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1、中國(guó)石油大學(xué)(北京)遠(yuǎn)程教育學(xué)院 催化原理 期末復(fù)習(xí)題一、給出下面概念和術(shù)語(yǔ)的定義1、催化劑的活性;2、Bronsted酸、Bronsted堿;3、清潔能源;4、原子經(jīng)濟(jì);5、金屬分散度;6、載體;7、結(jié)構(gòu)不敏感反應(yīng);8、化學(xué)吸附;9、清潔化工技術(shù);10、后過(guò)渡金屬聚合催化劑;11、晶面;12、擇形催化;13、催化劑的骨架密度;14、催化劑的比孔容;15、努森(Knudsen)擴(kuò)散;16、晶胞;17、催化劑的化學(xué)穩(wěn)定性;18、催化劑;19、催化劑的穩(wěn)定性;20、吸附等溫式(吸附平衡式、等溫吸附方程); 二、單項(xiàng)與多項(xiàng)選擇題1、下列多相催化反應(yīng)步驟中( )是化學(xué)步驟。A吸附氫解反應(yīng)增強(qiáng);B脫附;
2、C內(nèi)擴(kuò)散;D表面反應(yīng)2、下面( )化合物為L(zhǎng)ewis酸堿化合物。AMgO;BNaOH;CNH3;DKOH3、( )不是多相催化反應(yīng)步驟中的物理步驟。A反應(yīng)物內(nèi)擴(kuò)散;B產(chǎn)物外擴(kuò)散;C反應(yīng)物吸附;D產(chǎn)物內(nèi)擴(kuò)散4、下面( )物質(zhì)含有固體酸中心。A分子篩;B高嶺土;C燒堿;D陰離子交換樹(shù)脂5、分子篩的空間結(jié)構(gòu)基本單位有( )。 A八面體;B四面體;C六面體;D環(huán)6、催化劑的要素是( )。 A物質(zhì);B沒(méi)有消耗;C能量;D自由能小于零的反應(yīng)7、下面( )物質(zhì)不含固體酸中心。 A陽(yáng)離子交換樹(shù)脂;B活性白土;C硅酸鋁;D(NH4)2CO38、金屬、載體間的強(qiáng)相互作用可導(dǎo)致( )。AH2吸附下降;B氧化反應(yīng)速率
3、下降;CCO吸附下降;D加氫反應(yīng)速率下降9、下面( )可作為活性的表示方法。 A轉(zhuǎn)化率;B選擇性;C反應(yīng)溫度;D時(shí)空產(chǎn)率10、晶體中存在下列( )因素將導(dǎo)致晶體不是理想晶體。 A點(diǎn)缺陷;B縫隙原子;C面缺陷;D線(xiàn)缺陷11、下列物質(zhì)有可能作為催化劑的是( ) A高嶺土;B巖石;C木炭;D不銹鋼12、下列多相催化反應(yīng)步驟中( )是物理步驟。 A吸附;B脫附;C內(nèi)擴(kuò)散;D表面反應(yīng)13、( )是Langmuir吸附模型的條件。 A單層,定位;B表面理想;C吸附質(zhì)間無(wú)作用;D達(dá)到平衡14、催化劑的作用是( )。A改變反應(yīng)溫度;B改變反應(yīng)壓力;C改變物質(zhì)的組成;D改變反應(yīng)的途徑15、金屬原子產(chǎn)生化學(xué)吸附的
4、必要條件是( )。A有未配對(duì)的d電子;B表面理想;C有未占用的d空軌道;D有未配對(duì)的s電子16、下面( )化合物為Bronsted酸堿化合物。 AHF;BNaOH;CNH3;DMgO17、影響固體酸催化劑催化性能的酸性質(zhì)因素有( )。 A溫度;B酸類(lèi)型;C壓力;D酸量18、Miller指數(shù)的標(biāo)記是( )。 Aabc;Babc;Ca,b,c;D(abc)19、絲光沸石型分子篩結(jié)構(gòu)中含有( )。 A5元環(huán);B10元環(huán);C4元環(huán);D8元環(huán)20、半導(dǎo)體氧化物的最大特點(diǎn)是它的陽(yáng)離子價(jià)態(tài)( )。 A不可變;B可變;C結(jié)構(gòu)可變;D結(jié)構(gòu)不可變21、半導(dǎo)體氧化物催化劑中有關(guān)的電子性能的術(shù)語(yǔ)是( )。 Ad帶空穴
