工業(yè)催化期末復習題

1、第二章催化作用與催化劑1、合成氨鐵催化劑參加少量K20催化劑的性能得到提升,通過實驗測得參加K20前后催化反響的活化能有明顯變化,請問K20在催化劑組成作為何種助齊V起何作用2、催化劑是如何改變化學反響速度的,光化學反響中光是否為催化劑3、電化學中電極使反響得到加速,電極是否為催化劑4、現(xiàn)開發(fā)二種CO加氫合成甲醇催化劑,小試數(shù)據(jù)如下：A催化劑；最正確反響溫度150度,壓力2MPz,轉(zhuǎn)化率20%,選擇性90乳B催化劑：最正確反響溫度140度,壓力3Mp,轉(zhuǎn)化率50/,選擇性60勾請你從結(jié)果中選出一種較優(yōu)的催化劑進行中試.5、擴散是影響工業(yè)催化過程的一個重要因素口請設計消除內(nèi)擴散和外擴散的實驗.6

2、、畫出催化循環(huán)電子型助催化劑的作用：改變主催化劑的電子結(jié)構,促進催化活性及選擇性.金屬的催化活性與其外表電子授受水平有關.具有空余成鍵軌道的金屬,對電子有強的吸引力,吸附水平的強弱是與催化活性緊密相聯(lián)的在合成氨用的鐵催化劑中,由于Fe是過渡元素,有空的d軌道可以接受電子,故在Fe-Al2O3中參加K2O后,后者起電子授體作用,把電子傳給Fe,使Fe原子的電子密度增加,提升其活性,K2O是電子型的助催化劑第三章吸附與多相催化1簡述多相催化反響的步驟包括五個連續(xù)的步驟.1反響物分子從氣流中向催化劑外表和孔內(nèi)擴散；2反響物分子在催化劑外表上吸附；3被吸附的反響物分子在催化劑外表上相互作用或與氣相分子

3、作用進行化學反響；4反響產(chǎn)物自催化劑外表脫附；5反響產(chǎn)物離開催化劑外表向催化劑周圍的介質(zhì)擴散.上述步驟中的第1和5為反響物、產(chǎn)物的擴散過程.屬于傳質(zhì)過程.第2、3、4步均屬于在外表進行的化學過程,與催化劑的外表結(jié)構、性質(zhì)和反響條件有關,也叫做化學動力學過程2外擴散與內(nèi)擴散的區(qū)別外擴散：反響物分子從流體體相通過吸附在氣、固邊界層的靜止氣膜或液膜到達顆粒外外表,或者產(chǎn)物分子從顆粒外外表通過靜止層進入流體體相的過程,稱為外擴散過程.內(nèi)擴散：反響物分子從顆粒外外表擴散進入到顆?？紫秲?nèi)部,或者產(chǎn)物分子從孔隙內(nèi)部擴散到顆粒外外表的過程,稱為內(nèi)擴散過程.為充分發(fā)揮催化劑作用,應盡量消除擴散過程的影響外擴散阻

4、力：氣固或液固邊界的靜止層.消除方法：提升空速內(nèi)擴散阻力：催化劑顆?？紫秲?nèi)徑和長度.消除方法：減小催化劑顆粒大小,增大催化劑孔隙直徑3解離吸附的Langmuir等溫式的推導過程解離吸附：H2,H+H,Y=ka(1-JPVd=K2吸附時兩個解離離子各占有一個活性中央,所以脫附時,兩個活性中央粒子脫出,所以速度吸附平衡得出22y=ka1-口P1/2PLangmuir分子解離吸附方程當壓力較低時,1+Kp二=.Kp1/2得4物理吸附與化學吸附的區(qū)別.具體地是由永久偶極、誘導偶極、物理吸附是外表質(zhì)點和吸附分子之間的分子力而引起的色散力等三種范德華引力.物理吸附就好似蒸汽的液化,只是液化發(fā)生在固體外表上

