工業(yè)催化答案

1、第一章催化劑基本知識(shí)1、名詞解釋(1)活性：催化劑使原料轉(zhuǎn)化的速率，工業(yè)生產(chǎn)上常以每單位容積(或質(zhì)量)催化劑在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化原料反應(yīng)物的數(shù)量來表示，如每立方米催化劑在每小時(shí)內(nèi)能使原料轉(zhuǎn)化的千克數(shù)(2)選擇性：目的產(chǎn)物在總產(chǎn)物中的比例，實(shí)質(zhì)上是反應(yīng)系統(tǒng)中目的反應(yīng)與副反應(yīng)間反應(yīng)速度競爭的表現(xiàn)(3)壽命:指催化劑的有效使用期限。(4)均相催化反應(yīng)：催化劑與反應(yīng)物同處于一均勻物相中的催化作用。(5)氧化還原型機(jī)理的催化反應(yīng)：催化劑與反應(yīng)物分子間發(fā)生單個(gè)電子的轉(zhuǎn)移，從而形成活性物種。(6)絡(luò)合催化機(jī)理的反應(yīng)：反應(yīng)物分子與催化劑間配位作用而使反應(yīng)物分子活化(7)(額外補(bǔ)充)什么是絡(luò)合催化劑？答:一般是過渡

2、金屬絡(luò)合物、過渡金屬有機(jī)化合物(8)反應(yīng)途徑：反應(yīng)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成產(chǎn)物的路徑。(9)催化循環(huán)：催化劑參與了反應(yīng)過程，但經(jīng)歷了幾個(gè)反應(yīng)組成的循環(huán)過程后，催化劑又恢復(fù)到初始態(tài)，反應(yīng)物變成產(chǎn)物，此循環(huán)過程為催化循環(huán).(10)線速度：反應(yīng)氣體在反應(yīng)條件下，通過催化床層自由體積的的速率。(11)空白試驗(yàn)：在反應(yīng)條件下，不填充催化床，通入原料氣檢查有無壁效應(yīng)，是否存在非催化反應(yīng)。(12)催化劑顆粒的等價(jià)直徑：催化劑顆粒是不規(guī)則的，如果把催化劑顆粒等效成球體，那么該球體的直徑就是等價(jià)直徑。(13)接觸時(shí)間：在反應(yīng)條件下的反應(yīng)氣體，通過催化劑層中的自由空間所需要的時(shí)間。(14)初級(jí)離子：內(nèi)部具有緊密結(jié)構(gòu)的原

3、始粒子.(15)次級(jí)粒子：初級(jí)粒子以較弱的附著力聚集而成一-一造成固體催化劑的細(xì)孔。2.敘述催化作用的基本特征，并說明催化劑參加反應(yīng)后為什么會(huì)改變反應(yīng)速度？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)。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))。催化劑對(duì)反應(yīng)具有選擇性.催化劑的壽命.催化劑之所以能夠加速化學(xué)反應(yīng)趨于熱力學(xué)平衡點(diǎn)，是由于它為反應(yīng)物分子提供了一條輕易進(jìn)行的反應(yīng)途徑。3.從反應(yīng)途徑說明什么是催化循環(huán)？催化劑是一種化學(xué)物質(zhì)，他借助于反應(yīng)物間的相互作用而起催化作用，在完成催化的一次反應(yīng)后，又恢復(fù)到原來的化學(xué)狀態(tài)，因而能循環(huán)不斷地起催化作用.催化

4、劑暫時(shí)的介入反應(yīng)，在反應(yīng)物系的始態(tài)和終態(tài)間架起了新的通道，從而改變了反應(yīng)的某種不穩(wěn)定的活性中間絡(luò)合物，后者再繼續(xù)反應(yīng)生成產(chǎn)物和恢復(fù)成原來的催化劑.這樣不斷循環(huán)起作用。4.說明催化科學(xué)的特點(diǎn)和催化劑和催化過程在化工生產(chǎn)中的效果？應(yīng)用催化的方法，既能提高反應(yīng)速率，又能對(duì)反應(yīng)方向進(jìn)行控制，且催化劑原則上是不消耗的。效果：更新原料路線，采用更廉價(jià)原料，革新工藝流程，促進(jìn)新工藝過程的開發(fā)；緩和工藝操作條件，打到節(jié)能降耗的目的；開發(fā)新產(chǎn)品，提高產(chǎn)品收率，改善產(chǎn)品質(zhì)量；消除環(huán)境污染或開發(fā)從原料到產(chǎn)品的整個(gè)化工過程，對(duì)資源的有效利用以及污染控制的環(huán)境有友好的“綠色催化工藝”等.5。說明均相催化反應(yīng)和非均相催化

5、反應(yīng)各有何優(yōu)缺點(diǎn)？均相催化優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)性能單一，具有特定的選擇性；反應(yīng)條件溫和，有利于節(jié)能；因其作用機(jī)理較清楚明晰，易于精心設(shè)計(jì)調(diào)配研究和把握。缺點(diǎn):穩(wěn)定性差，與產(chǎn)物分離困難。非均相催化劑的最大優(yōu)點(diǎn)是容易從反應(yīng)體系中分離出來，這是相對(duì)于均相催化劑而言的。缺點(diǎn)則是催化效率不如均相催化劑，反應(yīng)也不如均相催化劑容易控制。6.催化劑的作用有幾個(gè)方面？提高反應(yīng)速率控制反應(yīng)方向7典型催化反應(yīng)分哪幾種類型？工業(yè)催化劑是如何分類的？1)按催化體系分均相、非均相和酶催化反應(yīng)2)按催化反應(yīng)類型分類分為加氫反應(yīng)，氧化反應(yīng)，裂解反應(yīng)，聚合反應(yīng)，水合反應(yīng)等等。3)按催化反應(yīng)機(jī)理分酸堿反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)。工業(yè)催化劑：化肥催

