2010秋 碩士催化化學試題A--答案

1、華中師范大學 2010 2011學年第一學期碩士研究生期末考試試卷（a卷）課程名稱 催化化學 課程編號_ 任課教師 王峰云 題型選擇判斷填空問答分析總分分值2020201624100得分得分評閱人一、 選擇題：（共10題，每題2分，共20分）請在正確答案的字母上打鉤， 如 1 “催化劑” 這一名詞歷史上是誰于何年最早提出的？ a，拉瓦錫，1836年； b，貝采利烏斯，1836年； c，奧斯特瓦爾德，1906年2催化劑能加快化學反應(yīng)速度，其主要原因是a，它降低了活化能，因而改變了反應(yīng)機理，；b，它提高了反應(yīng)物濃度，因而加快了反應(yīng)速度；c，它改變了反應(yīng)機理，因而降低了活化能。3 以下說法哪個是正確

2、的？ a， n-型半導體禁帶區(qū)內(nèi)有一個受主能級，靠近滿帶；b， n-型半導體禁帶區(qū)內(nèi)有一個受主能級，靠近導帶；c. p-型半導體禁帶區(qū)內(nèi)有一個受主能級，靠近滿帶.院（系）： 專業(yè)： 年級： 學生姓名： 學號： - 密 - 封 - 線 -4. 今需苯加氫生成環(huán)己烷和苯催化燃燒兩種催化劑， 較好的選擇分別是 a，pt催化劑和zno； b，zno和al2o3 ； c，pt 和 pt。5. 用硝酸鋁水溶液和氨水沉淀法制備催化劑時，提高鹽溶液濃度, 通?？蓪е麓呋瘎┍砻娣e： a，升高； b， 降低 c，無變化 6. 沉淀法制備催化劑時，為獲得較窄的孔分布，最好選澤 a， 簡單沉淀法； b， 共沉淀法；

3、c， 均勻沉淀法。7 下列哪類催化劑最有可能催化： ch4 + co2 = co + h2 a，al2o3催化劑； b，金屬ni催化劑c，zsm-5分子篩催化劑。8欲表征固體催化劑的表面組成和價態(tài)，選用下列那臺設(shè)備最佳？ a，原子吸收光譜； b， xps（x-射線光電子能譜）； c，紅外光譜。9. 欲表征固體催化劑的表面結(jié)構(gòu)（如，配位數(shù)， 鍵長等），可采用的方法有 a， 核磁共振儀； b，exafs(延伸x-射線精細結(jié)構(gòu)分析)； c，xrd （x-射線衍射）。10. bet 吸附等溫式適用于a, 物理吸附，p/p0=0.005-0.035； b， 化學吸附, p/p0=0.05-0.35； c

4、，物理吸附, p/p0=0.05-0.35。 第 1 頁(共 4 頁)得分評閱人二、 判斷題：（共10題，每題2分，共20分）下列說法是否正確？請在括弧內(nèi)給出答案（對： r； 錯：f）。11本證半導體氧化物可作為氧化還原反應(yīng)的催化劑。 （ f ）12. 乙醇脫水反應(yīng)可用貴金屬催化劑。 （ f ）13. 丙烷催化燃燒可用p型半導體氧化物催化劑。 （ r ）14. 某有機化學反應(yīng)遵循負碳離子反應(yīng)機理，因此可考慮選用堿性催化劑。 （ r ）15目前工業(yè)合成氨催化劑主要由fe, k2o, al2o3 三種成分構(gòu)成。（ r ）16 朗格繆爾吸附等溫方程適用于大孔固體中的物理吸附。 （ f ）17齊格勒發(fā)

5、明的催化劑組成為ticl3-al（c2h5）3。，主要用于催化乙烯聚合反應(yīng)。 （ f ） 18納塔發(fā)明的催化劑組成為ticl4-al（c2h5）3。，主要用于催化丙烯聚合反應(yīng)。 （ f ）19zno是 n 型半導體氧化物不僅可催化加氫和脫氫反應(yīng)也能催化氧化反應(yīng)。 （ r ）20汽油催化重整反應(yīng)常用催化劑為 pt-re/sio2。 （ f ）得分評閱人三 填空題：（共5題，每題4分， 共20分）請在下述各題空白處填上正確的內(nèi)容。21 流化床反應(yīng)器通常選用_球_形狀的催化劑，原因是_耐磨_。22. 催化劑是這樣一種物質(zhì)，由于它的存在，使化學反應(yīng)_趨于平衡的_的速度大大加快了，而它本身的_組成_和_