5、罷了.分子在發(fā)生物理吸附后分子沒有發(fā)生顯著變化.化學吸附是在催化劑外表質(zhì)點吸附分子間的化學作用力而引起的,如同化學反響一樣,而兩者之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移并形成離子型,共價型,自由基型,絡合型等新的化學鍵.吸附分子往往會解離成原子、基團或離子.這種吸附粒子具有比原來的分子較強的化學吸附水平.因物理吸附吸附力吸附層選擇性熱效應吸附速度范德華力單層或多層無較小,近于液化熱較快,不需活化能此化學吸附是多相催化反響過程不可缺少的根本因素.物理吸附與化學吸附區(qū)別化學吸附化學鍵力單層有較大,近于化學反響熱較慢,溫度升高速度加快,需活化能第四章11通用酸堿定義.但凡能給出質(zhì)子或者接受電子對的物質(zhì)稱為酸B酸或L酸.但

6、凡能接受質(zhì)子或者給出電子對的物質(zhì)稱為堿B堿或L堿2固體酸類型鑒定方法以及B酸和L酸在IR上特征波數(shù)范圍（1） NH3為探針分子鑒別NH3吸附在L酸中央時,是氮的孤對電子配位到L酸中央上形成的,其紅外光譜類似于金屬離子同NH3的配位絡合物,吸附峰在3300cm-1及1640cm-1處,；NH3吸附在B酸中央上,接受質(zhì)子形成NH4+,吸收峰在3120cm-1,及1450cm-1處.NH3吸附在L酸中央上強度是B酸中央上強度的4倍.（2） 口比咤做探針的紅外光譜法口比咤吸附在L酸中央上形成配位絡合物,特征吸收峰在14471610cm-11450/1490/1610cm1處.口比咤吸附在B酸中央上形成

7、口比咤離子,其紅外特征吸收峰之一在1540-1550cm-1附近15404 TPD測定酸強度的原理程序升溫脫附法TPD:將預先吸附了某種堿吸附質(zhì)的固體酸吸附劑或催化劑,在等速升溫且通入穩(wěn)定流速的載氣條件下,外表吸附的堿到了一定的溫度范圍便脫附出來,記錄堿脫附的速率隨溫度的變化,即得TPD曲線.5 Hammett函數(shù)的定義及其物理意義酸強度是指給出質(zhì)子的水平B酸強度或者接受電子對的水平L酸強度.酸強度表示酸與堿作用的強弱,是一個相對量.用堿性氣體從固體酸脫附的活化能、脫附溫度、堿性指示劑與固體酸作用的顏色等都可以表示酸的強度.通常用酸強度函數(shù)H0表示固體酸強度,H0也稱為Hammett函數(shù).6以

8、甲基紅pKa=+6.8做為Hammett指示劑,測定固體酸量,滴定出的是哪類酸1H06.88固體酸類型對催化劑的那個性能影響最大1活性2選擇性9酸強度對催化劑的那個性能影響最大1活性2選擇性10酸量對催化劑的那個性能影響最大1活性2選擇性11舉例說明什么是超強酸一般用什么方法測定超強酸的酸強度超強酸：酸強度大于100%硫酸的固體酸叫超強酸.即H0-11.9的固體酸超強酸包括鹵素和非鹵素類超強的酸強度測定：Hammett指示劑法和正丁烷骨架異構化成異丁烷法12舉例說明產(chǎn)生超強酸的機理以SO42混進的SO42-/MxOy型固體超強酸的酸中央主要是由于SO42在外表上的配位吸附,在M-O上的電子云強