6、化劑，煉油催化劑，石油催化劑8固體催化劑的組成成分主要有哪些？固體催化劑的組成包括主催化劑、助催化劑和載體9.分別說明什么是助催化劑和載體？他們各自有哪些類型？1）助催化劑是加入到催化劑中的少量物質(zhì)，是催化劑的輔助成分，其本身沒有活性或者活性很小.載體是催化活性組分的分散劑、黏合物和支撐體，使負(fù)載活性組分的骨架二|2）助催化劑類型：結(jié)構(gòu)性助催化劑電子型助催化劑調(diào)變型助催化劑擴(kuò)散型助催化劑毒化型助催化劑載體的類型：低比表面積載體有剛玉、碳化硅、浮石、硅藻土、石棉等高比表面積載體有氧化鋁、鐵磯土、白土、氧化鎂、硅膠、活性炭等10。簡述載體的功能，如何理解其中的助催化劑及其催化作用？功能：1 .提供

7、有效的表面和孔結(jié)構(gòu)2 .維持活性組分高度分散是載體最重要的功能之一3 .增強(qiáng)催化劑的機(jī)械強(qiáng)度4 .改善催化劑的傳導(dǎo)性5 .減少活性組分含量6 .載體提供附加的活性中心7 .活性組分與載體之間的溢流現(xiàn)象和強(qiáng)相互作用11。催化劑的紋理構(gòu)造即表面積和孔結(jié)構(gòu)與反應(yīng)系統(tǒng)的特征有關(guān).表面積與孔結(jié)構(gòu)通過什么途徑來調(diào)節(jié)？催化劑的表面積與孔結(jié)構(gòu)可由制備方法與條件來調(diào)節(jié)12.催化劑的物理性狀有哪些？催化劑的密度定義有幾種？怎樣測(cè)定？孔結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度比表面積：指每克催化劑的表面積空隙率：指催化劑床層的空隙體積與催化劑床層總體積之比表觀密度：即包括催化劑顆粒中的孔隙容積時(shí)，該顆粒的密度堆積密度：是對(duì)催化劑反應(yīng)床層而言.

8、即當(dāng)催化劑自由地進(jìn)入反應(yīng)器中時(shí)，包括床層中的自由空間，每單位體積反應(yīng)器中催化劑得到質(zhì)量.13簡述多相催化的反應(yīng)步驟，說明外、內(nèi)擴(kuò)散與內(nèi)、外擴(kuò)散的系數(shù)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)氣流中去外擴(kuò)散與外擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散阻力：催化劑顆粒周圍的滯留層擴(kuò)散動(dòng)力：催化劑顆粒外表面和氣流層之間的濃度梯度Fick定律:通量=DE（CH-CS）通量反應(yīng)物3分子通過滯留層的通量；DE-外擴(kuò)散系數(shù)；CH氣流層中反應(yīng)物濃度；Cs-催化劑顆粒外表

9、面處的反應(yīng)物濃度。外擴(kuò)散速率的大小與流體的流速、催化劑顆粒粒徑及傳質(zhì)介質(zhì)的密度、粘度等有關(guān)。內(nèi)擴(kuò)散與內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)D擴(kuò)散動(dòng)力：催化劑顆粒外表面和孔內(nèi)之間的濃度梯度Fick定律：通量=DI（Cs-。）DI-內(nèi)擴(kuò)散系數(shù);0通一催化劑顆粒孔內(nèi)的反應(yīng)物濃度；Cs-催化劑顆粒外表面處的反應(yīng)物濃度。14.說明宏觀動(dòng)力學(xué)與本征動(dòng)力學(xué)方程的區(qū)別？有擴(kuò)散影響的動(dòng)力學(xué)方程，稱為宏觀動(dòng)力學(xué)方程無擴(kuò)散影響的動(dòng)力學(xué)方程，成為本征動(dòng)力學(xué)方程第二章吸附與催化1、名詞解釋（1）定位吸附：吸附物從一個(gè)吸附中心向另一吸附中心轉(zhuǎn)移需克服能壘.當(dāng)吸附物不具有此能壘能量時(shí)不能向另一吸附中心轉(zhuǎn)移，即為定位吸附。(2)解離吸附：吸附質(zhì)分子在吸

10、附劑上吸附時(shí)解離成原子或自由基的吸附(3)活化吸附與非活化吸附：非活化吸附，沒有活化能或者活化能很小，是“快化學(xué)吸附”活化吸附，有活化能，“慢化學(xué)吸附”(4)均勻吸附與非均勻吸附：均勻吸附，催化劑表面上的原子或者分子能量相同，形成相同吸附鍵能的吸附活性位。非均勻吸附，催化劑表面上的原子或者分子能量不同，形成不同吸附鍵能的吸附活性位。(5)吸附態(tài)：在催化荊表面上吸附的分子，與其表面分子間形成吸附鍵，構(gòu)成分子的吸附態(tài)2.根據(jù)氧的幾種吸附態(tài)說明催化劑的選擇性？A.在過渡金屬上，氧以分子態(tài)吸附，使之生銹M+O2-MO2Bo在過渡金屬氧化物上(+e)(+e)(2e-)O2(g)-02(吸附)-(02-)

11、2(。-)-2(。2)(1)02(吸附)為分子吸附態(tài)，(2)02-為分子離子或離子基吸附態(tài)(3)。一為離子吸附態(tài)，(4)02為晶格氧02在催化劑表面化學(xué)吸附后的形狀、電極、幾構(gòu)不同而形成四種。吸附態(tài)，得到不同產(chǎn)物，因此催化劑具有選擇性3。什么是 b兀配鍵，形成需要什么條件，它的主要作用是什么？條件:A.金屬具有空的d軌道(接受兀電子)B.金屬有可供反饋的d電子提供給兀軌道C.金屬與被吸附分子對(duì)稱性匹配作用：雙鍵活化。一般的單鍵(T鍵，雙鍵和三鍵中分別有一個(gè)和兩個(gè)兀鍵.二鍵和三鍵與單鍵相比，除了(T鍵外，多出的都是兀鍵4。雙鍵活化主要靠什么途徑，需要什么條件？雙鍵的活化可以通過端點(diǎn)碳原子的 b

