催化劑問答題

1、催化劑問答題（一）中級：1什么是催化劑？D種參與化學(xué)反應(yīng)過程并能改變反應(yīng)達到平衡的速度，但不參與化學(xué)方程式計量，且本身在化學(xué)反應(yīng)終 了時基本能恢復(fù)原來狀態(tài)的物質(zhì)。2催化作用的本質(zhì)是什么？D催化作用的本質(zhì)是催化劑參與反應(yīng)，改變了反應(yīng)的途徑，降低了反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)沿著一條更為省 力的途徑進行，從而使反應(yīng)速度加快。3什么是催化作用？D指靠用量較少且本身不消耗的一種叫做催化劑的外加物質(zhì)來改變反應(yīng)速度的現(xiàn)象。 4均相催化反應(yīng)有哪些特點？D活性中心在體系中均勻分布，活性和選擇性都比較高，適宜于緩和條件下操作，熱量傳遞比較容易，工 藝流程較為簡單。但催化劑與產(chǎn)物難于分開，催化劑回收困難，在某些情況下對設(shè)

2、備的腐蝕嚴重，應(yīng)用不 夠廣泛。5根據(jù)催化劑的作用機理催化反應(yīng)可分為哪幾類？D可分為：氧化還原、酸堿催化及配位催化三類。6反應(yīng)物分子在固體催化劑表面為什么能產(chǎn)生吸附？D固體催化劑表面上的原子和固體催化劑內(nèi)部的原子所處的狀態(tài)是不同的，表面上的原子由于作用力不平 衡，處于不飽和狀態(tài)，有“剩余價力”。當(dāng)反應(yīng)物分子進入這個引力范圍內(nèi)，就被這種力吸引而“停留”在固體 催化劑表面上，從而產(chǎn)生吸附。7什么是催化劑的比孔容？D指單位重量催化劑顆粒內(nèi)部的真正孔體積的總和。8什么是分子篩？D指具有均勻的微孔結(jié)構(gòu)，其孔徑和一般分子大小相接近，能對大小不同的流體分子起到篩分作用的物質(zhì)。 9天然產(chǎn)的分子篩為什么又叫沸石？

3、D天然產(chǎn)的分子篩是存在于自然界中的一類礦物，這類礦物的粉末在灼燒時，由于晶體內(nèi)部的水被趕出， 發(fā)生類似起泡沸騰的現(xiàn)象，故稱之為沸石。典型的X型分子篩的晶胞化學(xué)式是怎樣的？ DWNa86（AI02）86（Si02）ioJ264H20。典型的A型分子篩的晶胞化學(xué)式是怎樣的？ DWNai2（AIO2）i2（SiO2）iJ27H2O。典型的Y型分子篩的晶胞化學(xué)式是怎樣的？ DWNa56（AIO2）56（SiO2）i3j264H2O。沉淀的生成包括哪兩個過程？D一是離子聚集成為晶核的過程，二是離子按一定的晶格排列在晶核上形成晶體的過程。什么是聚集速度？D即離子聚集成為晶核的過程的速度。什么是定向速度？D

4、即離子按一定的晶格排列在晶核上形成晶體的過程的速度。什么情況下會獲得晶形沉淀？D當(dāng)定向速度大大超過聚集速度，溶液中最初形成的晶核不是很多，有較多離子以晶核為中心，依次定向 排列長大而成為顆粒較大的晶形沉淀。硅溶膠是如何形成的？D當(dāng)水玻璃和硫酸作用時，首先生成硅酸，但硅酸很不穩(wěn)定，易發(fā)生縮聚反應(yīng)生成多聚硅酸。這些多聚硅 酸并不立即沉淀下來，而是形成微細顆粒，叫“膠球粒子”（又叫一次粒子），懸浮在溶液中，這就形成了 所謂的硅溶膠。18硅凝膠的形成過程是怎樣的？D硅凝膠的形成過程可簡單歸納為：酸中和、縮聚、一次粒子長大 縮聚：水玻璃溶液、硅酸、硅溶膠的一次膠球小粒子、一次膠球大粒子、硅凝膠19什么是