9、度偏移,產(chǎn)生L酸中央.而在枯燥和焙燒過程中,由于所含的結(jié)構水發(fā)生解離吸附而產(chǎn)生了B酸中央.13雜多酸第一層次粒子、第二層次粒子、第三層次粒子之間的關系Keggin結(jié)構的三個層次1第一層次：雜多陰離子2第二層次：雜多陰離子的三維排布、平衡陽離子和結(jié)晶水等3第三層次：離子大小和孔結(jié)構等.雜多化合物的第一層次結(jié)構對反響物分子具有特殊的配位水平,是影響雜多化合物催化活性和選擇性的重要因素.第二層結(jié)構的穩(wěn)定性較差,易受外界影響發(fā)生變化.第四章214A分子篩組成xNa2O?A12O3?2SiO2?4.5H2O中x的值為Mx/nAlO2xSiO2y-ZH2O式中,M為金屬離子,n為金屬離子的價數(shù),x為A1O

10、2的分子數(shù),y為SiO2的分子數(shù).Z為水的分子數(shù).假設M的化合價n=1,那么M的原子數(shù)等于鋁原子數(shù),如果n=2,那么M的原于數(shù)只是鋁原子數(shù)的一半.2什么是分子篩的晶穴、晶孔、孔道什么是分子篩的主晶穴、主晶孔、主孔道晶穴：沸石分子篩的各種籠叫做晶穴.主晶穴：沸石中有效體積最大的叫主晶穴晶孔：晶穴與外部或者晶穴之間互相聯(lián)通的部位主晶孔：開孔直徑最大的晶孔叫主晶孔.孔道：由晶穴和晶孔構成的通道.主孔道：主晶穴和主晶孔構成的通道.3a籠、3籠是哪類分子篩的主晶穴3籠方鈉石籠一削角八面體：方鈉石的主晶穴a籠：A沸石的主晶穴第四章51 .研究金屬催化劑的理論方法有哪幾種研究金屬化學鍵的理論方法有三種：能帶

11、理論、價鍵理論和配位場理論2 .簡述金屬催化劑能帶模型的要點.金屬中單個原子的能級是分立的,N個相距無限遠的原子能級也是分立的,當固體中N個原子緊密排列時,由于原子間的相互作用,原來同一大小的能級這時彼此數(shù)值上就有小的差異.同一能級就分裂成為一系列和原來能級很接近的仍包含N個能量的新能級.由于N的數(shù)值很大1023數(shù)量級這些新能級根本上連成一片形成能帶.d軌道形成的導帶具有催化作用.3 .簡述金屬催化劑價鍵模型的要點.N個金屬原子相互作用,使d軌道雜化,在雜化軌道中填充電子,當d軌道中電子的填充率4050%時,催化活性最高.4 .簡述金屬催化劑的配位場模型的要點.催化劑是由中央離子金屬離子M和配

12、體L組成,在八面體配位場中,由于配體L的影響,金屬M的5個簡并d軌道發(fā)生分裂,形成能量較高二重簡并軌道eg軌道、能量較高三重簡并軌道12g軌道.這些軌道的電子云均有方向性,所以反響物分子與M的作用就具有選擇性,反響物分子優(yōu)先在作用能量較低的方向上形成過度態(tài)化合物5 .簡述金屬氧化物催化劑具有催化作用的本質(zhì).本質(zhì)是氧化物與反響物之間可以1互相傳遞電子或空穴,2互相傳遞氧原子.傳遞電子的金屬氧化物催化劑可以用半導體模型來描述,例如用于N2O分解為O2和N2的p型半導體NiO催化劑；傳遞O的金屬氧化物催化劑可以用晶格氧置換、外表過剩氧、外表缺陷氧模型來描述.第六到八章1 .名詞解釋綠色化學利用一系列

