催化知識考試題目題庫

1、填空題1 .在評價一個催化劑時，通常認(rèn)為有四個最重要的因素，它們分別是：活性,選擇性,壽命與價2 .流體流動涉及到流動的分布、壓力降和擴(kuò)散效應(yīng)。3 .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。4 .按照催化應(yīng)體系物相的均一性分類，包括均相催化，多相催化和酶催化。5 .一個工業(yè)上有成效的催化劑一般需綜合考慮其活性、選擇性、穩(wěn)定性和良好的流體流動性。6 .活性組分按其導(dǎo)電性可分為：金屬，半導(dǎo)體和絕緣體三類。7 .化學(xué)吸附是指分子或原子化學(xué)吸附時的化學(xué)狀態(tài)、電子結(jié)構(gòu),幾何構(gòu)型。8 .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。9 .表征催化

2、劑可提供三種不同的但又互相聯(lián)系的信息，即化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，紋理組織及機(jī)械性質(zhì)，催化活性。10 .按照與催化劑在裝置中的性能相關(guān)的性質(zhì)，可將它粗分為本體的,顆粒的，表面的的11.催化劑表面的形態(tài)是指它的幾何形態(tài),地貌。12測量暴露百分的方法：化學(xué)吸附等溫線法，反應(yīng)滴定,毒物滴定。13根據(jù)活性測試的目的，可將實驗測定的活性分為兩類動力學(xué)的，實用的。14實驗室反應(yīng)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。15催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。16 .n型氧化物的電導(dǎo)由導(dǎo)帶中的電子數(shù)決定;而p型氧化物的電導(dǎo)則由價螢中的正穴數(shù)所決定。17 .根據(jù)吸附劑與吸附質(zhì)的作用力不

3、同，將吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附兩類、化學(xué)吸附按活化能大小又可分為活化吸附和非活化吸附。18 .物理吸附可以達(dá)到多層吸附；而化學(xué)吸附只能為單層吸附。19 .金屬表面的吸附部位的主要區(qū)別在于其最鄰近的配位數(shù)和二維的對稱性。20 .金屬鹽的沉淀過程分三階段進(jìn)行，即過飽型、成核和長大。21 粉狀或粒狀物料經(jīng)加熱到一定定范圍而固結(jié)的過程稱為燒結(jié)。22 .相轉(zhuǎn)變和相分離的結(jié)果引起催化劑失活主要表現(xiàn)在：活性和選擇性改變，以及催化劑強(qiáng)度下降。23催化劑經(jīng)過一定處理又恢復(fù)了活性，這一過程稱為催化劑的再生。24不飽和燒的不離解吸附的吸附狀態(tài)分為丁型.型。25 CO的幾種吸附狀態(tài)：一位、二位、攣生和離解吸附狀態(tài)。

4、26 d帶中較密的能級間允許電子保持不成對、飽和磁矩在數(shù)值上等于d能帶中的未配對電子數(shù)。27反應(yīng)前后，鍵能和由大變小則吸熱.由小變大則放熱。28根據(jù)吸附質(zhì)與吸附劑之間的電子云分配不同，吸附鍵可分為共價鍵,離子鍵和、極性鍵。29離解化學(xué)吸附時，視吸附物單鍵斷開的形式可分為均裂，非均裂。30 .活性組分按基導(dǎo)電性可分為：金屬,半導(dǎo)體.絕緣體。31 .催化研究中用得較多的兩種連續(xù)式反應(yīng)器：連續(xù)流動攪拌釜式反應(yīng)器,活塞式流動反應(yīng)。32 .影響不同晶面暴露的比例的因素有二：一是動力學(xué).另一是熱力學(xué)33 .分散度也稱暴露百分.它顯然和微晶的大小直接相關(guān)。34 .物理吸附的作用力是范德華_，化學(xué)吸附作用力是

5、價鍵物理吸附是韭選擇性的，化學(xué)吸附是一選擇性的。35 .影響吸附質(zhì)與吸附劑之間化學(xué)作用力主要因素有電子因素和幾何因素。36 .在半導(dǎo)體氧化物上進(jìn)行的化學(xué)吸附中，造成載流子數(shù)目減少的吸附為消耗性化學(xué)吸附，使半導(dǎo)體的電導(dǎo)下降；造成載流子數(shù)目增加的吸附為累可化學(xué)吸附，使半導(dǎo)體的電導(dǎo)增加。37 .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、離子交換和退遺。38 .原子軌道組合成分子軌道的三個條件能級高低相近,軌道最大重迭，對稱性匹配。39 .溶膠的表面能大，它有通過粒子長大和凝聚使表面能減少的趨勢。有三種類型的聚結(jié)物：水凝膠絮凝體和塊狀沉淀物。40 .在用于固定床的較大顆粒催化劑的機(jī)

