催化知識(shí)考試題目題庫

1、填空題1. 在評(píng)價(jià)一個(gè)催化劑時(shí)，通常認(rèn)為有四個(gè)最重要的因素，它們分別是： 活性 ，選擇性， 壽命 與價(jià)格。2. 流體流動(dòng)涉及到流動(dòng)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(gè)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(dòng)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(shí)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)

2、構(gòu)形式有立方面心， 立方體心， 六方堆積 。9. 表征催化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 的性質(zhì)。11. 催化劑表面的形態(tài)是指它的 幾何形態(tài) ， 地貌 。12測(cè)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(cè)試的目的，可將實(shí)驗(yàn)測(cè)定的活性分為兩類 動(dòng)力學(xué)的 ， 實(shí)用的 。14 實(shí)驗(yàn)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(gè)部分： 成熟期 ， 穩(wěn)定期 ， 衰老

3、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(jià)帶 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(duì)稱性 。20金屬鹽的沉淀過程分三階段進(jìn)行，即過飽和 、成核 和長(zhǎng)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

4、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 不飽和烴的不離解吸附的吸附狀態(tài)分為 型 ， -型 。25 co的幾種吸附狀態(tài)： 一位 、 二位 、 孿生 和 離解 吸附狀態(tài)。26 d帶中較密的能級(jí)間允許 電子 保持不成對(duì)，飽和磁矩在數(shù)值上等于d能帶中的未配對(duì)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(jià)鍵 ， 離子鍵 和， 極性鍵 。29 離解化學(xué)吸附時(shí)，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

5、究中用得較多的兩種連續(xù)式反應(yīng)器： 連續(xù)流動(dòng)攪拌釜式反應(yīng)器 ， 活塞式流動(dòng)反應(yīng)器 。31.影響不同晶面暴露的比例的因素有二：一是 動(dòng)力學(xué) ，另一是 熱力學(xué) 32. 分散度也稱 暴露百分 ，它顯然和 微晶的大小 直接相關(guān)。33.物理吸附的作用力是范德華力 ，化學(xué)吸附作用力是價(jià)鍵力 ；物理吸附是 非 選擇性的，化學(xué)吸附是 有 選擇性的。34.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 。35.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)目增加的吸附為累積 化學(xué)吸附，使半導(dǎo)體的電導(dǎo) 增加 。36. 在催化劑制

6、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。37. 原子軌道組合成分子軌道的三個(gè)條件 能級(jí)高低相近，軌道最大重迭 ，對(duì)稱性匹配 。38. 溶膠的表面能大，它有通過粒子長(zhǎng)大和凝聚使表面能 減少 的趨勢(shì)。有三種類型的聚結(jié)物：水凝膠 、絮凝體 和 塊狀沉淀物。39. 在用于固定床的較大顆粒催化劑的機(jī)械性能測(cè)試中，通常需要測(cè)定它的 壓碎強(qiáng)度 和 磨損率 。40. 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(jiǎn)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(huì)改變反應(yīng)的最終熱力學(xué)平衡位置。2

7、.活性位（active site）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“*”表示。3. 轉(zhuǎn)換頻率（turnover frequency）答：?jiǎn)挝粫r(shí)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/某反應(yīng)轉(zhuǎn)化的總量）1005. 均相催化（homogeneous catalysis）答: 所有反應(yīng)物和催化劑分子分散在一個(gè)相中，如均相酸堿催化、均相絡(luò)合催化。6. 多相催化（heterogeneous catalysis）答: 催化劑與反應(yīng)物

8、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（enzyme catalysis） 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(gè)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(gè)催化劑中毒后，可能失去對(duì)某一反應(yīng)的催化能力，但對(duì)別的催化反應(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

9、的載體材料主要為高熔點(diǎn)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(duì)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(duì)應(yīng)原理。11. 活性組分答：活性組分對(duì)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(diǎn)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。13. 催化重整答：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

10、產(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餾份中的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(gè)分子一旦落在固體表面上，它在表面停留的部分時(shí)間內(nèi)，可沿著表面移動(dòng)或束縛在一個(gè)特定的部位上。如果分隔吸附部位的勢(shì)壘低，或者與吸附質(zhì)分子的平均熱能相比可以忽略不計(jì)，在這種情況，沒有勢(shì)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(jiǎn)述多相催化反應(yīng)過程包括的五個(gè)過程答：（1）反應(yīng)物向催化劑表面擴(kuò)散；

11、（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(gè)催化劑的工業(yè)價(jià)值時(shí)，哪三個(gè)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）。考慮的順序：第一位是選擇性，第二位壽命，最后才是活性。19. 催化劑成分主要由哪幾個(gè)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(duì)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