12、鍵型活化，也可以通過大兀鍵型活化。條件：烯燒分子中有一個(gè)滿的成鍵兀軌道，還有一個(gè)空的兀*反鍵軌道5.氫在過渡金屬及其氧化物表面上有幾種吸附態(tài)，有何特征(無論何種吸附，都有負(fù)氫離子)？七翁篙裳約秘俗即助詰%人肝6、何為物理吸附和化學(xué)吸附，兩者有哪些主要區(qū)別？寫出氧的物理吸附態(tài)和化學(xué)吸附態(tài)。物理吸附也稱范德華吸附，它是由吸附質(zhì)和吸附劑分子間作用力所引起，此力也稱作范德華力。由于范德華力存在于任何兩分子間，所以物理吸附可以發(fā)生在任何固體表面上?；瘜W(xué)吸附是吸附質(zhì)分子與固體表面原子（或分子）發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移、交換或共有，形成吸附化學(xué)鍵的吸附。區(qū)別：物理吸附是借助分子間力。吸附力弱，吸附熱小，且是可逆的，無

13、選擇性，分子量越大越容易發(fā)生。8、說明BET關(guān)系式在催化劑的比表面的測(cè)試中的應(yīng)用，簡述表面積測(cè)定的原理MP*MP*P P）T TE EC CVniCVniC式中 ft 一一吸附溫度卜吸附質(zhì)的飽和蒸汽樂；%單分廣層飽和吸附量；0BET方程C常數(shù)，其值為expHErGykT）,日為第一吸附層的吸附熱。由式（N12）可見，、，物理吸附的突驗(yàn)數(shù)據(jù)按“仃與W閑作圖時(shí)時(shí)得到一條宜線。宜線的斜率m=（G1在縱“上的截距為A%C,所以(2-13)(2-14)p/v（p）p依作圖BET吸附等溫方程（2-12）在線的斜率（C1）/%C載距hC單層飽和吸附量力；1卜加二斜率+截距設(shè)每一個(gè)吸附分子的平均截面積為4E（

14、nm2）,此就是該吸附分子在吸附劑表面上占據(jù)的表面枳：5 5C C= =NAXxIOxIOI!1I!1m m: :/g/g（2-16）224U224U式中NK阿伏伽德羅常數(shù)（6.02x1023）.化學(xué)吸附與一般的化學(xué)反應(yīng)相似附熱大，一般是不可逆的。，是借助于化學(xué)鍵力，遵從化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)的傳統(tǒng)定律，具有選擇性特征，吸氧的化學(xué)吸附態(tài)：7、吸附等溫線有6種類型。給出Langmuir吸附等溫方程。在金屬表面上，在金屬表面上， 輒原子負(fù)高子輒原子負(fù)高子。很活很活尚尚即即使低溫下也能與使低溫下也能與 H H、COCO以及飽新燒反位以及飽新燒反位. .- -氧分子負(fù)離子氧分子負(fù)離子 O,O,穩(wěn)定性穩(wěn)

15、定性好好, ,反應(yīng)性能較反應(yīng)性能較 o o 差差. .在金屬氧化物表面匕在金屬氧化物表面匕各種各種吸吸附態(tài)可按下式轉(zhuǎn)化工附態(tài)可按下式轉(zhuǎn)化工史史0KP0KP一一o-01ITy-ARJ廠02,是根據(jù)其酸強(qiáng)度分布圖，說明應(yīng)選何種催化劑，為什么？沒有酸強(qiáng)度分布圖，所以不好回答，具體只有參考課本66頁有相關(guān)涉及資料糊弄一下吧。8。簡述怎樣測(cè)定酸強(qiáng)度和酸濃度.酸強(qiáng)度測(cè)定：胺滴定法：選用一種適合的pKa指示劑（堿），吸附與固體酸表面上，它的顏色將給出該酸的強(qiáng)度。滴定時(shí)先稱取一定量的固體酸懸浮于苯中，隔絕水蒸氣條件下加入幾滴所選定的指示劑，用正丁胺進(jìn)行滴定。利用各種不同pKa之的指示劑，就可求得不同強(qiáng)度酸的H

16、0o酸濃度測(cè)定：測(cè)量酸強(qiáng)度的同事就測(cè)出了酸量，即酸濃度9.下圖為一酸強(qiáng)度分布圖，若某反映要求H0-4,而另一反應(yīng)要求H02,各選何種催化劑，為什么？要求反應(yīng)H0-4,應(yīng)該選用SiO2-Al2O3;要求反應(yīng)H0Mg-X:因?yàn)閅型分子篩中SI比X型中的多第四章金屬催化劑1名詞解釋d空穴：d能帶上有能級(jí)而未被充滿，它具有獲得電子的能力費(fèi)米能級(jí)：電子占用的最高能級(jí)。費(fèi)米能級(jí)的物理意義是，該能級(jí)上的一個(gè)狀態(tài)被電子占據(jù)的幾率是 1/2.1/2.對(duì)于金屬，絕對(duì)零度下，電子占據(jù)的最高能級(jí)就是費(fèi)米能級(jí)。如果一個(gè)能帶中的某一個(gè)能級(jí)的能量設(shè)為 E,E,則該能級(jí)被電子占據(jù)的概率是符合一個(gè)函數(shù)規(guī)律的即 f(E),f(E

17、)f(E),f(E)稱為費(fèi)米函數(shù)。當(dāng) f(E)f(E)=1/2=1/2 時(shí)，得出的 E E 的值對(duì)應(yīng)的能級(jí)為費(fèi)米能級(jí)。d%|雜化軌道中d原子軌道所占的百分?jǐn)?shù)稱為d特性百分?jǐn)?shù)晶面指數(shù)：是晶體的常數(shù)之一，是晶面在3個(gè)結(jié)晶軸上的截距系數(shù)的倒數(shù)比,當(dāng)化為H贊比后，所得出的3個(gè)整數(shù)稱為該晶面的米勒指數(shù)(Millerindex).六方和三方晶系晶體當(dāng)選取4個(gè)結(jié)晶軸時(shí)，一個(gè)晶面便有4個(gè)截距系數(shù)，由它們的倒數(shù)比所得出的4個(gè)整數(shù)則稱為晶面的米勒-布拉維指數(shù)(MillerBravaisindices).以上兩種指數(shù)一般通稱為晶面指數(shù).2、從催化劑的原子間距和晶面花樣說明催化作用的空間因素一對(duì)于單位吸附，金屬催化劑