5、;BFermi能級(jí);C施主能級(jí);D受主能級(jí)22、下面( )是配合催化的關(guān)鍵反應(yīng)步驟。 A氧化加成;B烷基轉(zhuǎn)移;C穿插反應(yīng);D氫轉(zhuǎn)移23、下面( )物質(zhì)含有固體酸中心。 AMgO;B高嶺土;C陰離子交換樹(shù)脂;DK2CO324、下面( )是化石能源。 A液化氣;B原子能;C石油;D沼氣25、燃料電池的類(lèi)型有( )。A堿性燃料電池(AFC);B磷酸燃料電池(PAFC);C熔融碳酸鹽燃料電池;D固體氧化物燃料電池26、酶的種類(lèi)有( )。 A氧化還原酶;B轉(zhuǎn)移酶;C水解酶;D裂解酶27、對(duì)反應(yīng)的影響,( )因素不是由于固體酸催化劑產(chǎn)生的。 A酸量;B固體表面結(jié)構(gòu);C酸強(qiáng)度;D內(nèi)擴(kuò)散28、固體催化劑的制備
6、方法主要有( )。 A沉淀法;B浸漬法;C機(jī)械混合法;D離子交換法29、分子篩催化劑擇形催化有( )種類(lèi)型。 A3;B5;C2;D430、催化劑浸漬制備法中活性組分分布的類(lèi)型有( )。 A蛋白型;B蛋黃型;C蛋殼型;D均勻型31、催化劑的密度有( )。 A真密度;B堆密度;C骨架密度;D顆粒密度32、介孔(或稱(chēng)中孔)分子篩的孔徑為( )。 A150nm;B250nm;C050nm;D2100nm33、點(diǎn)陣中的點(diǎn)是( )。 A分立的;B周期相同的;C連續(xù)的;D有限的34、大氣污染物產(chǎn)生或排放的源頭有動(dòng)態(tài)源和靜態(tài)源兩類(lèi),下面( )是動(dòng)態(tài)源。 A發(fā)電廠(chǎng)煙氣;B水泥廠(chǎng)煙氣;C機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣;D工業(yè)鍋爐煙氣
7、35、潔凈的固體表面上存在下面的( )結(jié)構(gòu)。 A空位;B臺(tái)階;C梯步;D平面36、下列( )是內(nèi)擴(kuò)散。 A容積擴(kuò)散;B構(gòu)型擴(kuò)散;C氣相擴(kuò)散;D努森(Knudsen)擴(kuò)散37、下面( )不是化學(xué)工業(yè)過(guò)程中的4R原則。AReduction(減少);BReuse(再用);CRecycling(再循環(huán));DRetreatment(再處理)38、下面( )氧化物是半導(dǎo)體氧化物。 ASiO2;BMnO2;CMgO;DZrO239、堿土金屬氧化物表面上具有( )堿位。A具有得到電子能力的;B可提供堿性的;C可獲得堿性的;D具有給予電子能力的40、催化劑沉淀制備法的單元操作有( )。 A過(guò)濾;B浸漬;C沉淀;
8、D干燥三、判斷題1、電是一種催化劑。(A對(duì); B錯(cuò))2、天然氣分為壓縮天然氣(CNG)、液化天然氣(LN G)和管輸天然氣。(A對(duì); B錯(cuò))3、催化劑的作用是改變化學(xué)反應(yīng)的途徑。(A對(duì); B錯(cuò))4、過(guò)渡金屬硫化物對(duì)二苯基噻吩脫硫的比反應(yīng)速率與金屬硫化物生成焓成“單向變化”關(guān)系。(A對(duì); B錯(cuò))5、活性組分可改變化學(xué)反應(yīng)的途徑。(A對(duì); B錯(cuò))6、對(duì)烷基異構(gòu)反應(yīng),固體酸催化劑酸強(qiáng)度越強(qiáng)越好。(A對(duì); B錯(cuò))7、助催化劑可改變化學(xué)反應(yīng)的活化能。(A對(duì); B錯(cuò))8、固體表面酸堿性質(zhì)包括酸堿中心的類(lèi)型、酸堿強(qiáng)度和酸堿含量。(A對(duì); B錯(cuò))9、半導(dǎo)體氧化物的能帶由空帶、滿(mǎn)帶和禁帶組成。(A對(duì); B錯(cuò))1
