/0.83=373m2.g-13. 用hg-he法測某催化劑重量w = 4g時, 若已知容器容積v = 60.00cm3, 測定充he和充汞體積分別為vhe = 59.5cm3和vhg = 59cm3。求該催化劑的骨架密度r骨架、顆粒密度r顆粒、孔容v孔、比孔容vp和孔隙率q?參考答案： (1) 由 r骨架 = w / (v-vhe) = 4/(60.00-59.5) = 8 g / cm3 （2） r顆粒 = w / (v-vhg

30、) = 4/ (60.00-59.00) = 4 g / cm3 (3) v孔 = vhe- vhg = 59.50-59.00 =0.50 cm3(4) vp = (vhe- vhg)/ w = (59.5-59.00)/4 =0.125 cm3 / g (5) q = (vhe- vhg) / (v-vhg) = (59.50-59. 00)/ (60.00-59.00) = 0.5 4. 工業(yè)上生產(chǎn)環(huán)氧乙烷是用空氣氧化乙烯來實現(xiàn)，通常使用的催化劑為ag / a-al2o3。請你說明催化劑ag / a-al2o3中各組分所起的作用，以及選擇的理由。若此催化反應是在固定床上進行， 在反應乙烯

31、累積進樣量為500 mol后，累計獲得了325 mol 環(huán)氧乙烷， 25 mol 二氧化碳，殘余乙烯為60 mol. 請計算此反應乙烯的轉(zhuǎn)化率, 環(huán)氧乙烷的選擇性參考答案： 催化劑中ag 為催化活性組分， a-al2o3作載體。 由于乙烯空氣氧化制環(huán)氧乙烷反應中，存在中間氧化產(chǎn)物環(huán)氧乙烷進一步氧化生成二氧化碳的副反應.，如果選用氧化活性非常高活性金屬,則易發(fā)生深度氧化副反應。因此，在此催化反應中，一般選用氧化活性比較弱的ag作為活性組分；此外，選用比表面積很小的a-al2o3作載體, 通過降低ag活性組分在載體上的分散度來進一步降低ag的氧化活性，從而達到進一步抑制深度氧化副反應, 提高中間氧

32、化產(chǎn)物環(huán)氧乙烷的選擇性。乙烯的轉(zhuǎn)化率 (%) = (500-60)/500´100% = 88.0 %環(huán)氧乙烷的選擇性(%) =325/ (500-60) ´100% =73.9 %六、選擇題1關于催化劑描述不正確的是 ( c ) a催化劑量與化學計量方程式無關b反應速度通常與催化劑量成正比c加速反應但不參加反應者也是催化劑d參加反應后催化劑會有變化但很微小2.g-al2o3是( a )a酸性載體b兩性載體c中性載體d堿性載體3.正丁烯異構(gòu)為異丁烯選用的催化劑是( c )a過渡金屬催化劑b過渡金屬氧化物催化劑c酸性催化劑d堿性氧化物催化劑4.工業(yè)上用于空氣氧化乙烯制環(huán)氧乙烷

33、的ag/a-al2o3催化劑中ag和a-al2o3分別作為( b )a主催化劑和助催化劑b主催化劑和載體c載體和主催化劑 d助催化劑和主催化劑5.合成氨催化劑fe-k2o-al2o3中對各組分作用描述正確的是( a ) afe是主催化劑，k2o是電子助催化劑，al2o3是結(jié)構(gòu)助催化劑bfe與k2o是主催化劑， al2o3是結(jié)構(gòu)助催化劑cfe是主催化劑，k2o是結(jié)構(gòu)助催化劑，al2o3是電子助催化劑dk2o是主催化劑，fe是電子助催化劑，al2o3是結(jié)構(gòu)助催化劑6. pt/al2o3重整催化劑中各組分所起的催化作用是( a )apt起脫氫催化作用，al2o3起酸催化與載體作用bpt起氧化催化作用