18、的空間因素對(duì)彳t化作用的影響較?。弘p位吸附同時(shí)涉及兩個(gè)吸附位，所以金屬催化劑原子間距要與反應(yīng)物分子的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)：多位吸附同時(shí)涉及兩個(gè)以上吸附位，這不但要求金屬催化劑原子間距要合適，還要求晶面花樣也要合適。3。Fe和Ni形成金屬時(shí)分別形成d2sp2和d3sp2雜化軌道，請(qǐng)根據(jù)軌道圖指出個(gè)軌道的類型及作用，并計(jì)算d%并由此說明為什么合成氨催化劑用鐵，而乙烯加氫催化劑用鏢。成鍵軌道：參與雜化，形成金屬鍵原子軌道：與金屬磁性和化學(xué)吸附有關(guān)與Ni相比Fe的表面有足夠的未匹配對(duì)電子與原子態(tài)的氮發(fā)生吸附，而且吸附強(qiáng)度適中，有利于加氫生成氮?dú)?。乙烯在各種金屬薄膜上催化加氫，隨金屬d%勺增加，催化活性也增加，N

19、i的d%比Fe大，所以乙烯催化加氫催化劑用Ni。4.從d空穴說明為何氨加氫用鐵而烯燃加氫用饃?烷煌的正常鍵交109.5對(duì)應(yīng)3。6A(上面有個(gè)圈)，在寬雙位的吸附物種收到大的扭曲，更有利于烯煌的催化加氫。而饃的110與100晶面上的原子間距與3。6A很接近，故.。5.為什么乙烯加氫時(shí)的110的活性最高，環(huán)己烷脫氫111晶面活性最高？晶體在其生長過程中由于參數(shù)的變化不同，在其表面上所暴露的的晶面不同，根據(jù)總表面能最小原則，晶體總是盡可能暴露表面能較低的表面，不同表面成分，具有不同的催化性能。簡單立方晶體體：1001101111;面心立方晶體:111100110;體心立方晶體：110100111B催

20、化作用1。名詞解釋：CFSE:是晶體場穩(wěn)定化能氧化力口成：指某些配位不飽和的過渡金屬配位化合物有可能將一個(gè)中性分子XY分別還原為兩個(gè)負(fù)離子x一和Y-,并分別加到中心金屬原子（或離子）上去，中心金屬同時(shí)被氧化。2。雖然加入各種不同的共價(jià)鍵都會(huì)產(chǎn)生氧化加成反應(yīng)，最常見的是加入碳?xì)洌–-H）,氫鹵（H-X），及碳（sp3）一鹵鍵。sp2共混的碳（如乙烯基），也可以發(fā)生氧化加成反應(yīng)。氧化加成反應(yīng)的機(jī)理可以分為：同步（concerted）加成，SN2分步加成，電離型（ionic,X-Y鍵先斷裂生成相應(yīng)的陰陽離子）分步加成，以及自由基型分布加成。以下分別是同步加成和SN2型分步加成機(jī)理的圖示。還原消除：還

21、原消去反應(yīng)是氧化加成反應(yīng)的逆反應(yīng)。反應(yīng)之后產(chǎn)生XY化合物，若新形成的X-Y鍵度強(qiáng)度較強(qiáng)，反應(yīng)平衡會(huì)往還原消去反應(yīng)的方向移動(dòng)。不過X和Y原來需要在相鄰的位置（cis）和中心金屬原子配位，才會(huì)產(chǎn)生還原消去反應(yīng)。還原消去反應(yīng)通常是金屬催化循環(huán)中產(chǎn)生最終產(chǎn)物的一步。締合循環(huán)：反應(yīng)物的活化過程在配位體內(nèi)部形成，系統(tǒng)中無獨(dú)立存在的第二種價(jià)態(tài)的催化劑物種。共催化劑：共催化劑是能和主催化劑同時(shí)起作用的組分，二者缺一不可.兩者單獨(dú)使用活性都很低，但組合起來卻表現(xiàn)出很高的催化活性，所以稱它們?yōu)楣泊呋瘎?。助催化劑：是催化劑的輔助成分，量較少；助劑本身無活性或活性很小，加入之后可以改變催化劑的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，從而能提

22、高催化劑的活性、選擇性、穩(wěn)定性或壽命。2、計(jì)算正八面體構(gòu)型d5高旋態(tài)的CFSECFSEh2*6Dq+3（4Dq）=03、說明活性組分、共催化劑與助劑的作用主要的不同點(diǎn)：活性組分是真正在反應(yīng)中起到關(guān)鍵作用的部分，而助催化劑是提高活性組分的效能，共催化劑是與主催化劑同時(shí)起作用的組分。4、共催化劑與助催化劑有什么不同，并由此說明什么是催化循環(huán)。助催化劑是加入到催化劑中的少量物質(zhì)，是催化劑的輔助成分，其本身沒有活性或活性很小，但把它加入到催化劑中后，可以提高催化劑的活性、選擇性、穩(wěn)定性和壽命.結(jié)構(gòu)助催化劑：阻止、減緩微晶燒結(jié)調(diào)變助催化劑：電子型助催化劑與前者不同，可改變催化劑的結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性共催化劑：

23、單獨(dú)活性極低同時(shí)存在高活性。催化循環(huán)：催化劑在參與反應(yīng)過程中，先與反應(yīng)物生成某種不穩(wěn)定的活性中間絡(luò)合物，后者再繼續(xù)反應(yīng)生成產(chǎn)物和恢復(fù)成原來的催化劑。5、以乙烯氧化物制乙醛為例說明什么是催化循環(huán)，PdCl2、CuCl2在催化劑組成中的功能是什么？如下6、用價(jià)鍵理論解釋含有d9、d8、d7電子的過渡金屬離子和原子形成配合物是可能的空間構(gòu)型：d9:sp3正四面體，dsp2平面正方形（更穩(wěn)定）cu2+Ag+平面正四方形d8:dsp2平面正方形d7:dsp3三角雙錐，d2sp3正八面體.7。什么是締合催化循環(huán)，舉例說明。締合催化循環(huán)定義：在催化反應(yīng)過程中催化劑沒有價(jià)態(tài)的變化，反應(yīng)物分子活化經(jīng)由催化劑與反