9、0、助催化劑可改變活性組分的電子結(jié)構(gòu)。(A對(duì); B錯(cuò))11、d特性百分?jǐn)?shù)反映了金屬晶體中金屬鍵所含d軌道的量。(A對(duì); B錯(cuò))12、載體可分散活性組分。(A對(duì); B錯(cuò))13、固體表面上一定含有Bronsted酸堿中心和Lewis酸堿中心。(A對(duì); B錯(cuò))14、分子篩催化劑最重要的催化特性是它的擇形催化。(A對(duì); B錯(cuò))15、載體可改變化學(xué)反應(yīng)的途徑。(A對(duì); B錯(cuò))16、分子篩的酸性結(jié)構(gòu)是相同的。(A對(duì); B錯(cuò))17、載體可作為活性組分之一。(A對(duì); B錯(cuò))18、絲光沸石和ZSM-5分子篩結(jié)構(gòu)中沒(méi)有籠形結(jié)構(gòu)。(A對(duì); B錯(cuò))19、固體表面上B酸中心和L酸中心可通過(guò)紅外光譜分析加以區(qū)別。(A對(duì);
10、 B錯(cuò))20、工業(yè)催化劑應(yīng)該是環(huán)境友好的。(A對(duì); B錯(cuò))21、分子篩單晶是一種具有孔道結(jié)構(gòu)的晶體。(A對(duì); B錯(cuò))22、均相催化劑與反應(yīng)物或產(chǎn)物處于同一相態(tài)中。(A對(duì); B錯(cuò))23、離子交換樹(shù)脂催化劑一般使用溫度低于200。(A對(duì); B錯(cuò))24、催化反應(yīng)中的吸附總是化學(xué)吸附。(A對(duì); B錯(cuò))25、雜多酸固體是一種由多種元素組成的雜多化合物。(A對(duì); B錯(cuò))26、物理吸附總是放熱的。(A對(duì); B錯(cuò))27、按照Peri酸堿模型,Al2O3表面上存在5種酸性強(qiáng)度不同的羥基。(A對(duì); B錯(cuò))28、吸附等溫式描述的是溫度一定下平衡吸附量與壓力的關(guān)系方程。(A對(duì); B錯(cuò))29、NH3程序升溫脫附法可測(cè)定
11、固體酸強(qiáng)度和酸量。(A對(duì); B錯(cuò))30、半導(dǎo)體氧化物可以作為導(dǎo)電控制材料用。(A對(duì); B錯(cuò))四、簡(jiǎn)答題1、何為競(jìng)爭(zhēng)吸附制備方法?舉例說(shuō)明競(jìng)爭(zhēng)吸附在制備催化劑時(shí)的作用。2、就化工工藝過(guò)程來(lái)說(shuō),催化劑的應(yīng)用有哪些方面?3、p-型半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)是怎樣的?4、在化工領(lǐng)域,20世紀(jì)50年代最重要的發(fā)明是什么?5、催化劑的宏觀(guān)物性包括那些內(nèi)容?6、何謂催化科學(xué)?它解決的基本科學(xué)問(wèn)題是什么?7、在Langmuir吸附模型中有哪些模型條件。8、何謂穩(wěn)定性?有哪些類(lèi)型?9、分子篩結(jié)構(gòu)構(gòu)型分成哪幾個(gè)方面,以及哪幾個(gè)結(jié)構(gòu)層次?10、如何制得陽(yáng)離子交換樹(shù)脂或陰離子交換樹(shù)脂,并舉例說(shuō)明。11、工業(yè)上使用的催化劑應(yīng)具備
12、什么條件?12、金屬氧化物催化劑中各氧化物的作用是什么?13、何謂配合催化?其主要特征是什么?14、汽車(chē)尾氣凈化三效催化劑的主要構(gòu)成是什么?15、與傳統(tǒng)的化工催化相比,酶催化具有哪些特點(diǎn)?16、寫(xiě)出臭氧生成與分解化學(xué)反應(yīng)式?17、光催化的原理是什么?18、請(qǐng)簡(jiǎn)述A型分子篩的空間結(jié)構(gòu)。19、燃料電池的工作原理是什么?20、在H2-O2燃料電池中,在正、負(fù)極上發(fā)生什么反應(yīng)?21、均相催化與多相催化相比,有何優(yōu)點(diǎn)?22、茂金屬催化劑有幾種結(jié)構(gòu),分別是什么?23、與Ziegler-Natta型催化劑相比,茂金屬催化劑有何特點(diǎn)?24、固體超強(qiáng)酸催化劑失活的原因有哪些方面?25、按照酶的系統(tǒng)分類(lèi)法,酶分成
