工業(yè)催化期末復習題(2)

1、第二章催化作用與催化劑 電子型助催化劑的作用：改變主催化劑的電子結構，促進催化活性及選擇性。金屬的催化活性與其表面電子授受能力有關。具有空余成鍵軌道的金屬，對電子有強的吸引力，吸附能力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中加入K2O后，后者起電子授體彳用，把電子傳給Fe,使Fe原子的電子密度增加，提高其活性，K2O是電子型的助催化劑第三章吸附與多相催化1 簡述多相催化反應的步驟包括五個連續(xù)的步驟。(1) 反應物分子從氣流中向催化劑表面和孔內擴散；(2) 反應物分子在催化劑表面上吸附；(3) 被吸附的反應物

2、分子在催化劑表面上相互作用或與氣相分子作用進行化學反應；(4) 反應產物自催化劑表面脫附；(5) 反應產物離開催化劑表面向催化劑周圍的介質擴散。上述步驟中的第(1) 和 (5) 為反應物、 產物的擴散過程。 屬于傳質過程。 第 (2) 、 (3) 、(4) 步均屬于在表面進行的化學過程， 與催化劑的表面結構、 性質和反應條件有關，也叫做化學動力學過程2 外擴散與內擴散的區(qū)別 外擴散：反應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）達到顆粒外表面，或者產物分子從顆粒外表面通過靜止層進入流體體相的過程，稱為外擴散過程。內擴散：反應物分子從顆粒外表面擴散進入到顆?？紫秲炔?，或者產物分子

3、從孔隙內部擴散到顆粒外表面的過程，稱為內擴散過程。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力：氣固（或液固）邊界的靜止層。消除方法：提高空速內擴散阻力：催化劑顆?？紫秲葟胶烷L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4 物理吸附與化學吸附的區(qū)別物理吸附是表面質點和吸附分子之間的分子力而引起的 。具體地是由永久偶極、誘導偶極、色散力等三種范德華引力。物理吸附就好像蒸汽的液化，只是液化發(fā)生在固體表面上罷了。分子在發(fā)生物理吸附后分子沒有發(fā)生顯著變化?；瘜W吸附是在催化劑表面質點吸附分子間的化學作用力而引起的， 如同化學反應一樣，

4、 而兩者之間發(fā)生電子轉移并形成離子型，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能力。因此化學吸附是多相催化反應過程不可缺少的基本因素。物理吸附與化學吸附區(qū)別物理吸附化學吸附吸附力范德華力化學鍵力吸附層單層或多層單層選擇性無有熱效應較小，近于液化熱較大，近于化學反應熱吸附速度較快，不需活化能較慢，溫度升高速度加快，需活化能第四章 11 通用酸堿定義. 凡是能給出質子或者接受電子對的物質稱為酸（B 酸或L 酸 ）. 凡是能接受質子或者給出電子對的物質稱為堿（B 堿或L 堿 ）2 固體酸類型鑒定方法以及 B 酸和 L 酸在

5、 IR 上特征波數(shù)范圍（1） NH3為探針分子鑒別其紅外光譜類似于1450cm-1 處。NH3吸附在L酸中心時，是氮的孤對電子配位到 L酸中心上形成的， 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酸中心上，接受質子形成 NH務，吸收峰在3120cm-1,NH3吸附在L酸中心上強度是 B酸中心上強度的4倍2）吡啶做探針的紅外光譜法叱噬吸附在L酸中心上形成配位絡合物，特征吸收峰在14471610cm-1（ 1450/1490/1610cm 1）處。叱噬吸附在B酸中心上形成叱噬離子，其紅外特征吸收峰之一在1540 1550cm-1附近（1540 ）

6、4TPD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）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，表面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。5Hammett函數(shù)的定義及其物理意義酸強度是指給出質子的能力 （B 酸強度 ）或者接受電子對的能力 （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。通常用酸弓5度函數(shù)H0表示固體酸強度，H0也稱為Hammett函數(shù)。6以甲基紅（pKa= +6.8）做為Ha