6、械性能測試中，通常需要測定它的壓碎強(qiáng)度和磨損率o41 .催化劑失活的化學(xué)原因主要有結(jié)焦、金屬污染和毒物吸附。是非題名詞解釋或簡答題1 .催化劑作用答：催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速度，但它本身并不因化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果而消耗，它也不會改變反應(yīng)的最終熱力學(xué)平衡位置。2 .活性位(activesite)答：在催化劑中真正起催化作用的那部分原子或原子集團(tuán)。如質(zhì)子、配位絡(luò)合物、表面原子簇等。一般用*表7Ko3 .轉(zhuǎn)換頻率(TurnoverFrequency)答：單位時間內(nèi)單位活性位上轉(zhuǎn)化反應(yīng)分子(底物)的數(shù)目.4 .選擇性(Selectivity)答：Selectivity(%)=(轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物所消耗的某反應(yīng)物量

7、/某反應(yīng)轉(zhuǎn)化的總量)100%5 .均相催化(homogeneouscatalysis)答：所有反應(yīng)物和催化劑分子分散在一個相中，如均相酸堿催化、均相絡(luò)合催化。6 .多相催化(heterogeneouscatalysis)答：催化劑與反應(yīng)物處于不同的相，催化劑和反應(yīng)物有相界面將其隔開。如氣-液、液-液、液-固、氣-固、氣-液-固。7 .酶催化(enzymecatalysis)答：兼有均相催化和多相催化的一些特性。酶是膠體大小的蛋白質(zhì)分子，它小到足以與所有反應(yīng)物一起分散在一個相中，但又大到足以論及它表面上的許多活性部位。8 .選擇中毒答：一個催化劑中毒后，可能失去對某一反應(yīng)的催化能力，但對別的催化

8、反應(yīng)仍有催化活性，這種現(xiàn)象稱為選擇中毒。9 .載體作用答：載體有多種功能，如高表面積、多孔性、穩(wěn)定性、雙功能活性和活性組分的調(diào)變以及改進(jìn)催化劑的機(jī)械強(qiáng)度等。最重要的功能是分散活性組分，作為活性組分的基底，使活性組分保持高的表面積。常用的載體材料主要為高熔點氧化物、粘土和活性炭等。10 .多位催化理論答：催化劑晶體晶格的空間結(jié)構(gòu)（分布和間距）與反應(yīng)分子將發(fā)生變化的那一部分結(jié)構(gòu)呈幾何對應(yīng)關(guān)系，則被吸附的分子易被活化而參與化學(xué)反應(yīng)，這就是多位催化理論，也稱為幾何對應(yīng)原理。11 .活性組分答：活性組分對催化劑的活性起著主要作用，沒有它，催化反應(yīng)幾乎不發(fā)生。構(gòu)成活性組分的主要有：金屬、半導(dǎo)體氧化物和硫化

9、物、絕緣體氧化物和硫化物等。12 .催化裂化答：催化裂化是指石油的高沸點儲份（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。13 .催化重整答：催化重整是指在催化劑存在下使原油蒸儲所得的輕質(zhì)油儲份轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓紵母咝镣橹灯筒⒏碑a(chǎn)液化石油氣和氫氣的過程，這過程包括異構(gòu)化、環(huán)化脫氫等反應(yīng)。14 .加氫處理答：加氫處理是加氫除去石油儲份中的S,N和O的過程，主要應(yīng)用于催化重整和催化裂化的原料的脫硫和脫氫以利進(jìn)一步加工。15 .非定位吸附答：一個分子一旦落在固體表面上，它在表面停留的部分時間內(nèi)，可沿著表面移動或束縛在一個特定的部位上。如果分隔吸附部位的勢壘低，或者與吸附質(zhì)分子的平均熱能相比可