6、數(shù)量_在反應(yīng)前后并沒有發(fā)生 變化 .23. 催化劑只能加速_熱力學_允許的反應(yīng). 催化劑同時加速_正_反應(yīng)和_逆_反應(yīng)，不改變化學反應(yīng)的_平衡_位置.24催化劑中本身具有 活性 的成分稱為_活性_組分 ,.少量 助劑 的加入可明顯改善催化劑的性能, 載體往往發(fā)揮 支撐、分散、 穩(wěn)定 的作用。 - 密 - 封 - 線 -25吡啶吸附 紅外光譜法常用于區(qū)別固體酸催化劑的酸中心種類， 1450 cm-1附近的吸收峰對應(yīng)l酸中心，而 1540 cm-1附近的吸收峰對應(yīng)b酸中心.得分評閱人四 問答題：（共4題，每題4分， 共16分）26. 目前用于汽油催化重整反應(yīng)的催化劑由活性組分，助劑，以及載體三部分

7、構(gòu)成，請問它們分別是什么物質(zhì)？各自的主要作用是什么？答：活性組分pt, 作用為催化脫氫、加氫。助劑re，作用為防燒結(jié)提高穩(wěn)定性。al2o3為載體，同時提供酸中心，作為載體其作用為支撐、分散、穩(wěn)定；作為算催化劑，作用為異構(gòu)化、環(huán)化。27 -al2o3 催化劑能用于催化甲醇脫水反應(yīng)，而zno不能，為什么？ 答：甲醇脫水是涉及氫離子轉(zhuǎn)移的反應(yīng)，需算催化劑。-al2o3 催化劑屬于酸催化劑能用于催化甲醇脫水反應(yīng)。zno是半導體催化劑，不是酸催化劑，故不能催化甲醇脫水反應(yīng)。 第 2 頁(共 4 頁)28.在常用的化學反應(yīng)溫度（<700 oc ）下，為什么n-型和p-型半導體氧化物可催化氧化還原反應(yīng)

8、而本征半導體氧化物不能？ 答：氧化還原反應(yīng)需要起催化劑導電。本征半導體禁帶寬度較寬，常用反應(yīng)溫度不足以使?jié)M帶中電子躍遷到空帶而導電， 因此不能催化氧化還原反應(yīng)。n-型和p-型半導體氧化物在禁帶都有一個附加能級，在常用反應(yīng)溫度下，n-型半導體中施主能級中電子可躍遷到空帶而導電，p-型半導體中滿帶中電子可躍遷到受主能級而導電，因此n-型和p-型半導體氧化物可催化氧化還原反應(yīng)。29. 在反應(yīng)器中進行下述多相催化反應(yīng)： a b c 如欲得較高b的產(chǎn)率，應(yīng)該選擇孔隙率較高的催化劑或載體還是孔隙率較低的催化劑或載體？催化劑顆粒應(yīng)該大一點還是小一點？為什么？ 答：選孔隙率較低的，因孔隙率低一般孔較大，有利于

9、生成的b盡快擴散出催化劑而不致被進一步反應(yīng)轉(zhuǎn)變成c. 催化劑顆粒應(yīng)小一些，這樣孔淺，生成的b可很快擴散出孔，因而避免被進一步反應(yīng)轉(zhuǎn)變成c。 - 密 - 封 - 線 -俄得分評閱人五分析題：（共3題，每題8分， 共24分）30 用分子篩催化機理解釋下圖中實驗結(jié)果， 反應(yīng)為苯加丙烯異丙苯， 用la3+, mg2+，ba2+ 離子分別交換y型分子篩做催化劑。已知：離子 la3+ mg2+ ba2+離子半徑(nm) 0.118 0.075 0.138解： 該反應(yīng)屬烷基化反應(yīng)，正碳離子反應(yīng)機理，需酸催化劑。因三種離子產(chǎn)生的電場強度（價數(shù)/半徑）順序為：la3+ > mg2+>ba2+. 所以

10、他們誘發(fā)反應(yīng)物形成正碳離子的能力也按這個順序變化。所以催化劑的活性如圖所示。 第 3 頁(共 4 頁)31 有下述平行反應(yīng)： 設(shè)兩個反應(yīng)都是一級反應(yīng)。生成b1的反應(yīng)速率常數(shù)為k1, 活化能為e1; 生成b2的反應(yīng)速率常數(shù)為k2, 活化能為e2; 若欲提高b1的相對選擇性，所用催化劑對兩個反應(yīng)的活化能值e1和e2應(yīng)有怎樣的關(guān)系？在這種情況下，低溫還是高溫對提高b1的相對選擇性有利？試論述之。解：欲使 k1/k2=exp(e2-e1)/rt >1只有e2>e1此時，t越低，k1/k2 越大，故低溫對b1的相對選擇性有利。 - 密 - 封 - 線 -俄32今欲通過下述兩個反應(yīng) (反應(yīng)溫度：250-300oc) ch3oh = co + 2h2 co + h2o = co2 + h2結(jié)合堿吸附脫除co2來制備純氫氣。請問下述3個催化劑中 sio2; cu-zno-al2o3; ni/al2o3; 哪個可以同時催