5、載體？D載體也稱擔(dān)體，它是催化活性物質(zhì)的分散劑、粘合物或支持物。 20怎樣理解固體催化劑的平均孔半徑？D在固體催化劑中孔的大小、形狀和孔的長度是不均勻的，如果我們采用簡化的模型，把所有的孔看成是 圓柱形的孔，則可用平均孔半徑來描述孔的平均大小。21怎樣理解固體催化劑的孔隙分布？D即催化劑孔體積隨孔徑大小變化而變化的情況；或者說，在總的孔體積中，各類大小的孔所占的比例為 多少。高級：22什么是固定床反應(yīng)器？D指將催化劑填到反應(yīng)器的某個位置，反應(yīng)物和產(chǎn)物從催化劑顆粒之間的空隙流過，而催化劑卻固定不動 的反應(yīng)器。23固定床反應(yīng)器有哪些特點？D固定床反應(yīng)器的特點是：氣流通過床層時的壓力降A(chǔ)P與氣流的線

6、速度u成正比，而床層高度不發(fā)生變 化。由于催化劑不動，所以磨損和破碎得以減少。但是它有傳熱性能不好，生產(chǎn)力較低的缺點。24什么是流化床反應(yīng)器？D指當(dāng)氣流的線速度u增加到某一值u時，固體催化劑被氣流吹動成流動狀態(tài)，宛如液體沸騰一樣的反 下應(yīng)器，也稱沸騰床反應(yīng)器。25流化床反應(yīng)器有哪些特點？D流化床反應(yīng)器的特點是：催化劑的顆粒是流動狀態(tài)，床層仍有一明顯界面，AP不再隨u的增加而增大。 但是，如果u增加到一定值u時，床層界面消失，AP又隨u成正比增加，固體顆粒被氣流帶走，這時流 下化床遭到破壞。所以選擇合適的氣流線速度，使u uu .，對保持流化床的正常操作是十分必要的。一 下上般顆粒度較小，利于流

7、化。26什么是積分反應(yīng)器？D即沿著催化劑床層的軸向和徑向有顯著的濃度梯度和溫度梯度，催化劑床層各部位具有不同的反應(yīng)速度 的反應(yīng)器。27積分反應(yīng)器有哪些優(yōu)缺點？D積分反應(yīng)器的優(yōu)點是所得結(jié)果比較準確，且與工業(yè)反應(yīng)器接近；缺點是轉(zhuǎn)化率大，反應(yīng)熱效應(yīng)大，床層 難以恒溫。28什么是微分反應(yīng)器？D即沿著催化劑床層的軸向和徑向沒有顯著的濃度梯度和溫度梯度，催化劑床層各部位反應(yīng)速度都一樣的 反應(yīng)器。29什么是微型反應(yīng)器？D如果把反應(yīng)器做得充分小，使催化劑充填量充分少（一般為0.01克1克）以克服床層的濃度梯度，這 種反應(yīng)器叫做微型反應(yīng)器。30分子篩裂化催化劑的活性如何表示？D分子篩催化劑在裂化反應(yīng)中的活性是用

8、微活性指數(shù)來表示的。微活性指數(shù)值越大則催化劑活性越高。31重整催化劑的活性如何表示？D重整催化劑的活性往往用芳烴轉(zhuǎn)化率或產(chǎn)率的高低加以衡量。芳烴轉(zhuǎn)化率或產(chǎn)率愈高，表明催化劑活性 愈高。32加氫精制催化劑的活性如何表示？D加氫精制催化劑的活性往往用原料油的脫氮率和脫硫率的高低加以衡量。脫氮率、脫硫率愈高，表明催 化劑活性愈好。此外，也可用生成油中的含氮量、含硫量來表示，生成油中氮和硫含量越低，說明催化劑 活性越高。33一般的工業(yè)催化劑主要由哪幾部分組成？D主要由活性組分、助催化劑和載體組成。34什么是協(xié)同催化劑？D有的催化劑，其活性組分不止一個，而且它們單獨存在時對反應(yīng)也有活性，則稱這種催化劑為