10、以忽略不計，在這種情況，沒有勢壘妨礙吸附質(zhì)子沿著表面自由地轉(zhuǎn)換，這種吸附稱為非定位吸附。16 .燒結(jié)答：粉狀或粒狀物料經(jīng)加熱至一定溫度范圍而固結(jié)的過程稱為燒結(jié)。17 .簡述多相催化反應(yīng)過程包括的五個過程答：（1）反應(yīng)物向催化劑表面擴(kuò)散；（2）反應(yīng)物在催化劑表面上吸附；（3）被吸附的反應(yīng)物在表面上遷移、化學(xué)重排和反應(yīng)；（4）產(chǎn)物由催化劑表面上脫附；（5）產(chǎn)物離開催化劑表面向催化劑周圍的介質(zhì)擴(kuò)散。18 .在估量一個催化劑的工業(yè)價值時，哪三個因素最重要？考慮的順序是什么？答：它們分別是活性（activity）選擇性（selectivity）和壽命（lifetime）o考慮的順序：第一位是選擇性,第二

11、位壽命，最后才是活性。19 .催化劑成分主要由哪幾個部分構(gòu)成，它們各起什么作用是什么？答：催化劑成分主要由活性組分，載體和助催化劑三部分構(gòu)成，它們所起作用分別描述如下：活性組分對催化劑的活性起著主要作用，沒有它，催化反應(yīng)幾乎不發(fā)生。載體有多種功能，最重要的功能是分散活性組分，作為活性組分的基底，使活性組分保持高的表面積。助催化劑本身對某一反應(yīng)沒有活性或活性很小，但加入它后，能使催化劑具有所期望的活性、選擇性或穩(wěn)定性。20 .簡述活性組分在載體上的分布情況答：（1）一定大小的活性組分的晶粒按不同均勻程度分散在載體上；（2）活性組分呈“積雪狀”堆積在載體上；（3）活性組分以近于原子態(tài)呈簇狀或筏狀分

12、散在載體上。21 .簡述化學(xué)吸附的單層與物理吸附的單層的不同之處答：化學(xué)吸附的單層吸附量，即為占領(lǐng)吸附劑的所有吸附部分所需的吸附質(zhì)的量，而吸附質(zhì)的吸附部位則是由吸附劑的結(jié)構(gòu)和吸附物的化學(xué)性質(zhì)所決定的。物理吸附的單層吸附量，則是分子以密集排列的形式，以完全的單層分子遮蓋表面所需的吸附質(zhì)的量。22 .簡述晶體結(jié)構(gòu)的缺陷，并說明它們產(chǎn)生的原因答：所有結(jié)構(gòu)基元完整的周期排列的晶體不能存在，真實的晶體有各種各樣的不完整性存在，稱之為晶體結(jié)構(gòu)的缺陷。它們產(chǎn)生的原因有多種，例如，正常占有晶格部位的原子被換到其它部位或者填隙的位置；存在某些空位；晶體的部分沿著晶面相對于別的部分位移等等。23 .簡述邊界層理論

13、的成功之處。答：（1）它提出了在氧化物上的化學(xué)吸附在許多情況下涉及到氧化物的缺陷，所以伴隨著化學(xué)吸附，氧化物的半導(dǎo)性將按可以預(yù)言的方向變化（2）它說明消耗性化學(xué)吸附的吸附量是限的，而累積性化學(xué)吸附實際上能進(jìn)行到形成一個單層。（3）作為上一點的延伸，人們可以預(yù)期，p弄氧化物和n型氧化物對特定的催化反應(yīng)會表現(xiàn)出顯著的差別.24 .如何確定半導(dǎo)體氧化物為n型或p型？答：n型氧化物的電導(dǎo)由導(dǎo)帶中的電子數(shù)決定，而p型氧化物的電導(dǎo)則由價帶中的正穴數(shù)決定。基于這個原理，可以用下述方法確定非計量氧化物是n型和p型。將氧化物置于一定壓力的氧氣氛中，并測量氧化物的電導(dǎo)隨氧氣壓的變化，如果電導(dǎo)隨氧氣壓力增加而增加，