34、，al2o3起酸催化與載體作用cpt起脫氫催化作用，al2o3只作為載體而沒有催化作用dpt起脫氫催化作用，al2o3只起酸催化作用7.苯加氫變環(huán)己烷反應所使用的催化劑是 ( c )aal2o3bv2o5 cni/al2o3dcuo8.mgo載體是( d )a酸性載體b兩性載體c中性載體d堿性載體9.下列選項中關于物理吸附的描述正確的是：（ c ）a物理吸附前后分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化 b. 物理吸附涉及的是價鍵力c. 物理吸附熱一般較小 d. 物理吸附總是吸熱的。10.載體不可用于 ( d ) a改進催化劑的機械強度 b改變由于溫度變化引起的各種應力的能力c改變由于溫度相變引起的各種應力的能力 d改

35、變催化劑的活性組分11.關于吸附描述不正確的是 ( b )a在不同溫度下，可能不同的化學吸附機理占優(yōu)勢b盡管溫度不同，吸附層的活動性相同c吸附根據(jù)吸附劑與吸附質(zhì)的作用力不同可分為化學吸附和物理吸附d催化與化學吸附直接相關12.對氮氣有化學吸附作用的金屬是( d )aagbnacmndfe13.在過渡金屬中，下列哪種物質(zhì)的化學吸附最弱( a )a乙烷b乙烯c乙炔d苯14. 下列選項中不屬于影響co不同吸附態(tài)因素的是（ d ）a 金屬的類別 b遮蓋率 c 溫度和壓力 d 濃度15. 下述方法不是將氧化物分散于大表面積載體的方法：（ b ）a 沉淀 b 干燥 c 離子交換 d浸漬16. 孔半徑范圍在

36、1.515nm的孔現(xiàn)在稱為（ b ）a 微孔 b中間孔 c中大孔 d大孔17.根椐吸附與催化的“火山形原理”，下列說法哪一種是正確的( c ) a吸附越強，反應活性越好b吸附越弱，反應活性越好c中等吸附強度，反應活性最好d中等吸附強度，反應活性最差18.下列哪一種物質(zhì)最不易被過渡金屬活化( a )a甲烷b乙烯c乙炔d苯19.下列催化劑制備方法中，只能制備低含量金屬負載型催化劑的是( c ) a沉淀法b機械混合法c離子交換法d浸漬法20. bet方程式的導出是基于( b )a化學吸附的多分子層理論，借用langmuir的理想表面吸附模型推導出來的b物理吸附的多分子層理論，借用langmuir的理

37、想表面吸附模型推導出來的c物理吸附的單分子層理論，借用langmuir的理想表面吸附模型推導出來的d物理吸附的多分子層理論，借用freundlich的非理想表面吸附模型推導出來的21.在g-al2o3中加入少量sio2或者zro2的目的是( c )a增加g-al2o3比表面b降低g-al2o3的比表面c增加g-al2o3的熱穩(wěn)定性d降低g-al2o3的熱穩(wěn)定性22.乙烯氧化制環(huán)氧乙烷所用銀催化劑的適宜載體是( d )ag-al2o3bsio2csio2-al2o3da-al2o323.在pt-re/ g-al2o3重整催化劑中( b )apt為助催化劑，re為主催化劑， g-al2o3作載體；

38、bpt為主催化劑，re為助催化劑， g-al2o3作載體；cpt和re均為主催化劑， g-al2o3作載體；dpt和re均為主催化劑， g-al2o3作助催化劑24.下列選項中關于物理吸附描述正確的是( c )a物理吸附前后分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化b物理吸附涉及的是價鍵力c物理吸附熱一般較小d物理吸附總是吸熱的25.下列哪種金屬不與o2發(fā)生化學吸附( c )aptbnicaudag26.兩種反應物參加的多相催化反應中( b )a兩種反應物都必須發(fā)生化學吸咐b至少一種反應物發(fā)生化學吸附c至少一種反應物發(fā)生物理吸附d以上都可以27.在大多數(shù)金屬上最容易發(fā)生化學吸附的是( c )a氮氣b氫氣c氧氣d二氧化碳28.在催化劑的煅燒