12、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(duì)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(jiǎn)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)呈簇狀或筏狀分散在載體上。21. 簡(jiǎn)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

13、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(jiǎn)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(shí)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(duì)于別的部分位移等等。23. 簡(jiǎn)述邊界層理論的成功之處。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(shí)際上能進(jìn)行到形成一個(gè)單層。（3）作

14、為上一點(diǎn)的延伸，人們可以預(yù)期，p弄氧化物和n型氧化物對(duì)特定的催化反應(yīng)會(huì)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(jià)帶中的正穴數(shù)決定?；谶@個(gè)原理，可以用下述方法確定非計(jì)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(cè)量氧化物的電導(dǎo)隨氧氣壓的變化，如果電導(dǎo)s隨氧氣壓力增加而增加，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(qǐng)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）

15、使用固體中不同的電子能級(jí)。26. 化學(xué)吸附時(shí)，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(jià)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(gè)分子一旦落在固體表面上，它在表面停留的部分時(shí)間內(nèi)，可沿著表面移動(dòng)或束縛在一個(gè)特定的部位上。如果分隔吸附部分的勢(shì)壘高度大于吸附質(zhì)分子的相應(yīng)的自由度的平均熱能，則吸附質(zhì)分子不能逸出“勢(shì)能阱”，這樣吸附就是定位的，稱為定位吸附。28. 簡(jiǎn)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(jí)。

16、29. 簡(jiǎn)述干燥速度對(duì)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(dòng)，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(huì)受到的機(jī)械應(yīng)力，它們大致有哪幾種？答：（1）運(yùn)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(shí)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(dòng)，壓力降，催化劑床重量和

17、溫度的循環(huán)變化而致的外應(yīng)力。（5）移動(dòng)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/g-al2o3催化劑時(shí)，采用什么方法可使pt更多地分散在載體的孔內(nèi)，并簡(jiǎn)述其制備原理？答：采用競(jìng)爭(zhēng)吸附的方法來制備，因?yàn)槁茹K酸吸附很快，其擴(kuò)散進(jìn)載體孔內(nèi)是速率控制步驟，通過將鹽酸加入氯鉑酸溶液中，利用鹽酸與氯鉑酸對(duì)載體吸附部位的競(jìng)爭(zhēng)性吸附，從而驅(qū)使鉑深入顆粒內(nèi)部，從而達(dá)到制備目的催化劑。32. 請(qǐng)簡(jiǎn)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，

18、最后得到的raney 鎳貯存在蒸餾水中備用。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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)催化劑壽命的方法主要有哪些？答：（1）解決催化劑組分的揮發(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(duì)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

19、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(jiǎn)述實(shí)用活性測(cè)試的目的答：（1）篩選催化劑，評(píng)價(jià)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(yàn)36. 在煅燒中發(fā)生哪幾個(gè)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，使達(dá)到所要求的狀態(tài)；（5）穩(wěn)定機(jī)械性質(zhì)。37. 簡(jiǎn)述催化劑使用過程中要測(cè)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(jiǎn)述金屬催化劑的毒物的種類答

20、：（1）第一類是v族和vi族元素的具有未共享電子對(duì)的非金屬化合物，毒性的程度取決于空的價(jià)軌或未共享電子對(duì)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(jiǎn)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

21、燒速率，造成催化劑燒結(jié)。40. 簡(jiǎn)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卟啉，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的金屬錳配合物催化8.16g 25%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, 雙氧水轉(zhuǎn)化了90 %, 可生成3.675g環(huán)氧環(huán)己烷（c6h10o）、0.49g環(huán)己烯醇（c6h10o）和0.12g環(huán)己烯酮（c6h8o）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(jì)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

22、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/ 82 3.675 / 98 - 0.49 / 98 - 0.12 / 96) = 0.00625 mol = 6.25 mmol。 (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 / 82 0.00625) / (4.1/ 82)100% = 87.5 %。 (3)轉(zhuǎn)換頻率 =環(huán)己烯消耗量(mmol)/(催化劑錳含量(

23、mmol)反應(yīng)時(shí)間(h) = (50-6.25)/(0.53)=29.17 h-1。(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(shí)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%)/34 90%100% = ( 3.675 / 98 + 0.49 / 98+ 2

24、(0.12 / 96)/0.108 100%=(45.00/54.00)100%=83.3%2.用hg-he法測(cè)某催化劑重量w = 4g時(shí), 若已知容器容積v = 60.00cm3, 測(cè)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?解: (1) 由 r骨架 = w / (v-vhe) = 4/(60.00-59.5) = 8 g / cm3 （2） r顆粒 = w / (v-vhg) = 4/ (60.00-59.00) = 4 g / cm3 (3) v孔 = vhe- vhg = 59

