催化劑與催化作用復習資料很有用的教學內容

1、催化劑與催化作用復習資料（很有用的）精品文檔第1、2章復習思考題1、催化劑是如何定義的？催化劑是一種能夠改變化學反應速度而不能改變反應的熱力學平衡位置，且自身不被明顯消耗的物質。2、催化劑在工業(yè)上的作用功能或者效果有哪些？1)使得原來難以在工業(yè)上實現(xiàn)的過程得以實現(xiàn)。2)由過去常常使用的一種原料，可以改變?yōu)槎喾N原料。3)原來無法生產(chǎn)的過程，可以實現(xiàn)生產(chǎn)。4)原來需要多步完成的，變?yōu)橐徊酵瓿伞?)由原來產(chǎn)品質量低，能耗大，變?yōu)樯a(chǎn)成本低，質量高6)由原來轉化率低，副產(chǎn)物多，污染嚴重，變?yōu)檗D化率高，產(chǎn)物單一，污染減少3、載體具有哪些功能和作用？分散作用，增大表面積，分散活性組分； 穩(wěn)定化作用，防止活

2、性組分熔化或者再結晶；支撐作用，使催化劑具備一定機械強度，不易破損； 傳熱和稀釋作用，能及時移走熱量，提高熱穩(wěn)定性；助催化作用，某些載體能對活性組分發(fā)生誘導作用，協(xié)助活性組分發(fā)生催化作用。4、代表催化劑性能的重要指標是什么？催化劑的反應性能是評價催化劑好壞的主要指標，它主要包括催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性。(1)催化劑的活性：指催化劑能加快化學反應的反應速度的程度(2)催化劑的選擇性：使反應向生成某一特定產(chǎn)物的方向進行。(3)催化劑的穩(wěn)定性：是指在使用條件下，催化劑具有穩(wěn)定活性的周期5、多相催化反應的過程步驟可分為哪幾步？實質上可分為幾步？(1)外擴散一內擴散一化學吸附一表面反應一脫附一內擴散

3、一外擴散(2)物理過程一化學過程一物理過程收集于網(wǎng)絡，如有侵權請聯(lián)系管理員刪除精品文檔6、吸附是如何定義的?氣體與固體表面接觸時，固體表面上氣體的濃度高于氣相主體濃度的現(xiàn)象。7、物理吸附與化學吸附的本質不同是什么？本質：二者不同在于其作用力不同，前者為范德華力，后者為化學鍵力，因此吸附形成的吸附物種也不同，而且吸附過程也不同等諸多不同。不同的表現(xiàn)形式為：(后面)8、為何說Langmuir吸附為理想吸附？基本假設是什么？模型假設：吸附表面均勻，各吸附中心能量相同； 吸附分子間無相互作用；單分子層吸附，吸 附分子與吸附中心碰撞進行吸附，一個分子只占據(jù)一個吸附中心； 在一定條件下，吸附與脫附可建 立

4、動態(tài)平衡。9、催化劑的比表面測定有哪些實驗方法？(1) BET法測比表面積1)測定原理和計算方法依據(jù)BET提出的多層吸附理論以及 BET吸附等溫曲線進行測定和計算的。利用 BET方程進行作 圖，采用試驗采集數(shù)據(jù)并利用圖解法進行計算。2)實驗方法測定表面積的實驗方法通常有，低溫氮吸附容量法、重量法和色譜法等，當表面積比較小時，采 用氮吸附法。(2)色譜法測定比表面積色譜法測定比表面積時載氣一般采用 He或H2,用N2做吸附質，吸附在液氮溫度下進行。10、何為擴散？催化劑顆粒內部存在幾種擴散形式？(1)擴散：分子通過隨機運動，從高濃度向低濃度進行傳播的現(xiàn)象。收集于網(wǎng)絡，如有侵權請聯(lián)系管理員刪除精品

5、文檔（2） 1）普通擴散（分子擴散）：分子擴散的阻力來自分子間的碰撞,通常在大孔（孔徑大于100nm）或者壓力較高的條件下發(fā)生的擴散多為分子擴散。2）微孔擴散（努森擴散 Kundsen）：微孔擴散的阻力重要來自分子與孔壁的碰撞3）過渡區(qū)擴散：指介于分子擴散與微孔擴散之間的過渡區(qū)。4）構型擴散：在同一孔隙中擴散，由于分子構型不同，而擴散系數(shù)相差很大的擴散，稱為構型擴 散。5）表面擴散:由于表面上分子的運動而產(chǎn)生的傳質過程11、Fick擴散定律描述的物理意義是什么？Fick 擴散定律：dn/dt=-Dedc/dx答：描述：在擴散過程中，體系內部各處擴散質點的濃度不隨時間變化，在x方向各處擴散流量相