9、協(xié)同催化 劑。35什么是雙功能催化劑？D有的催化劑具有兩類活潑部位，一類活潑部位催化反應(yīng)的某些步驟，而另一類活潑部位則催化反應(yīng)的另 一些步驟，這種催化劑稱為雙功能催化劑。36什么是助催化劑？D在催化劑的制備過程中加入少量物質(zhì)（一般小于催化劑總量的10%）就能使催化劑具有所期望的活性、 選擇性或穩(wěn)定性，而此少量物質(zhì)本身是惰性的或者只有很小的活性，這少量物質(zhì)就叫助催化劑。37什么是吸附？D所謂吸附就是固體表面與氣體或液體間的一種相互作用。即由于反應(yīng)物分子（氣體或液體，但一般指氣 體）和催化劑（指固體）之間的vanderWaals引力，使催化劑能使氣相或液相中的分子吸在其表面，或由 于催化劑表面的價

10、（或配位）不飽和性，催化劑能使反應(yīng)物分子結(jié)合在其表面的某些位置，這種現(xiàn)象稱為 吸附。38什么是脫附？D是吸附的對立面，也叫解吸。39什么是吸附平衡？D當(dāng)吸附速度與脫附速度相等時，即為吸附平衡。40什么是吸附等溫方程？D所謂吸附等溫方程就是在一定溫度下，吸附達到平衡時，吸附量與吸附壓力之間的函數(shù)關(guān)系式。 41吸附等溫方程可分為哪些類型？D根據(jù)采用的吸附模型不同，吸附等溫方程可分為Langmuir等溫方程、Freundlich等溫方程、TeMKMH 等溫方程及BET方程等。42什么是吸附等溫線？D吸附等溫方程所對應(yīng)的曲線就是吸附等溫線。43氣固相反應(yīng)有哪五個步驟？D （1）反應(yīng)物分子向催化劑表面擴

11、散；（2）反應(yīng)物分子在催化劑表面上被吸附；（3）被吸附的反應(yīng)物 分子在催化劑表面上相互作用；（4）產(chǎn)物分子由催化劑表面上脫附；（5）產(chǎn)物分子離開催化劑表面向催 化劑周圍的介質(zhì)擴散。44什么是擴散的推動力？D在工作狀態(tài)時，催化劑的顆粒被一個固定的或薄或厚的分子（反應(yīng)物、生成物或稀釋劑）滯流層所包圍， 反應(yīng)物分子通過這個層才能到達催化劑顆粒的外表面。這個滯流膜或稱“限制膜”阻止反應(yīng)物分子的通過而 造成濃度的降低，這個濃度差就是擴散的推動力。45什么是分子平均自由程？D指氣體中，分子在每兩次碰撞間一個分子自由運動的平均路程。46什么是普通擴散？D即孔徑大于分子平均自由程時的擴散。47什么是努森擴散？

12、D即當(dāng)孔的平均直徑小于分子平均自由程或是同數(shù)量級時的擴散。48什么是擴散控制？D如果反應(yīng)物向活性表面擴散的速度比較小，致使測定的反應(yīng)速度低于快速擴散時所能達到的速度，即為 擴散控制。A型分子篩是怎樣形成的？D如果用0籠代替氯化鈉晶格中所有的鈉離子和氯離子，且相鄰的兩個0籠都通過四員環(huán)用四個氧橋相互 連接起來，這樣就形成 A 型分子篩的骨架結(jié)構(gòu)。X 型分子篩是怎樣形成的？D如果用0籠代替金剛石晶體中所有的碳原子，且相鄰的0籠之間通過六員環(huán)用六個氧橋相互連接（0籠 有八個六員環(huán)，只能用其中的四個，且一個隔一個地來相互連接），這樣就形成 X 型分子篩的骨架結(jié)構(gòu)。為什么高價金屬離子的氫氧化物，如氫氧化