25、.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 3.工業(yè)上生產(chǎn)環(huán)氧乙烷是用空氣氧化乙烯來實(shí)現(xiàn)，通常使用的催化劑為ag / a-al2o3。請(qǐng)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(yīng)是在固定床上進(jìn)行， 在反應(yīng)乙烯累積進(jìn)樣量為500 mol后，累計(jì)獲得了325 mol 環(huán)氧乙烷， 25 mol 二氧化碳，殘余乙烯為60 mo

26、l. 請(qǐng)計(jì)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， a-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a-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(

27、%) =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(duì)反應(yīng)具有選擇性。4) 實(shí)際上催化劑并不能無限期地使用，在長(zhǎng)期受熱和化學(xué)、物理作用下，會(huì)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(duì)于給定的

28、反應(yīng)，在已知條件下，其催化和非催化過程的-g0r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，其中為反應(yīng)的平衡常數(shù)，是產(chǎn)物與反應(yīng)物的標(biāo)準(zhǔn)自由焓之差，是狀態(tài)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值，它只能加速達(dá)到平衡所需的時(shí)間，而不能移動(dòng)平衡點(diǎn)。1.4、具有加氫功能的催化劑往往對(duì)脫氫反應(yīng)也有活性。試給予解釋。根據(jù)kf= ,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(duì)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(gè)部分組成的？載體和助催化劑的功能分別是什么？通常估計(jì)催化劑由活

29、性組分、載體和助催化劑三個(gè)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，可以改變催化劑的化學(xué)組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)、離子價(jià)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： ch4 20%、 c2h4 30%、 c2h6 20% 、co2 20% 、co 10% 。不考慮反應(yīng)過程中的積碳問題。試計(jì)算（1）甲烷的轉(zhuǎn)化率；（2）乙烯的選

30、擇性。解：設(shè)產(chǎn)物以100mol計(jì)（1）（2）2.3、試說明催化劑穩(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(shí)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(shí)間。區(qū)別：前者指的是變化情況，后者指的是時(shí)間長(zhǎng)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(zhǎng)，穩(wěn)定性不好的則短。3.1、多相催化反應(yīng)通常包括哪個(gè)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

31、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。3.2、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?。?-20kj/mol），且是可逆的，無選擇性，分子量越大越容易發(fā)生。化學(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(dòng)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，尤其是飽和烴分子的解離吸附。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(jià)，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(gè)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

32、成化學(xué)鍵化學(xué)吸附是表面反應(yīng)的前提?；瘜W(xué)吸附的表面物種在二維的吸附層中并非靜止不動(dòng)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?yàn)榉肿託洹N分子在吸附之前先必須解離，因?yàn)楹芏噙@類分子不能直接與金屬的“表面自由價(jià)”成鍵，必須先自身解離，成為有自由價(jià)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(gè)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(duì)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(duì)轉(zhuǎn)化率的影響較大

33、，則存在內(nèi)擴(kuò)散控制。4.1、試敘述固體表面酸中心類型測(cè)定方法以吡啶作吸附質(zhì)的ir譜法（1）l酸的紅外光譜特征峰：1450cm-1、1490cm-1和1610cm-1（2）b酸的紅外光譜特征峰：1540cm-14.2、試敘述固體酸強(qiáng)度測(cè)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(shí)，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(shí)，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試用二元復(fù)合氧化物電價(jià)模型判斷：(a)tio2為

34、主要組分，zro2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(jià)態(tài)為+4，配位數(shù)6，zr價(jià)態(tài)為+4 ，配位數(shù)8）； 即b酸(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(jià)態(tài)為+4，配位數(shù)6，zr價(jià)態(tài)為+4 ，配位數(shù)8）。 即l酸5.1、請(qǐng)簡(jiǎn)要敘述沸石結(jié)構(gòu)的三個(gè)層次第一個(gè)結(jié)構(gòu)層次：硅氧四面體和鋁氧四面體第二個(gè)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(gè)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(qǐng)按tio4四面體畫出六元環(huán)結(jié)構(gòu)5.3、a型、y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

35、成的，其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型：八元環(huán) 0.41nm；y型：十二元環(huán) 0.74nm；zsm-5型：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y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；y型si/al為1.5-3.0。5.6、硅鋁型分子

36、篩的晶胞化學(xué)組成式的兩種表達(dá)形式是什么？（1）（2）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：交換后尚存在的鈉量6.2、簡(jiǎn)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

37、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(qǐng)以甲醇與苯反應(yīng)生產(chǎn)對(duì)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(duì)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(duì)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分子篩為例說明用離子交換法制備b酸型和y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？

38、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(jiǎn)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(jí)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(duì)的d電子愈多，對(duì)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(duì)一定的反應(yīng)，要求催化劑具有一定的