14、則此氧化物為p型，相反則為n型。25 .吸附熱隨遮蓋率而下降的原因曾提出了三種解釋，請說明是哪三種解釋。.答：為了說明吸附熱隨遮蓋率增加而下降的現(xiàn)象，提出了三種解釋，分別是（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。26 .化學(xué)吸附時，雙方電子重新分配的結(jié)果可能有幾種情況？答：（1）雙方共享電子，組成共價鍵。（2）雙方電負(fù)性差別較大，組成離子鍵。（3）雙方電負(fù)性略有差別，形成極性鍵。27 .什么是定位吸附？答：一個分子一旦落在固體表面上，它在表面停留的部分時間內(nèi)，可沿著表面移動或束縛在一個特定的部位上。如果分隔吸附部分的勢壘高度大于吸附質(zhì)分子的相應(yīng)的自由度的

15、平均熱能，則吸附質(zhì)分子不能逸出“勢能阱”，這樣吸附就是定位的，稱為定位吸附。28 .簡述為了說明吸附熱隨遮蓋率而下降的原因曾經(jīng)提出了三種解釋答：（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。29 .簡述干燥速度對活性組分在載體顆粒中分布的影響答：如果干燥速度太慢，在彎液面上蒸發(fā)，彎液面后退到孔的內(nèi)部，在此過程有些溶質(zhì)沉積在孔壁，但大部分溶質(zhì)濃集于孔的深部，最終鹽的結(jié)晶局限在孔的底部或顆粒的中心。當(dāng)干燥速度太快，則有一溫度梯度，在孔中深部的蒸發(fā)迫使溶液向外部移動，大部分結(jié)晶沉積在那里。30 .工業(yè)固體催化劑在使用前和使用中會受到的機(jī)械應(yīng)力，它們大致有哪幾種？答：

16、（1）運輸過程中的磨損，催化劑顆粒與容器壁接觸磨擦所致。（2）催化劑裝入反應(yīng)器時的碰撞沖擊，工業(yè)上往下傾倒催化劑可能使它破碎。（3）由于在活化和再生過程中發(fā)生相變而致的催化劑內(nèi)應(yīng)力。（4）由于流體流動，壓力降，催化劑床重量和溫度的循環(huán)變化而致的外應(yīng)力。（5）移動床或流化床中，顆粒和顆粒之間，顆粒和反應(yīng)器壁或內(nèi)構(gòu)件間的碰撞和摩擦。31 .制備Pt/-A12O3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，因為氯鉗酸吸附很快，其擴(kuò)散進(jìn)載體孔內(nèi)是速率控制步驟，通過將鹽酸加入氯鉗酸溶液中，利用鹽酸與氯鉗酸對載體吸附部位的競爭性吸附，從而驅(qū)使鉗深入

17、顆粒內(nèi)部，從而達(dá)到制備目的催化劑。32 .請簡述Raney鎮(zhèn)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,接著用蒸儲水洗去堿液，最后得到的Raney鎮(zhèn)貯存在蒸儲水中備用。33 .脈沖反應(yīng)器適用的研究范圍有哪些？答：（1）新鮮催化劑對一次脈沖的響應(yīng)可給出有關(guān)活性、選擇性以及反應(yīng)物與潔凈催化劑相互作用情況的信息。（2）毒物滴定。（3）用同位素示蹤原子進(jìn)行的機(jī)理性研究。（4）若用較長的催化劑床，可以利用“色譜柱反應(yīng)器”的色譜分離作用。（5）暫態(tài)應(yīng)答。34 .延長催化劑壽命的方法主要有哪些？答：（1）解決催化劑組

18、分的揮發(fā)、燒結(jié)等問題。（2）選擇最適宜的載體，若選擇導(dǎo)熱性好的載體，可防止局部過熱及機(jī)械損耗。（3）對負(fù)載金屬催化劑，在制備過程中注意金屬組分的分散度，若過分分散，則耐毒性差，且易失活。（4）反應(yīng)器傳熱要好，用多段催化劑床使各段催化劑床負(fù)荷均勻，使溫峰低。（5）燃料純化。35 .簡述實用活性測試的目的答：（1）篩選催化劑，評價其優(yōu)劣；（2）制備參數(shù)的優(yōu)化；（3）確定過程參數(shù)，以確定催化劑的最佳操作區(qū)域；（4）失活研究；（5）失效催化劑的診斷；（6）催化劑產(chǎn)品質(zhì)量檢驗36 .在燃燒中發(fā)生哪幾個過程？答：（1）失去化學(xué)鍵合的水或二氧化碳；（2）改變孔徑分布；（3）形成活性相；（4）調(diào)整固體表面，使