6、等。定律含義：單位時間內通過垂直于擴散方向的單位面積上擴散的物質數(shù)量和濃度梯度成正比。戳： 肌 力耐、瓣上懶/.信旭飛- 腋/（腔）第3、4章復習思考題：1、固體酸酸性來源和酸中心的形成是怎樣的？填收集于網(wǎng)絡，如有侵權請聯(lián)系管理員刪除精品文檔（1）來源：電離、提供電子、接受電子（2） 1）浸漬在載體上的無機酸中心的形成2）鹵化物酸中心的形成3）金屬鹽酸中心的形成4）陽離子交換樹脂酸中心的形成5）氧化物酸堿中心的形成6）雜多酸化合物酸中心的形成2、固體酸的性質包括哪幾方面？1）酸中心的類型：通常與催化劑作用相關多為 B酸和L酸。2）酸中心的濃度（酸中心的數(shù)目）：指單位催化劑表面或單位催化劑質量所

7、含酸中心的數(shù)目的多少。3）酸中心強度：指給出質子（B酸）或者接受電子對（L酸）能力的強弱。3、均相酸堿催化機理是怎樣的？一般以離子型機理進行，即酸堿催化劑與反應物作用形成正碳離子或負碳離子中間物種，這些中間物 種與另一反應物作用，生成產(chǎn)物并釋放出催化劑，構成酸堿催化循環(huán)。4、碳離子反應規(guī)律是什么？酸堿催化劑對許多姓類分子具有催化活性。酸性催化劑可以提供質子或接受電子對，使姓類分子轉變 成帶正電荷的正碳離子，循正碳離子反應機理進行催化轉化；而堿性催化劑進攻燒類分子后，往往奪 取質子或給爛類分子施放電子對，使反應按負碳離子反應機理進行。5、分子篩催化劑的特點是什么？具有較高活性；具有較高選擇性，可

8、擇形催化；具有較靈活的調變性； 具有較好的穩(wěn)定性。收集于網(wǎng)絡，如有侵權請聯(lián)系管理員刪除精品文檔6、試說明金屬催化劑的特性?(1)金屬催化劑通常是以金屬晶體的形式存在，而且具有多種晶體結構，由此也為化學吸附提供多種吸附中心。(2)由于這些中心相互靠近，有利于被吸附物種相互作用而進行反應。( 3)由于吸 附中心的多樣性，也就造成競爭反應的同時發(fā)生，降低了金屬催化劑的選擇性。( 4)對雙原子分子， 容易進行解離吸附，從而進行各類反應。7、試說明金屬與載體間的相互作用？相互作用為三種類型：一是金屬顆粒和載體的接觸位置處在界面部位處，則分散了的金屬可保持陽離子的性質；二是分散了的金屬原子熔于氧化物載體的

9、晶格結構中或與載體形成混合氧化物；三是 金屬顆粒表面被來自載體氧化物涂釋。正是由于金屬-載體的相互作用，結果使得電子流體在二者之 間轉移，出現(xiàn)電荷的位移。金屬與載體之間的相互作用，使得催化過程發(fā)生了變化。8、試說明金屬催化劑的哪些特性對其催化作用有較大的影響？(1)金屬催化劑品格缺陷及其對催化作用的影響點缺陷是指在品格上缺少原子或者有多余的原子，造成缺陷的原因大致有三種：機械點缺陷 電子缺陷化學缺陷。(2)金屬催化劑不均一表面對催化作用的影響第5、7章復習思考題1、過渡金屬氧化物的電子性質有哪些？過渡金屬氧化物中的金屬陽離子的 d電子層容易失去電子或奪取電子，具有較強的氧化還原性能。過渡金屬氧