7、mmett指示劑，測定固體酸量，滴定出的是哪類酸？（ 1） H0<6.8,（2）H0=6.8,（3）H0>6.88 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 舉例說明產生超強酸的機理以SO42-促

8、進的SO42-/MxOy型固體超強酸的酸中心主要是由于SO42在表面上的配位吸附，在M-O上的電子云強度偏移，產生 L酸中心。而在干燥和焙燒過程中，由于所含的結構水發(fā)生解離吸附而產生了 B 酸中心。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、平衡陽離子和結晶水等（ 3）第三層次：離子大小和孔結構等。雜多化合物的第一層次結構對反應物分子具有特殊的配位能力，是影響雜多化合物催化活性和選擇性的重要因素。第二層結構的穩(wěn)定性較差，易受外界影響發(fā)生變化。第四章 2 14A分子篩組成xNa20Al

9、2O32SiO24.5H2O中x的值為?Mx/n(AlO2)x(SiO2)y ZH2O式中 ,M 為金屬離子， n 為金屬離子的價數(shù)， x 為 AlO2 的分子數(shù)， y 為 SiO2 的分子數(shù)。Z為水的分子數(shù)。若M的化合價n = 1,則M的原子數(shù)等于鋁原子數(shù)，如果n = 2, 則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

10、.3 a籠、B籠是哪類分子篩的主晶穴？B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）這些新能級基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.

11、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40 50時，催化活性最高。4. 簡述金屬催化劑的配位場模型的要點。催化劑是由中心離子（金屬離子MM和配體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t2g 軌道。這些軌道的電子云均有方向性，所以反應物分子與M的作用就具有選擇性，反應物分子優(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。本質是氧化物與反應物之間可以（ 1）互相傳遞電子（或空穴） ， （

12、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、表面過剩氧、表面缺陷氧模型來描述。第六到八章3. 生物質能源的特征？綠色化學利用一系列原理來降低和消除在化工產品的設計、生產及應用中有害物質的使用和產生氫經濟利用氫氣經過化學反應后所產生的能量，它不但不會產生廢氣污染環(huán)境而且也可以儲存能量，是目前正在研究大量生產的方法。E 因子 =千克廢棄物/ 千克產物2. WAO,CWA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

13、相反應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勺特征: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)；無任何的污染轉移；應用于高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NH3-N氧化分解成CO2 N2和H2O?無害物質。CWAOT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CWAO1化劑。再生性，清潔性，而且是取之不盡的。4.

14、生物催化反應的特征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（最基本的特征） ； 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；氣體空速按反應物氣體流量速率計算；液體空速按液體流量速率計算；重量空速按反應物質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=V隙+V孔+V真比孔體積 （ 孔容 ） ：每克催化劑顆粒內所有孔的體積總和；2. 如何消除外擴散限制？應用流動法測定催化劑的活性時，為了避免外擴散的影響，應當使氣流處于湍流條件，因為層流會影響外擴散

15、速率。3. 什么情況下可以認為已經消除了內擴散的影響？當催化劑活性與催化劑粒徑大小無關時，可以認為已經消除了內擴散的影響。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：在原料中加入毒物使催化劑中毒后改用純凈原料，檢測催化劑能否恢復活性和選擇性；維持一定活性和選擇性，逐漸提高毒物量；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，固相間的化學反應、相變、相分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應條

16、件下，催化劑活性組分可能發(fā)生流失、或活性組分的結構發(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. 沉淀法借助沉淀反應，用沉淀劑（如堿類物質）將可溶性的催化劑組分轉化為難溶化合物，再經分離，洗滌，干燥，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，再經干燥，焙燒和活化，即可制得催化劑c. 混合法將幾種組分用機械混合的方法制成多組分催化劑。 （