19、達(dá)到所要求的狀態(tài)；（5）穩(wěn)定機(jī)械性質(zhì)。37 .簡述催化劑使用過程中要測定的沉積物。答：（1）灰秋其它碎屑。（2）從反應(yīng)物料中來的毒物。（3）從反應(yīng)物料來的金屬污染。（4）結(jié)焦。38 .簡述金屬催化劑的毒物的種類答：（1）第一類是V族和VI族元素的具有未共享電子對的非金屬化合物，毒性的程度取決于空的價軌或未共享電子對的可利用性。（2）第二類是金屬離子，這些金屬離子具有已占用的d軌，并且d軌上有與金屬催化劑的空軌鍵合的電子。（3）第三類是不飽和化合物，由于它分子中的不飽和鍵能提供電子與金屬催化劑的d軌成鍵，使催化劑中毒。39 .簡述金屬污染的危害答：有機(jī)金屬化合物吸附于催化劑表面，接著分解成高度分

20、散的金屬，它封閉了催化劑的表面部位于孔，使其活性下降。更大的危害是這些高度分散的金屬雜質(zhì)自身的催化活性，它的脫氫活性導(dǎo)致結(jié)焦的加快生成，而在再生過程中這些金屬氧化，它們的氧化物起氧化催化劑的作用，導(dǎo)致過分大的燃燒速率，造成催化劑燒結(jié)。40 .簡述解決金屬污染的辦法答：一是用化學(xué)或吸附處理，以除去加工用原料中的嚇啾，保護(hù)催化劑。另一是在加工用原料中添加物，它沉積在催化劑表面，與金屬雜質(zhì)形成合金，從而使后者鈍化。綜合題：1.在用0.5mmol的金屬鎰配合物催化8.16g25%雙氧水氧化4.1g環(huán)己烯的環(huán)氧化反應(yīng)中，假設(shè)在反應(yīng)3h后,雙氧水車t化了90%,可生成3.675g環(huán)氧環(huán)己烷（C6Hl0O）

21、、0.49g環(huán)己烯醇（C6Hl0O）和0.12g環(huán)己烯酮（C6H8。）三種氧化產(chǎn)物。在忽略環(huán)己烯聚合和揮發(fā)損失的情況下，試計算反應(yīng)后殘余的環(huán)己烯量、環(huán)己烯的摩爾轉(zhuǎn)化率、催化劑基于環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化頻率（單位h-1）、環(huán)氧環(huán)己烷的選擇性和雙氧水的有效利用率（設(shè)生成一分子環(huán)氧環(huán)己烷或環(huán)己烯醇均消耗一分子雙氧水；而生成一分子環(huán)己烯酮消耗二分子雙氧水）？答：（1）環(huán)己烯剩余量=環(huán)己烯的加入量-環(huán)己烯的消耗量=（4.1/823.675/98-0.49/98-0.12/96）=0.00625mol=6.25mmol。（2）環(huán)己烯的摩爾轉(zhuǎn)化率（）=（環(huán)己烯加入量-環(huán)己烯剩余量）/環(huán)己烯加入量100%=（4.1/8

22、20.00625）/（4.1/82）100%=87.5%。轉(zhuǎn)換頻率=環(huán)己烯消耗量（mmol）/（催化劑鎰含量（mmol）反應(yīng)時間（h）-1=（50-6.25）/（0.53）=29.17h1。（4）環(huán)氧環(huán)己烷的選擇性（）=環(huán)氧環(huán)己烷的生成量（mmol）/環(huán)己烯消耗量（mmol）100%=（3.675/98）/（3.675/98+0.49/98+0.12/96）100%=（37.5/43.75）100%=85.71%（5）雙氧水的有效利用率（）=雙氧水有效消耗量/雙氧水的實際消耗量100%=（環(huán)氧環(huán)己烷+環(huán)己烯醇+2環(huán)己烯酮）/（8.1625%）/3490%）100%=(3.675/98+0.49

23、/98+2(0.12/96)/0.108100%=(45.00/54.00)100%=83.3%2.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=59cm3o求該催化劑的骨架密度顆粒密度顆粒、孔容V孔、比孔容Vp和孔隙率？解:：(1)由骨架=W/(V-VHe)=4/(60.00-59.5)=8g/cm3(2) 顆粒=W/(V-VHg)=4/(60.00-59.00)=4g/cm3(3) V孔=VHe-VHg=59.50-59.00=0.50cm3(4) Vp=(VHe-VHg)/W=(59.5-59.00)