13、幾大類(lèi),分別是什么?26、工業(yè)上使用的固體催化劑有幾種的制備方法。分別是什么?27、多相催化反應(yīng)過(guò)程中,從反應(yīng)物到產(chǎn)物一般經(jīng)歷哪些步驟?28、在沉淀法制備催化劑的過(guò)程中,溶質(zhì)濃度是如何影響沉淀形成的?29、分子篩的酸性是如何形成的?30、敘述在用浸漬法制備催化劑時(shí),活性組分在載體斷面上的不同分布。五、計(jì)算題1、用HgHe法測(cè)得3g某催化劑的骨架體積為1.5 mL,顆粒體積為3.0 mL,求此催化劑的比孔容和孔隙率。2、H2在Pt催化劑表面上的吸附為解離吸附,推導(dǎo)H2在Pt催化劑表面上吸附的Langmuir等溫式: H2+2Pt 2H*Pt 式中:H2為吸附物分子;Pt原子為吸附中心3、設(shè)定金屬
14、原子的直徑為a,計(jì)算面心立方密堆積(fcc)結(jié)構(gòu)的原子填充分?jǐn)?shù)。4、CO2(二氧化碳)在Ni催化劑表面上的吸附為單中心締合吸附,推導(dǎo)CO2在Ni催化劑表面上吸附的Langmuir等溫式: CO2 + Ni CO2*Ni 式中:CO2為吸附物分子;Ni原子為吸附中心5、設(shè)定金屬原子的直徑為a,計(jì)算體心立方密堆積(bcc)結(jié)構(gòu)的原子填充分?jǐn)?shù)。6、推導(dǎo)下列吸附的Langmuir等溫式: A2+B+3S 2 A*S + B*S 式中:A2,B分別為吸附物分子;S表示吸附中中國(guó)石油大學(xué)(北京)遠(yuǎn)程教育學(xué)院 催化原理 期末復(fù)習(xí)題答案一、給出下面概念和術(shù)語(yǔ)的定義1、催化劑的活性:是指催化劑影響反應(yīng)進(jìn)程變化的
15、程度。2、Bronsted酸、Bronsted堿:能給出H+的物質(zhì)為Bronsted酸,簡(jiǎn)稱(chēng)B酸;能接受H+的物質(zhì)為Bronsted堿,簡(jiǎn)稱(chēng)B堿。 3、清潔能源:所謂清潔能源是指不污染環(huán)境的能源,也是指可再生的能源,包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮芤约俺毕艿?。清潔能源從廣義和現(xiàn)實(shí)可行的角度來(lái)說(shuō),低污染的天然氣、利用潔凈技術(shù)處理過(guò)的潔凈煤都屬于此類(lèi)。4、原子經(jīng)濟(jì):所謂“原子經(jīng)濟(jì)”,就是反應(yīng)分子中的原子進(jìn)入最終目的產(chǎn)品中的程度。5、金屬分散度:金屬在載體上微細(xì)的程度用分散度D表示,其定義為: 6、載體:載體是催化活性組分的分散劑、黏合物或支撐體,是負(fù)載活性組分的骨架。7、結(jié)構(gòu)不敏感反應(yīng):結(jié)構(gòu)非
16、敏感反應(yīng)是涉及H-H、C-H或O-H的斷裂或生成的反應(yīng),它們對(duì)結(jié)構(gòu)的變化、合金化的變化或金屬性質(zhì)的變化敏感性不大,稱(chēng)這種反應(yīng)為結(jié)構(gòu)非敏感反應(yīng)。8、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,吸附熱大(40800kJ/mol),一般是不可逆的,尤其是飽和烴分子的解離吸附?;瘜W(xué)吸附為單分子層吸附,具有飽和性。9、清潔化工技術(shù):即不會(huì)造成環(huán)境污染的新型化工技術(shù)。對(duì)包括生產(chǎn)原料、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝技術(shù)、反應(yīng)過(guò)程及設(shè)備、能源消耗等各個(gè)環(huán)節(jié),實(shí)行全流程污染控制,生產(chǎn)出對(duì)環(huán)境無(wú)毒無(wú)害的新型產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過(guò)程中廢棄物的“零排放”。 10、后過(guò)渡金屬聚合催化劑:后過(guò)渡金屬是指Ni、