13、鐵、氫氧化鋁、硅酸等不能形成晶形沉淀？D因為它們結(jié)合的OH嘀子愈多，定向排列愈困難，極易形成大量晶核，以致水合離子來不及脫水就聚集 起來，形成質(zhì)地疏松、體積較大的非晶形或膠狀沉淀。晶形沉淀的形成條件有哪些？D （1）沉淀應(yīng)在適當(dāng)稀的溶液中進行；（2）開始沉淀時，沉淀劑應(yīng)在不斷攪拌下均勻而緩慢地加入；（3） 沉淀應(yīng)在熱溶液中進行；（4）沉淀應(yīng)放置熟化。什么是硅凝膠的老化？D所謂老化就是反應(yīng)體系在一定的溫度及PH值下保持一定的時間，使硅凝膠骨架得到進一步調(diào)整和鞏固 的過程。常用的沉淀劑有哪些？D常用的沉淀劑有氨氣、氨水和銨鹽（如碳酸銨、硫酸銨、醋酸銨、草酸銨），還有二氧化碳、碳酸鹽（如 碳酸鈉、碳

14、酸氫銨）和堿類（如氫氧化鈉）以及尿素等。選擇沉淀劑的原則主要有哪些？D （1）盡可能使用易分解并含易揮發(fā)成分的沉淀劑；（2）形成的沉淀物必須便于過濾和洗滌；（3）沉 淀劑的溶解度要大一些；（4）沉淀物的溶解度應(yīng)很?。唬?）沉淀劑必須無毒，不應(yīng)造成環(huán)境污染。從化學(xué)平衡的角度分析，還原溫度是如何影響催化劑的還原質(zhì)量的？D從化學(xué)平衡的角度看，如果催化劑的還原是一個吸熱反應(yīng)，則提高溫度有利于催化劑徹底還原；相反地， 如果催化劑的還原是一個放熱反應(yīng)，則提高溫度就不利于徹底還原。從動力學(xué)的角度分析，還原溫度是如何影響催化劑的還原質(zhì)量的？D從動力學(xué)的角度看，提高溫度可以加大催化劑的還原速度，縮短還原時間，但

15、溫度過高，催化劑微晶增 大，比表面下降；溫度過低，還原速度太慢，不但延長還原時間，影響反應(yīng)器的生產(chǎn)期，而且也延長已還 原催化劑暴露在水汽中的時間（還原伴有水分產(chǎn)生），增加反復(fù)氧化還原的機會，也使催化劑質(zhì)量下降。制備銅催化劑時，如果分別用氫氣和一氧化碳還原氧化銅，得到的兩種金屬銅，前者的活性優(yōu)于后者， 這是為什么？D這是因為氫的熱導(dǎo)率約為一氧化碳的七倍，使用氫氣為還原劑時散熱比較容易，新還原的金屬所遭受的 溫度比使用一氧化碳時的低，減少了再結(jié)晶引起的表面積下降。還原氣體的空速是如何影響催化劑的還原質(zhì)量的？D催化劑的還原是從顆粒的外表面開始，然后向內(nèi)擴展，若空速大，則氣相水汽濃度低，水汽擴散快，催 化劑孔內(nèi)的水分容易逸出，可把水汽效應(yīng)減到最小；另外，高空速也有利于還原反應(yīng)平衡正向移動，提高 還原速度。還原氣體的壓力是如何影響催化劑的還原質(zhì)量的？D還原氣體的壓力能改變還原的速度，提高壓力能提高還原速度；如果還原是分子數(shù)變少的反應(yīng)，壓力的 變化將會影響還原反應(yīng)平衡的移動，提高壓力有利于還原反應(yīng)平衡正向移動。61請簡述用篩分法測催化劑粒度的過程。D一套篩子（配有頂蓋及底部容