24、應(yīng)物配位，形成絡(luò)合物，再由絡(luò)合物或其衍生出的活性中間物種進(jìn)一步反應(yīng)，生成產(chǎn)物，并使催化劑復(fù)原.反應(yīng)物分子活化是在絡(luò)合物配位層中發(fā)生的。舉例：固體酸催化劑作用下的乙烯水合反應(yīng)。8.什么是非締合催循環(huán)，舉例說明。非締合催化循環(huán)定義：在催化反應(yīng)過程中催化劑以兩種明顯的價(jià)態(tài)存在，反應(yīng)物的活化經(jīng)由催化劑與反應(yīng)物分子間明顯的電子轉(zhuǎn)移過程，催化中心的兩種價(jià)態(tài)對(duì)于反應(yīng)物的活化是獨(dú)立的，這種催化循環(huán)稱之為非締合活化催化循環(huán)。舉例:氧化亞氮在鍥催化劑上的分解反應(yīng)。9.什么是共催化循環(huán)，舉例說明.兩種催化劑缺一不可，它們互為共催化劑，幫助實(shí)現(xiàn)催化循環(huán)，這種催化循環(huán)為共催化循環(huán)。舉例：乙烯氧化制乙醛。10.什么是助催

25、化循環(huán)，舉例說明。（1）共催化劑單獨(dú)對(duì)反應(yīng)無作用。它使另一種催化劑再生時(shí)而自己失活，即幫助構(gòu)成循環(huán)。（2）助催化劑提高活性組分的活性。（3）缺少共催化劑就無法構(gòu)成循環(huán)過程，缺少助催化劑只是降低催化過程效率。舉例說明：跋化反應(yīng)11。形成空配位的方法.（1）改變絡(luò)合物中金屬離子（原子）對(duì)稱性。（2）配位不飽和含有潛在的空位。（3）借助外部能量造成空位.12.通過實(shí)驗(yàn)確定取代反應(yīng)的機(jī)理類型：同位素追蹤法第五章過渡金屬氧化物催化劑名詞解釋導(dǎo)帶：空帶上的電子在能量上是自由的，再外加電場的作用下，電子導(dǎo)電被稱為導(dǎo)帶價(jià)帶:被形成晶體價(jià)鍵的電子占用的能帶為價(jià)帶滿帶:被電子充滿的能帶為滿帶費(fèi)米能級(jí)：電子占用最高

26、的能級(jí)為費(fèi)米能級(jí)本征半導(dǎo)體：具有電子和空穴兩種載流體傳導(dǎo)的半導(dǎo)體，成為本征半導(dǎo)體1、說明p型Cu2O雜質(zhì)半導(dǎo)體導(dǎo)電的來源，并畫出其半導(dǎo)體能譜圖非計(jì)量的化合物CU2O,存在Cu+過剩，它們處于晶格的間隙中，由于晶格要保持電中性，間隙處過剩的Cu+拉住一個(gè)電子在附近，形成eCu+,在靠近導(dǎo)帶附近形成一附加能級(jí).溫度升高時(shí)，此eCu+拉住的電子釋放出來，成為自由電子，這就是Cu2O導(dǎo)電的來源。2、毒氣報(bào)警器應(yīng)選用n型半導(dǎo)體還是p型半導(dǎo)體，為什么？若要提高其靈敏度，應(yīng)摻入高階雜質(zhì)還是低階雜質(zhì)？毒氣報(bào)警器：煤氣（C。燒類）在n型半導(dǎo)體上吸附，CO、燒類形成正離子，并使nT經(jīng)過放大而報(bào)警。應(yīng)該摻入高階雜質(zhì)

27、3、什么是n型、p型雜質(zhì)半導(dǎo)體，說明其成因，并舉例當(dāng)氧化物為非化學(xué)計(jì)量組成，或引入雜質(zhì)可產(chǎn)生N型或P型半導(dǎo)體。其中N型半導(dǎo)體：靠自由電子導(dǎo)電而P型半導(dǎo)體：靠空穴導(dǎo)電n型半導(dǎo)體的生成（ZnO、CuO、V2O5、Fe2O3、WO3（高價(jià)氧化物）（1）含有過量金屬原子，如ZnO部分分解或還原而含有非化學(xué)計(jì)量的鋅原子，過剩電子形成施主能級(jí)；（2）用高價(jià)離子取代晶格中的正離子；（3）摻入電負(fù)性小的雜原子。N型半導(dǎo)體的導(dǎo)電性取決于導(dǎo)帶中的自由電子數(shù)。提高溫度、提高施主能級(jí)位置、增加施主雜質(zhì)濃度都可提高N型半導(dǎo)體的導(dǎo)電性.P型半導(dǎo)體的生成（NiO、CoO、Cu2O、Fe。MnO、WO2（低價(jià)氧化物）（1）正

28、離子缺位，如NiO中過量氧離子的產(chǎn)生造成正離子缺位；（2）低價(jià)正離子取代高價(jià)正離子，如NiO中Li1+取代Ni2+;（3）摻入電負(fù)性大的雜原子，如NiO中摻入電負(fù)性大的F原子，F(xiàn)從鄰近的Ni奪取電子成為F,同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)Ni3+,它相當(dāng)于Ni2+束縛一個(gè)正電荷，產(chǎn)生空穴導(dǎo)電，生成P型半導(dǎo)體。降低溫度、降低受主能級(jí)位置、增加受主雜質(zhì)濃度都可提高P型半導(dǎo)體白導(dǎo)電性.5、吸附主體分子在半導(dǎo)體上若發(fā)生正離子化，應(yīng)選什么類型的半導(dǎo)體，為什么？應(yīng)該選n型半導(dǎo)體。以H2在p型的NiO半導(dǎo)體上吸附為例：失去電子進(jìn)入正離子空位處，其鄰近原有的Ni3+得到電子后在晶格上出現(xiàn)Ni2+離子，由于Ni3+減少，故p型導(dǎo)電