13、原理來降低和消除在化工產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)及應用中有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生氫經(jīng)濟利用氫氣經(jīng)過化學反響后所產(chǎn)生的能量,它不但不會產(chǎn)生廢氣污染環(huán)境而且也可以儲存能量,是目前正在研究大量生產(chǎn)的方法.E因子二千克廢棄物/千克產(chǎn)物2 .WAO,CWAO的概念及其各自特征WAO:濕空氣氧化,在一定的溫度壓力下,廢水中的有機物或無機物與空氣中的氧發(fā)生的液相反響WAO:濕空氣氧化,是處理廢水,尤其是含有毒物和高有機物廢水的重要技術.WAO的特征：a.涉及有機或無機可氧化組分在高溫加壓條件下的液相氧化,采用氣相氧源常用空氣；b.作為清潔氧化劑適用于COD10100g/L體系；c.自成封閉系統(tǒng)；無任何的污染轉(zhuǎn)移；應用于高

14、有機含氮和氨體系可回收機械能；需要的燃料少.CWAO:催化濕式氧化法在高溫、高壓和催化劑存在的條件下,將污水中的有機污染物和NH3N氧化分解成CO2、N2和H2O等無害物質(zhì).CWAO:工業(yè)廢液的催化凈化技術.就是在催化劑參與下的WAO.Cu,Mn,Fe是廣泛應用的CWAO催化劑.3 .生物質(zhì)能源的特征再生性,清潔性,而且是取之不盡的.4 .生物催化反響的特征a.酶的催化效率極高；b.酶催化劑的用量少c.生物酶催化具有高度的專一性,包括絕對專一性和相對專一性最根本的特征；d.酶催化的條件溫和第十一章1.什么是空速、堆密度和比孔體積孔容停留時間的倒數(shù)稱為空速；氣體空速按反響物氣體流量速率計算；液體

15、空速按液體流量速率計算；重量空速按反響物質(zhì)量流速除以催化劑重量所得比值計算；堆密度：用量筒測量催化劑體積V堆=丫隙+V孔+V真.mm=-堆=V堆丫隙+Vk+V真比孔體積孔容：每克催化劑顆粒內(nèi)所有孔的體積總和;2 .如何消除外擴散限制應用流動法測定催化劑的活性時,為了防止外擴散的影響,應當使氣流處于湍流條件,由于層流會影響外擴散速率.3 .什么情況下可以認為已經(jīng)消除了內(nèi)擴散的影響當催化劑活性與催化劑粒徑大小無關時,可以認為已經(jīng)消除了內(nèi)擴散的影響.4 .對催化劑抗毒性進行評價的方法有哪幾種通常采用三種方法對催化劑抗毒性進行評價：在原料中參加毒物使催化劑中毒后改用純潔原料,檢測催化劑能否恢復活性和選

16、擇性；維持一定活性和選擇性,逐漸提升毒物量；中毒催化劑再生后,檢測活性和選擇性的恢復程度5 .影響催化劑壽命的因素有哪幾種影響催化劑壽命的因素1催化劑熱穩(wěn)定性的影響催化劑在一定溫度下,特別是高溫下發(fā)生熔融和燒結(jié),固相間的化學反響、相變、相別離等導致催化劑活性下降甚至失活.2催化劑化學穩(wěn)定性的影響在實際反響條件下,催化劑活性組分可能發(fā)生流失、或活性組分的結(jié)構發(fā)生變化從而導致活性下降和失活.3催化劑中毒或被污染催化劑發(fā)生結(jié)焦積炭污染或中毒.4催化劑力學性能的影響催化劑發(fā)生破碎、磨損,造成催化劑床層壓力降增大、傳質(zhì)差等,影響了最終效果.6 .簡述工業(yè)催化劑的制備方法a.沉淀法一借助沉淀反響,用沉淀劑如堿類物質(zhì)將可溶性的催化劑組分轉(zhuǎn)化為難溶化合物,再經(jīng)別離,洗滌,枯燥,焙燒,成型等工序制得成品催化劑.用于制備高含量的非貴金屬,金屬氧化物,金屬鹽催化劑或催化劑載體b.浸漬法一將再提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,接觸一定的時間后除去過剩的溶液,再經(jīng)枯燥,焙燒和活化,即可制得催化劑c