24、/4=0.125cm3/g(5) =(VHe-VHg)/(V-VHg)=(59.50-59.00)/(60.00-59.00)=0.53.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/-Al2。3。請你說明催化劑Ag/-Al2O3中各組分所起的作用，以及選擇的理由。若此催化反應(yīng)是在固定床上進(jìn)行，在反應(yīng)乙烯累積進(jìn)樣量為500mol后，累計獲得了325mol環(huán)氧乙烷，25mol二氧化碳，殘余乙烯為60mol.請計算此反應(yīng)乙烯的轉(zhuǎn)化率，環(huán)氧乙烷的選擇性解：催化劑中Ag為催化活性組分，-Al2O3作載體。由于乙烯空氣氧化制環(huán)氧乙烷反應(yīng)中，存在中間氧化產(chǎn)物環(huán)氧乙烷進(jìn)一步氧化生成二氧化

25、碳的副反應(yīng).，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(yīng)。因此，在此催化反應(yīng)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-Al2O3作載體，通過降低Ag活性組分在載體上的分散度來進(jìn)一步降低Ag的氧化活性，從而達(dá)到進(jìn)一步抑制深度氧化副反應(yīng)，提高中間氧化產(chǎn)物環(huán)氧乙烷的選擇性。乙烯的轉(zhuǎn)化率()=(500-60)/500100%=88.0%環(huán)氧乙烷的選擇性()=325/(500-60)100%=73.9%1.1、 論述催化劑是如何加速反應(yīng)速率的？催化劑可使化學(xué)反應(yīng)物在不改變的情況下，經(jīng)由只需較少活化能的路徑來進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。因而加快了反應(yīng)速率。1.2、 催化作用有哪

26、些基本特征？1) 催化劑只能加速熱力學(xué)上可以進(jìn)行的反應(yīng)，而不能加速熱力學(xué)上無法進(jìn)行的反應(yīng)。2) 催化劑只能加速反應(yīng)趨于平衡，而不能改變平衡的位置(平衡常數(shù))。3) 催化劑對反應(yīng)具有選擇性。4) 實際上催化劑并不能無限期地使用，在長期受熱和化學(xué)、物理作用下，會發(fā)生不可逆的變化，這將導(dǎo)致催化劑活性下降，最終導(dǎo)致催化劑失活。1.3、 說明催化劑為什么不能改變平衡反應(yīng)的平衡位置？對于給定的反應(yīng)，在已知條件下，其催化和非催化過程的-比值是相同的，即Kf值是相同的，所以平衡位置沒有改變。另一種答案：化學(xué)平衡是由熱力學(xué)決定的，GRTlnkp,其中kp為反應(yīng)的平衡常數(shù)，G是產(chǎn)物與反應(yīng)物的標(biāo)準(zhǔn)自由焰之差，是狀態(tài)

27、函數(shù)，只決定于過程的始終態(tài)，而與過程無關(guān)。催化劑的存在不影響G,值，它只能加速達(dá)到平衡所需的時間，而不能移動平衡點。1.4、 具有加氫功II的產(chǎn)化劑往往對脫氫反應(yīng)也有活性。試給予解釋。根據(jù)K=匕,£催化劑可以以相同的比例加速正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)。因此，對于可逆反應(yīng)，能夠催化正方向反應(yīng)的催化劑，就應(yīng)該能催化逆方向反應(yīng)。2.1、 通常固體催化劑有哪幾個部分組成的？載體和助催化劑的功能分別是什么？通常估計催化劑由活性組分、載體和助催化劑三個部分組成。(1)載體：載體是催化劑活性組分的分散劑、黏合物或支撐體，是負(fù)載活性組分的骨架。(2)助催化劑：本身沒有活性或者活性很小，但加入到催化劑中后，