10、化物具有半導體性質。過渡金屬氧化物中金屬離子的內層價軌道與外來軌道可以發(fā)生劈裂。收集于網(wǎng)絡，如有侵權請聯(lián)系管理員刪除精品文檔過渡金屬氧化物與過渡金屬都可作為氧化還原反應催化劑，而前者由于其耐熱性、抗毒性強，而且 具有光敏、熱敏、雜質敏感性，更有利于催化劑性能調變，因此應用更加廣泛。2、過渡金屬氧化物的氧化還原機理是怎樣的？答：過渡金屬氧化物催化劑在催化氧化反應過程當中，特別是對爛類氧化反應中，反應產(chǎn)物中的氧 往往不是直接來自氣相中的氧，而是來自金屬氧化物中的晶格氧，氣相中的氧只是用來補充催化劑 在反應中消耗的晶格氧。其氧化還原過程為：3、晶體場對過渡金屬氧化物的影響結果如何？第一個峰大多在電子

11、構型為 d3 （Cr2O3, MnO2）處；第二個峰大多出現(xiàn)在電子構型為 d6d7 （Co3O4）處；d0、d5和d10電子構型的氧化物（TiO2、Fe2O3 MnO、CuO）幾乎在所有的反應中活性最低。4、工業(yè)催化劑的設計開發(fā)包括哪些過程？ （?）1）探索階段根據(jù)反應特點，查閱有關文獻分析、理論指導等，從技術上和濟濟上設計并初步進行研制。經(jīng)測 定、篩選、改進，確定供進一步放大研究的催化劑。該階段通常在實驗室中進行。一般只進行合成方法與催化劑活性、選擇性的評價試驗。實驗室通 常是在小型的能反映催化劑本征活性的裝置上進行試驗。2）模擬放大階段將第一階段篩選的催化劑取一定數(shù)量，在工業(yè)生產(chǎn)條件下，進

12、行活性、選擇性、壽命、再生產(chǎn)性 等性能方面的考察，經(jīng)過改進與完善，獲得催化劑的全面性能數(shù)據(jù)，提出可以在工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模上應用 以及進行工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)。試驗通常是在一定規(guī)模的工業(yè)裝置上進行（按生產(chǎn)條件），可在放大實驗室或工業(yè)裝置側線進 行。在這階段還應對反應動力學規(guī)律進行研究，為工業(yè)放大提供數(shù)據(jù)與資料。3）工業(yè)生產(chǎn)階段收集于網(wǎng)絡，如有侵權請聯(lián)系管理員刪除精品文檔設計與建立工業(yè)生產(chǎn)的反應裝置和催化劑生產(chǎn)車間，經(jīng)過試車正式進行工業(yè)化生產(chǎn)。應當特別指出的是，在上述每一個階段中，都應十分注意經(jīng)濟上的可行性，進行技術與經(jīng)濟的全面評價與分析，否則生產(chǎn)上全無意義。5、選擇催化劑的方法有哪些？1、周期表模擬：利用活

13、性組分在元素周期表中位置，進行參考模擬。2、活性樣板：利用具備同種活性的物質作為活性組分。3、主體性質：根據(jù)活性組分應該具備的催化性質，如屬于固體酸、氧化還原、絡合配位性質等選擇。4、幾何構型：利用反應物分子的結構不同，選擇活性組分。5、化學吸附：利用對反應物的吸附能力及其吸附中間物種來選擇活性組分。6、原料和配料的選擇原則是什么？答：(1)原料的選擇：1.符合產(chǎn)品的性能要求；2.所含的雜質容易去除，或限定在某個范圍；3.容易獲得，價格便宜，易于加工；4.對環(huán)境不存在污染或經(jīng)處理能除去污染(2)配料的選擇原則：1.當配制成溶液時，水溶性物質可用水作為配料，但也應注意其酸性。2.當原料不溶于水時

14、，采用其它溶劑作為配料時，應容易除去，或者它的存在不影響催化劑的催化性能。3.原料的配比可用重量比或原子比，關鍵在于準確并且符合催化劑的要求7、沉淀法和凝膠法有什么特點與不同？優(yōu)點：有利于雜質的去除；可獲得活性組分分散度較高的產(chǎn)品；制備多組分催化劑時，有利于組分間的緊密結合，形成適宜的活性構造；活性組分于載體的結合較緊密，不易流失。缺點：沉淀過程機理復雜，不易掌握； 制備多組分催化劑時，均勻度不易保證； 制造工藝 流程較長，而且復雜，生產(chǎn)費用大。(3)區(qū)別：凝膠法于沉淀法相比較，它能制備較為均勻的多組分催化劑，但凝膠法的設備更加龐大，費 用更高。8、浸漬法有何特點?收集于網(wǎng)絡，如有侵權請聯(lián)系管