17、Pd、Fe、Co等構(gòu)成配合物的聚合催化劑。這類(lèi)催化劑同樣具有單位活性中心。11、晶面:是三維晶體在各個(gè)取向上的截面。12、擇形催化:分子篩結(jié)構(gòu)中存在均勻的晶孔,當(dāng)反應(yīng)物和產(chǎn)物的分子線(xiàn)度與晶內(nèi)孔徑相近時(shí),反應(yīng)的選擇性常取決于分子與孔徑的比。這種選擇性稱(chēng)為擇形催化選擇性。13、催化劑的骨架密度:當(dāng)測(cè)量的體積僅是催化劑的實(shí)際固體骨架的體積時(shí),測(cè)得的密度稱(chēng)為真密度,又稱(chēng)為骨架密度。14、催化劑的比孔容:每克催化劑顆粒內(nèi)所有孔的體積總和稱(chēng)為比孔體積,或比孔容,亦稱(chēng)孔體積(孔容)。15、努森(Knudsen)擴(kuò)散:是分子與催化劑孔壁間的碰撞,且孔道的平均直徑小于分子平均自由程時(shí)出現(xiàn)的內(nèi)擴(kuò)散。16、晶胞:在
18、三維晶體或點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)中,存在著一種結(jié)構(gòu)單元,通過(guò)這個(gè)結(jié)構(gòu)單元在三維方向上的重復(fù)疊加,就可組成完整的晶體或三維點(diǎn)陣。這個(gè)結(jié)構(gòu)單元就稱(chēng)之為晶胞。17、催化劑的化學(xué)穩(wěn)定性:在反應(yīng)溫度、反應(yīng)物、產(chǎn)物和雜質(zhì)的作用下,活性組份和狀態(tài)穩(wěn)定存在的能力,它包括活性組份的流失和化學(xué)態(tài)的改變。 3、競(jìng)爭(zhēng)吸附:在吸附體系中,有兩種或多種氣體分子能在同一吸附位上產(chǎn)生吸附時(shí),這種吸附稱(chēng)為競(jìng)爭(zhēng)吸附。18、催化劑:是一種物質(zhì)。它可加速熱力學(xué)上可行的化學(xué)反應(yīng)速率,且不改變?cè)摲磻?yīng)的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由焓變化,反應(yīng)結(jié)束后,自身沒(méi)有任何消耗。19、催化劑的穩(wěn)定性:是指它的活性和選擇性隨時(shí)間變化的情況。或是指催化劑在使用過(guò)程中穩(wěn)定于某一活
19、性值下的能力。穩(wěn)定時(shí)間越短,催化劑的穩(wěn)定性越差。20、吸附等溫式(吸附平衡式、等溫吸附方程):對(duì)于給定的物系,在溫度恒定和達(dá)到平衡的條件下,吸附量與壓力的關(guān)系稱(chēng)為吸附等溫式(吸附平衡式、等溫吸附方程)。二、單項(xiàng)與多項(xiàng)選擇題1、ABD;2、AC;3、C;4、AB;5、BD;6、ABD;7、D;8、ACD;9、ACD;10、ABCD;11、A;12、C;13、ABCD;14、D;15、AC;16、ACD;17、BC;18、D;19、ACD;20、B;21、BCD;22、ACD;23、B;24、ACD;25、ABCD;26、ABCD;27、D;28、ABCD;29、D;30、ABCD;31、ABCD
20、;32、B;33、AB;34、C;35、ABCD;36、ABD;37、D;38、BD;39、BD; 40、ACD; 三、判斷題1、B;2、A;3、A;4、B;5、A;6、B;7、B;8、A;9、A;10、A;11 A、;12、A;13 B、;14、A;15、B;16 A、;17、A;18、A;19、A;20、B;21、A;22、A;23、A;24、A;25、A;26、A;27、A;28、A;29、A;30、A;四、簡(jiǎn)答題1、答:競(jìng)爭(zhēng)吸附制備方法:在溶液中引入競(jìng)爭(zhēng)吸附劑來(lái)控制活性組分在載體上的分布的方法。常使用的競(jìng)爭(zhēng)吸附劑有鹽酸、硝酸、三氯乙酸、乙酸等。例如在制備Pt/Al2O3催化劑時(shí),采用檸