28、可以改變催化劑的化學(xué)組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)、離子價態(tài)、酸堿性、晶格結(jié)構(gòu)、表面結(jié)構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)、分散狀態(tài)、機(jī)械強(qiáng)度等，從而提高催化劑的活性、選擇性、穩(wěn)定性和壽命。2.2、 在甲烷催化氧化偶聯(lián)反應(yīng)研究中，如果反應(yīng)物進(jìn)料為甲烷和氧氣，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)氣相色譜分析結(jié)果mol%組成如下：CH420%、C2H430%、C2H620%、CO220%、CO10%。不考慮反應(yīng)過程中的積碳問題。試計算(1)甲烷的轉(zhuǎn)化率；(2)乙烯的選擇性。解：設(shè)產(chǎn)物以100mol計(1)X(轉(zhuǎn)化率)s(選擇性)302202201101_100%88.67%201302202201101302100%46.15%3022022011012.3、 試

29、說明催化劑穩(wěn)定性與壽命的區(qū)別與聯(lián)系。穩(wěn)定性：是指催化劑的活性和選擇性隨時間變化的情況。壽命：是指在工業(yè)生產(chǎn)條件下，催化劑的活性能夠達(dá)到裝置生產(chǎn)能力和原料消耗定額的允許使用時間區(qū)別：前者指的是變化情況，后者指的是時間長短。聯(lián)系：催化劑的穩(wěn)定性直接影響了其壽命，穩(wěn)定性好的催化劑的壽命長，穩(wěn)定性不好的則短。3.1、 多相催化反應(yīng)通常包括哪個連續(xù)的步驟？(1) 反應(yīng)物分子從氣流中向催化劑表面和孔內(nèi)擴(kuò)散；(2) 反應(yīng)物分子在催化劑內(nèi)表面上吸附；(3) 吸附的反應(yīng)物分子在催化劑表面上相互作用或與氣相分子作用進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；(4) 反應(yīng)產(chǎn)物自催化劑內(nèi)表面脫附；(5) 反應(yīng)產(chǎn)物在孔內(nèi)擴(kuò)散并擴(kuò)散到反應(yīng)氣流中去。3

30、.2、 試比較物理吸附與化學(xué)吸附。物理吸附是借助分子間力，吸附力弱，吸附熱小(8-20kJ/mol),且是可逆的，無選擇性，分子量越大越容易發(fā)生?；瘜W(xué)吸附是借助于化學(xué)鍵力，遵從化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動力學(xué)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，尤其是飽和燒分子的解離吸附。3.3、 固體表面發(fā)生化學(xué)吸附的原因是什么？表面反應(yīng)與化學(xué)吸附的關(guān)系是什么？發(fā)生化學(xué)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(kuò)散到其附近的氣體分子吸附形成化學(xué)鍵化學(xué)吸附是表面反應(yīng)的前提。化學(xué)吸附的表面物

31、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(xué)活性物種，在固體表面遷移，隨之進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。表面反應(yīng)要成功進(jìn)行，就要求化學(xué)吸附不宜過強(qiáng)，也不能過弱。3.4、 金屬表面上甲烷和氫分子的吸附，只能形成解離型化學(xué)吸附，為什么？因為分子氫、燒分子在吸附之前先必須解離，因為很多這類分子不能直接與金屬的“表面自由價”成鍵，必須先自身解離，成為有自由價的基團(tuán)，所以只能形成解離理化學(xué)吸附。3.5、 如何判斷一個催化反應(yīng)是存在內(nèi)、外擴(kuò)散的控制？如果反應(yīng)物流量的改變對反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率影響較大，則存在外擴(kuò)散控制；如果催化劑的粒徑大小的改變對轉(zhuǎn)化率的影響較大，則存在內(nèi)擴(kuò)散控制。4.1、 試敘述固體表面酸

32、中心類型測定方法以叱咤作吸附質(zhì)的IR譜法(1) L酸的紅外光譜特征峰：1450cm1、1490cm1和1610cm1(2) B酸的紅外光譜特征峰：1540cm14.2、 試敘述固體酸強(qiáng)度測定方法。(1) 胺滴定法：選用一種適合的pKa指示劑(堿)，吸附于固體酸表面上，它的顏色將給出該酸的強(qiáng)度(2) 氣態(tài)堿吸附法：當(dāng)氣態(tài)堿分子吸附在固體酸位中心時，強(qiáng)酸位吸附的堿比弱酸位吸附的更牢固，使其脫附也更苦難。當(dāng)升溫排氣脫附時，弱吸附的堿將首先排出，故依據(jù)不同溫度下排出(脫附)的堿量，可以給出酸強(qiáng)度和酸量。4.3、 用二元復(fù)合氧化物電價模型判斷：(a)TiO2為主要組分，ZrO2為次要組分所形成的二元復(fù)合