15、理員刪除精品文檔它可以采用已經(jīng)成型的外形與大小的載體，無需再進行以后的催化劑成型操作；浸漬法能夠將一種或幾種活性組分負載在載體上，活性組分都分布在載體表面上，活性組分利用率較高，用量少，這對于貴重金屬意義重大；載體的結構基本決定了所制備的催化劑的孔結構與比表面大小。則可選擇具有合適的結構和比表面的載體，以提供適合催化劑所需的各種機械與物理性能。9、催化劑失活的原因有哪些？1）催化劑相組成的變化2）燒結:高溫下，粒子發(fā)生遷移，降低表面使得體系向穩(wěn)定的方向進行，從而導致催化劑燒結。3）流失:在高溫下，由于某些組分被揮發(fā)、或是由于遷移而使得活性組分流失，導致催化劑失活。4）中毒：由于毒物的存在而使得

16、催化劑失活.5）積炭（結焦）：高溫下，反應物料由于分解、聚合等反應生成的碳或焦炭沉積在催化劑表面，使得催化劑的活性表面減少，堵塞孔道，影響活性使得其下降。10、實驗室評價催化劑的方法是怎樣的？（1）催化劑制備方法考察。（2）催化劑制備條件對反應性能的影響：pH值、攪拌、晶化（老化）時間、催化劑配比（3）工藝條件考察原料配比、反應溫度、反應壓力、反應時間、催化劑用量、助催化劑用量、空速；（4）催化劑的回收方法及重復使用情況（壽命）（5）分析方法的建立（物料平衡）一般采用色譜分析手段：內標法、外標法、歸一化法等等。（6）催化劑的表征SEM、Ft-IR、XRD、TPR、XPS 等收集于網(wǎng)絡，如有侵權

17、請聯(lián)系管理員刪除精品文檔(7)空白試驗 11、實驗室篩選催化劑過程(1)確定一個過程(目標反應)(2)查閱國內外相關文獻(3)反應歷程分析與熱力學分析(4)反應體系的確定(5)催化劑制備方法確定(6)實驗裝置的選擇(7)催化劑性能評價(5)加上：乙烯環(huán)氧化制環(huán)氧乙烷的催化劑活性組分是銀，并負載在催化劑上，因此可采用浸漬法同 時還應考慮其他助催化劑的使用。(6)加上：屬于氣固反應體系，可采用固定床微分反應器 ：補充：.催化作用：催化劑對化學反應所產(chǎn)生的作用。.載體：載體是催化劑中主催化劑和助催化劑的分散劑、粘合劑和支撐體。.碳離子反應規(guī)律：酸堿催化劑對許多姓類分子具有催化活性。酸性催化劑可以提供

18、質子或接受電子 對，使姓類分子轉變成帶正電荷的正碳離子，循正碳離子反應機理進行催化轉化；而堿性催化劑進攻 姓類分子后，往往奪取質子或給爛類分子施放電子對，使反應按負碳離子反應機理進行。.表面作用定律：理想吸附層中的表面基元反應，其速率與反應物在表面上的濃度成正比，而表面濃度 的事是化學計量方程的計量系數(shù)。.催化劑壽命：是指催化劑在一定反應條件下維持一定反應活性和選擇性的使用時間。.酸強度：是指給出質子(B酸)或者接受電子對(L酸)能力的強弱。收集于網(wǎng)絡，如有侵權請聯(lián)系管理員刪除精品文檔.老化：沉淀和凝膠在母液中放置時的再結晶過程 8浸漬法：是指將固體粉末或一定形狀及尺寸的已成型的固體浸泡在含有活性組分的可溶性化合物溶液 中，接觸一定時間后，分離殘液，這樣活性組分就以離子或化合物的形態(tài)附著在固體上，形成催化劑 的方法。9催化劑中毒：是指催化劑在微量毒物作用下喪失活性和選擇性。 簡答.酸堿催化作用與氧化還原催化作用的對比酸堿型催化反應其反應機理是因為催化劑與反應物