29、下降，吸附活性位濃度低，不易吸附6、吸附主體分子在半導(dǎo)體上若發(fā)生負(fù)離子化，應(yīng)選什么類型的半導(dǎo)體，為什么？應(yīng)選p型半導(dǎo)體，以O(shè)2在n型ZnO半導(dǎo)體上吸附為例：O2得到電子，其鄰近原有的eZn2+變?yōu)閆n2+,失去附加能級(jí)，使n型導(dǎo)電下降，吸附活性濃度低，不易吸附7、半導(dǎo)體催化劑的導(dǎo)電性對(duì)催化劑活性有影響嗎？請(qǐng)舉例實(shí)驗(yàn)表明N2O在p型半導(dǎo)體上分解時(shí)，使電導(dǎo)率上升，而在n型上進(jìn)行時(shí)，則導(dǎo)電率下降.以2N2O-2N2+O2為例，反反應(yīng)機(jī)理：N2O+e（從催化劑中取出電子）-N2+O（吸附）20-（吸附）-O2+2e（給催化劑電子）反應(yīng)從催化劑取出電子，形成表面0一的負(fù)電荷層，使n型半導(dǎo)體失去準(zhǔn)自由電子

30、，催化劑導(dǎo)電率下降，p型導(dǎo)電率上升；反應(yīng)是將電子給了催化劑，對(duì)催化劑導(dǎo)電率的影響相反，由于反應(yīng)進(jìn)行慢，總結(jié)果仍然是n型半導(dǎo)體催化劑導(dǎo)電率下降，p型導(dǎo)電上升。8、以N20在p型半導(dǎo)體上導(dǎo)電為例，說明半導(dǎo)體催化劑的導(dǎo)電性對(duì)催化劑活性的影響I9、ZnO屬n型還是p型半導(dǎo)體，在該半導(dǎo)體，中若摻入La2O3促進(jìn)n型還是p型？ZnO是n型半導(dǎo)體促進(jìn)n型，因?yàn)長azOs中La3+階數(shù)比Zn2+高，n型導(dǎo)電增強(qiáng)，吸附性活性增強(qiáng)10、用電子理論來解釋硫化物催化劑的催化行為先生成硫化氫和一個(gè)陰離子空位，然后是有機(jī)硫化物的化學(xué)吸附，導(dǎo)致表面的再硫化，這與催化氧化反應(yīng)的Redox機(jī)理相似。該過程要求金屬與硫的化學(xué)鍵不

31、能太強(qiáng)，也不能太弱，太強(qiáng)與太弱都導(dǎo)致比反應(yīng)速率降低第六、七章催化劑的設(shè)計(jì)制備與使用、中毒失活與再生1 .名詞解釋浸漬法：浸漬法是將載體浸泡在含有活性組分（主，助催化劑組分）的可溶性化合物溶液中，接觸一定的時(shí)間后除去過剩的溶液，再經(jīng)干燥、焙燒和活化，即可制得催化劑。永久中毒：催化劑的活性和選擇性可能由于外來物質(zhì)的存在而下降，這種現(xiàn)象稱作催化劑的中毒，如果中毒時(shí)催化劑的活性不斷降低，直到完全失活，從反應(yīng)介質(zhì)中除去毒物后活性仍不恢復(fù)，這種中毒為永久中毒。燒結(jié)：催化劑在高溫下長期作用，晶粒長大，比表面積縮小，稱為燒結(jié)，屬于熱失活。積碳：積碳是催化劑在使用過程中，逐漸在表面上沉積一層碳質(zhì)化合物，減少了可

32、利用的表面積，引起催化活性衰退.故積碳也可看作是副產(chǎn)物的毒化作用。2 .目前催化劑的選擇常用的方法有哪些？（沒找到具體方法，以下是對(duì)催化劑的選擇原則）利用元素周期表進(jìn)行模擬元素的選擇。一般良好的工業(yè)實(shí)用催化劑，應(yīng)該具有3方面的基本要求，即:活性、選擇性和穩(wěn)定性或者說壽命。此外，可能還要考慮到催化劑是環(huán)境友好的，反應(yīng)剩余產(chǎn)物應(yīng)該是與生態(tài)相容的、能夠改變反應(yīng)速率、高效、易于回收、可以反復(fù)使用、不產(chǎn)生污染所需產(chǎn)品的物質(zhì)，假如是食品就要求無毒無害，不與原材料反應(yīng).3.簡述沉淀法制備催化劑的影響因素有哪些，說明干燥過程與浸漬法的不同點(diǎn).（課本P175）（1）a過飽和度的影響：提高溶液的過飽和度，對(duì)晶核生

33、成的影響大于對(duì)晶體成長速度的影響。b溫度：當(dāng)溶液中溶質(zhì)質(zhì)量一定時(shí)，升高溫度過飽和度降低，使晶核生成速率減小。C攪拌的影響：沉淀劑慢慢加入，并充分?jǐn)嚢?，可制得晶粒大小均勻的沉淀。d溶?夜夜pH值的影響：沉淀法常用堿性物質(zhì)作沉淀劑e加料順序的影響：順加法：將沉淀劑加入到金屬鹽溶液中。逆加法：將金屬鹽溶液加入到沉淀劑中.并加法:將鹽溶液和沉淀劑同時(shí)按比例加入到中和沉淀槽中。（2）沉淀法的干燥過程一般對(duì)化學(xué)結(jié)構(gòu)沒有影響，但對(duì)催化劑的物理結(jié)構(gòu)特別是孔結(jié)構(gòu)的形成及機(jī)械強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生影響。浸漬法的干燥過程除影響催化劑的宏觀結(jié)構(gòu)外，還會(huì)對(duì)負(fù)載的活性組分分布產(chǎn)生明顯的影響4。固體催化劑的組成部分主要有哪些？簡述常用

34、的制備方法.固體催化劑主要由活性組分、載體、助催化劑組成。沉淀法：借助沉淀反應(yīng)，用沉淀劑將可溶性的催化劑組分（金屬鹽類的水溶液）轉(zhuǎn)化為難溶化合物，再經(jīng)分離、洗滌、干燥、焙燒、成型等工序制得成品催化劑。（P174）浸漬法：浸漬法是將載體浸泡在含有活性組分（主，助催化劑組分）的可溶性化合物溶液中，接觸一定的時(shí)間后除去過剩的溶液，再經(jīng)干燥、焙燒和活化，即可制得催化劑。（P183）混合法：將幾種組分用機(jī)械混合的方法制成多組分催化劑。（P190）離子交換法： 利用載體表面上存在可進(jìn)行交換的離子， 將活性組分通過離子交換交換到載體上， 然后再經(jīng)過適當(dāng)?shù)暮筇幚恚?如洗滌、干燥、焙燒、還原，最后得到金屬負(fù)載型