33、氧化物表面酸性。(復(fù)合氧化物中Ti價態(tài)為+4,配位數(shù)6,Zr價態(tài)為+4,配位數(shù)8);42-41，_8一即現(xiàn)驗833(b)ZrO2為主要組分，TiO2為次要組分所形成的二元復(fù)合氧化物表面酸性。(復(fù)合氧化物中Ti價態(tài)為+4,配位數(shù)6,Zr價態(tài)為+4,配位數(shù)8)。42一-61即L酸645.1、 請簡要敘述沸石結(jié)構(gòu)的三個層次第一個結(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5.2、 請按TiO4四面體畫出六元環(huán)結(jié)構(gòu)5.3、 A型、丫型和ZSM-5型沸石的骨架結(jié)構(gòu)中最大窗孔分別是由幾元環(huán)組成的，其

34、孔徑大小分別為多少？為什么它們的孔徑大小與相應(yīng)多元環(huán)的臨界直徑有差異A©:八元環(huán)0.41nm;丫型：十二元環(huán)0.74nm;ZSM-理：十元環(huán)0.55-0.6nm。由于多元環(huán)上的原子并不都是位于同一平面上，有扭曲和褶皺。5.4、 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。5.5、 X型和丫型分子篩的結(jié)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;丫型Si/Al為1.5-3.0。5.6、 硅鋁型分子篩的晶

35、胞化學(xué)組成式的兩種表達(dá)形式是什么？(1) M2/nOAl2O3xSiO2yH2O2/n2322(2) Mp/nAIO2pSiO2qyH2。5.7、 依形態(tài)結(jié)構(gòu)劃分，金屬催化劑可分為哪幾種類型？(1)塊狀金屬催化劑；(2)負(fù)載型金屬催化劑；(3)合金催化劑；(4)金屬簇狀物催化劑5.8、 金屬催化劑主要催化哪些類型的反應(yīng)？（1）加氫反應(yīng)；（2）重整（異構(gòu)）反應(yīng)；（3）氧化反應(yīng)；（4）汽車尾氣處理6.1、 分別給出分子篩離子交換度、交換容量和殘鈉量的定義（1） 交換度：即交換下來的Na+量占分子篩中原有Na+量的百分?jǐn)?shù)（2） 交換容量：為每100g分子篩中交換的陽離子毫克當(dāng)量數(shù)（3） 殘鈉量：交換

36、后尚存在的鈉量6.2、 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6.3、 分子篩擇形催化有哪四種不同形式（1）反應(yīng)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6.4、 什么類型的分子篩具有催化氧化性能TS-1分子篩；ZSM-5分子篩6.5、 請以甲醇與苯反應(yīng)生產(chǎn)對二甲苯為例說明分子篩催化劑的擇形催化原理甲醇與苯反應(yīng)可生成三種產(chǎn)物，分別為鄰二甲苯、間二甲苯和對二甲苯，其中鄰二甲苯與間二甲苯體積較大，不能通過分子篩通道，而對二甲苯可通過分子篩通道，這即為分子篩的產(chǎn)物擇形催化6.6、以NaY分子篩為例

37、說明用離子交換法制備B酸型和丫分子篩的過程。7.1、 依形態(tài)結(jié)構(gòu)劃分，金屬催化劑分別有哪五種類型？1）塊狀金屬催化劑；2）分散或負(fù)載型金屬催化劑；3）合金催化劑；4）金屬互化物催化劑；5）金屬簇狀物催化劑。7.2、 簡述金屬催化劑可以發(fā)生的四種反應(yīng)類型。1）加氫反應(yīng)；2）氧化反應(yīng)；3）重整反應(yīng)；4）氫醛化反應(yīng)7.3、 什么是d帶空穴？它與金屬催化劑的化學(xué)吸附和催化性能之間的關(guān)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(xué)吸附鍵，生成表面中間物種，具有催化性能。d帶空穴愈多，末配對的d電子愈多，對反應(yīng)分子的化學(xué)吸附也愈強(qiáng)。催化劑的作用在于加速反應(yīng)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(yīng)，要求催化劑具有一定的d空穴，而不是愈多愈好7.4、 什么是d