35、催化劑.（P191）熔融法：在高溫條件下進(jìn)行催化劑組分的融合，使其成為均勻的混合體、合金固溶體或氧化物固溶體。（P191）5。什么是催化劑的功能的組合與功能強(qiáng)度的調(diào)節(jié)，舉例說明.一當(dāng)當(dāng) 今屆今屆泡開泡開. .小小無零帶腔體- -ALO.H.OALO.H.O計(jì)形被體有許多催化反虛是由一系列化學(xué)過理來完成的*因此需要不同的催化活性中心來實(shí)現(xiàn)，井有可能存在拚同作用.舉例工口重基反應(yīng)就是由一系列脫氧,加氧反應(yīng)與異構(gòu)化.環(huán)化反應(yīng)構(gòu)成的.在所涉及的各步反應(yīng)中霄要不同催化功能的活性中心.如脫氧反應(yīng)需要有促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移的活性中心.異構(gòu)化反俄財(cái)布要有他進(jìn)殿子轉(zhuǎn)移能力的活性中心.所以，在選擇催化劑對(duì)應(yīng)考慮各自的不同

36、要求.必要時(shí)進(jìn)行功能機(jī)合.在多功能催化劑中注意功能的組合和功能強(qiáng)度的調(diào)節(jié)重整反應(yīng)Ni/AlOaNi/AlOaNiNi脫氧AL23AL23異構(gòu)化用F F處理虹2 2。3 3來加強(qiáng)酸性，強(qiáng)化異構(gòu)化能力，與脫氧功能強(qiáng)度相匹配催化劑功能強(qiáng)度的調(diào)節(jié)：通過改變多種化學(xué)組成的匹配、物理結(jié)構(gòu)(粒度、比表面積、孔體積)來調(diào)節(jié)催化劑功能強(qiáng)度。6.助催化劑有哪些功能?(P24)改善調(diào)節(jié)催化劑的活性、選擇性與穩(wěn)定性。(1)結(jié)構(gòu)性助催化劑，增加活性組分的比表面積，提高活性組分構(gòu)造的穩(wěn)定性.(2)調(diào)變性助催化劑，改變活性相的物性(3)擴(kuò)散型助催化劑，改變催化劑中的孔結(jié)構(gòu)，可加入擴(kuò)孔劑。(4)毒化型助催化劑，提高反應(yīng)的選擇

37、性.此外，助催化劑還可以促進(jìn)載體功能。8.制備好的催化劑為什么要活化？活化的方法有哪些？1)經(jīng)過干燥的產(chǎn)品通常還是以氫氧化物、氧化物、或硝酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽、錢鹽和醋酸鹽等形式存在。一般來說,這些化合物既不是催化劑所需要的化學(xué)狀態(tài)。也尚未具備較為合適的物理結(jié)構(gòu)，即沒有一定性質(zhì)和數(shù)量的活性中心，對(duì)反應(yīng)不能起催化作用，故稱催化劑的鈍態(tài)。當(dāng)把它們進(jìn)行焙燒或再進(jìn)一步還原、氧化、硫化等處理，使之具有一定性質(zhì)和數(shù)量的活性中心時(shí)，便轉(zhuǎn)化為催化劑的活潑態(tài)。2)活化方法：熱活化：改變化學(xué)組成，影響物理狀態(tài)；化學(xué)活化：還原、氧化、硫化9 .簡述催化劑的成型工藝破碎成型：用破碎機(jī)和粉碎機(jī)破碎，再篩分成不同的品質(zhì)，

38、并用角磨機(jī)磨去棱角。擠條成型：將濕物料加水碾捏成具有可塑性的糊狀物料，然后放置在開有小孔的圓筒中，在活塞的推動(dòng)下，物料成細(xì)條狀從小孔擠壓出來.壓片：用于某些不易擠壓成型的物質(zhì)，采用2t左右的沖壓機(jī)壓片.造球1)滾球法2)流化法造球3)油溶造球4)噴霧造球燒結(jié)：對(duì)耐高溫難成型的物料用燒結(jié)法成型，即在物料中加入粘合劑，制成特殊形狀，干燥后放入馬福爐中燒結(jié)，得到一定形狀的產(chǎn)品。10.催化劑失活的原因有哪些？什么是積碳和燒結(jié)？P2091)失活原因：催化劑中毒、積碳、燒結(jié)、揮發(fā)與剝落。2)2)積碳磋化劑在使用過程中，逐漸在表面上沉積一層炭質(zhì)化合物，減少了可利用的表面積.引起催化劑活性衰退的現(xiàn)象；也可看作

39、是副產(chǎn)物的毒化作用3)3)ftttfttt燒結(jié)，催化劑長期處于高溫下操作，融結(jié)而導(dǎo)致晶粒長大，減少了活性金屬的比表面，使活性下降11.可用毒化作用的電子因素和幾何因素研究催化劑毒物的種類和結(jié)構(gòu)嗎？P210毒物毒化效應(yīng)的大小與其分子量的大小和結(jié)構(gòu)的幾何因素有關(guān)，毒化效應(yīng)隨毒物分子量的增加而增加。硫化物碳鏈增長,毒性也隨之增大。對(duì)兩個(gè)終端反應(yīng)各有一個(gè)硫原子的硫化物，其毒性小于兩個(gè)終端只有一個(gè)硫原子的硫化物12.濃度和溫度對(duì)中毒有影響嗎？在實(shí)驗(yàn)室如何考察？P2104141）毒物的悵度效同毒物的悵度效同；能夠引起催化能夠引起催化劑中毒劑中毒的毒物含量的毒物含量, ,存在一個(gè)濃度界限存在一個(gè)濃度界限.

40、.不同催不同催化劑化化劑化有影響有影響. .學(xué)反反及反底條件不學(xué)反反及反底條件不同，濃度界限不同，濃度界限不同同 典型的赤物濃度效腳的線如卜，典型的赤物濃度效腳的線如卜，）赤化作用的溫度效網(wǎng)：在不同反而溫度3毒物與御化活性物質(zhì)的作用可能不同13.什么是催化劑中毒？【課本P2099。3.4,2催化劑由于反應(yīng)過程中的微量毒物作用，引起催化劑微觀結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致其活性、選擇性明顯下降或喪失的現(xiàn)象。中毒現(xiàn)象的本質(zhì)是微量雜質(zhì)和催化劑活性中心的某種化學(xué)作用，形成沒有活性的物種。（引起催化劑中毒的毒物不僅是針對(duì)催化劑，而且是針對(duì)該催化劑所催化的反應(yīng)來說的。按照毒物作用的特性，中毒過程可分為可逆的和不可逆的.在

41、氣固多相催化反應(yīng)中形成的是吸附絡(luò)合物。一類是如果毒物與活性組分作用較弱，可用簡單方法使活性恢復(fù)，稱為可逆中毒或暫時(shí)中毒。另一類為不可逆中毒，不可能用簡單方法恢復(fù)活性。為了降低副反應(yīng)的活性，有時(shí)需要使催化劑選擇中毒。）14。如何評(píng)價(jià)和比較催化劑抗毒穩(wěn)定性？【課本P26611。4】評(píng)價(jià)方法：在反應(yīng)物中加入一定濃度的有關(guān)毒物，使催化劑中毒，而后觀測(cè)其活性和選擇性恢復(fù)能力；測(cè)定最高加入毒物濃度；將中毒催化劑再生處理，觀測(cè)其活性和選擇性恢復(fù)能力；15。積碳和結(jié)焦是如何引起的？怎樣進(jìn)行再生？【課本P211及P212】引起原因：催化劑導(dǎo)熱性不好或者孔隙過細(xì)時(shí)，會(huì)逐漸在表面上沉積一層炭制化合物，減少了可利用表

42、面積,引起的催化劑活性衰退；再生方法：蒸汽處理如輕油水蒸汽轉(zhuǎn)化制合成氣的饃基催化劑，當(dāng)處理積碳現(xiàn)象時(shí)，可采用加大水蒸氣比或停止加油，單獨(dú)使用水蒸氣方法吹洗催化劑床層，直至所有的積碳全部被除掉為止。空氣處理當(dāng)催化劑表面吸附了炭或碳?xì)浠衔?，阻塞微孔結(jié)構(gòu)時(shí)，可通入空氣進(jìn)行燃燒或氧化，使催化劑表面的炭及類焦?fàn)罨衔锱c氧反應(yīng)，將碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳放出。通入氫氣或不含獨(dú)舞的還原性氣體如當(dāng)原料氣中含氧或氧的化合物濃度過高時(shí)，合成氨使用的熔鐵催化劑會(huì)受到毒害，可停止通入該原料氣，而改用合格的氫氣、氮?dú)饣旌蠚怏w進(jìn)行處理，催化劑可獲得再生用酸或堿溶液處理16。催化劑比表面積指的是什么？試舉出一些常用的測(cè)定方法。【

43、課本P25411.3.1】單位質(zhì)量催化劑內(nèi)外表面積之和，叫做催化劑的比表面積，國標(biāo)單位itf/g,理想的非孔型物料只具有外表面積，如硅酸鹽水泥、一些粘土礦物粉粒等；有孔和多孔物料具有外表面積和內(nèi)表面積，如石棉纖維、巖（礦）棉、硅藻土等。比表面積是評(píng)價(jià)催化劑、吸附劑及其他多孔物質(zhì)如石棉、礦棉、硅藻土及粘土類礦物工業(yè)利用的重要指標(biāo)之- -工、工、毒化作用的電子因素毒化作用的電子因素- -侍比劑的中毒過程侍比劑的中毒過程, ,在本質(zhì)上為毒物與催化活忖在本質(zhì)上為毒物與催化活忖無之間發(fā)生了某些化無之間發(fā)生了某些化學(xué)作用學(xué)作用- -以以v v山族金展和山族金展和H H元素加阻作元素加阻作用為例用為例- -

44、! !）VHVH 與與 VIHVIH 族的非金屬元素及化合物族的非金屬元素及化合物- -VBVB（N.P*As.5bN.P*As.5b）.VH.VH。* *S,S,加，加，TeTe）為毒物為毒物 E EL L真化合物的中心元素都有孤對(duì)電子在催化活真化合物的中心元素都有孤對(duì)電子在催化活性性中的上吸附時(shí)中的上吸附時(shí)， 填充了填充了 VTITVTIT 族元族元素中的素中的 d d 帶空帶空穴穴. .形就了臉形就了臉附鍵，辱化活附鍵，辱化活柱中心柱中心d d電子結(jié)構(gòu)與毒性有內(nèi)在的聯(lián)系電子結(jié)構(gòu)與毒性有內(nèi)在的聯(lián)系，電子構(gòu)型電子構(gòu)型為為延至十筆毒延至十筆毒. .爐爐至至* *為無毒為無毒不嵬和化合物不嵬和化合物, ,提供電耳與金用的提供電耳與金用的6 6注注如環(huán)己烯加氫府如環(huán)己烯加氫府* *云對(duì)于陽與云對(duì)于陽與PtPt為毒物為毒物在在師師上乙燃加氫區(qū)乙快上乙燃加氫區(qū)乙快, ,一一氧化碳為毒物氧化碳為毒物0 0、V V= =r r(1(1- -aCaC.2.2溫度的影嘀- - 以硫化物為例以硫化物為例. .對(duì)金屬催牝劑有三個(gè)對(duì)金屬催牝劑有三個(gè)溫度范凡溫度范凡- -100aoov.aoov.中串作用變?yōu)榭赡?確與活性物質(zhì)性物質(zhì)原子鑄的化學(xué)銀不再是穩(wěn)定的。原子鑄的化學(xué)銀不再是穩(wěn)定的。V V 乂表乂表示毒物示毒物濃濃度度CffCffi i