21、檬酸作競(jìng)爭(zhēng)吸附劑,可得到蛋殼型、蛋白型和蛋黃型活性組分分布。2、答:就化工工藝過(guò)程來(lái)說(shuō),催化劑的應(yīng)用有以下幾方面:(1)更新原料路線(xiàn),采用更廉價(jià)的原料;(2)革新工藝流程,促進(jìn)新工藝過(guò)程的開(kāi)發(fā);(3)緩和工藝操作條件,達(dá)到節(jié)能降耗的目的(4)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品,提高產(chǎn)品的收率,改善產(chǎn)品的質(zhì)量;(5)開(kāi)發(fā)消除環(huán)境污染、有效利用資源的環(huán)境友好的“綠色催化工藝”。 3、答: p-型半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)是由空帶、禁帶、滿(mǎn)帶以及受主能級(jí)構(gòu)成,受主能級(jí)位于空帶和滿(mǎn)帶之間,即處于禁帶之中。4、答:在化工領(lǐng)域,20世紀(jì)50年代最重要的發(fā)明是Ziegler與Natta發(fā)明了聚合催化劑體系,合成了結(jié)晶型的線(xiàn)型高密度聚乙烯(H
22、DPE)和等規(guī)結(jié)晶型聚丙烯塑料。Ziegler和Natta的發(fā)明在兩個(gè)方面改變了世界:一是引發(fā)了很多科學(xué)家利用金屬有機(jī)化合物作催化劑的研究領(lǐng)域;二是發(fā)現(xiàn)了聚烯烴工業(yè)合成的新方法。這種催化聚合方法產(chǎn)生了一個(gè)新的工業(yè)部門(mén)聚合物高分子工業(yè)。5、答:催化劑的宏觀(guān)物性,是指催化劑的表面積、孔體積、形狀及大小分布的特點(diǎn),以及與此有關(guān)的傳遞特性及機(jī)械強(qiáng)度等。6、答:催化科學(xué)是催化劑催化作用的理論、規(guī)律和原理的總和,它所解決的基本科學(xué)問(wèn)題是:、催化劑如何活化反應(yīng)物分子?、活化后的分子反應(yīng)性能和行為如何?、催化劑上的活性中心是怎樣形成的?它在反應(yīng)過(guò)程中又是如何變化的?助催化劑又是如何在起作用?等一些科學(xué)的基本問(wèn)
23、題。7、答:在Langmuir吸附模型中,有5個(gè)模型條件,分別是a、吸附劑表面是理想的、均勻的;b、吸附的分子之間無(wú)作用力、或可忽略;c、吸附物分子只有碰撞于空的吸附位上才可被吸附。一個(gè)吸附分子只占據(jù)一個(gè)吸附位;d、吸附是單分子層的、定位的;e、當(dāng)r吸r脫時(shí),吸附達(dá)到平衡。8、答:穩(wěn)定性是指催化劑在使用過(guò)程中穩(wěn)定于某一活性值下的能力。穩(wěn)定時(shí)間越短,催化劑的穩(wěn)定性越差。有以下幾個(gè)類(lèi)型:、熱穩(wěn)定性, 、化學(xué)穩(wěn)定性, 、水熱穩(wěn)定性, 、機(jī)械穩(wěn)定性, 、抗積碳穩(wěn)定性, 、抗毒穩(wěn)定性。9、答:分子篩的結(jié)構(gòu)構(gòu)型可以分成二個(gè)方面、四種不同的結(jié)構(gòu)層次來(lái)表述。兩個(gè)方面就是:一是空間結(jié)構(gòu)的基本單位(單元);二是分
24、子篩的晶胞。四種結(jié)構(gòu)層次是:四面體、環(huán)、籠、晶胞??臻g結(jié)構(gòu)的基本單位包括:四面體、環(huán)、籠。10、答:陽(yáng)離子交換樹(shù)脂或陰離子交換樹(shù)脂是在苯乙烯與交聯(lián)劑二乙烯基苯的樹(shù)脂共聚物中引入不同的官能團(tuán)即可制得陽(yáng)離子樹(shù)脂或陰離子樹(shù)脂。例如,使用發(fā)煙硫酸將共聚物中的苯環(huán)磺化即可制得強(qiáng)酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂,而引入羧基則可制得弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂 。引入季銨基可制得強(qiáng)堿型離子樹(shù)脂。11、答:工業(yè)上使用的催化劑,不論是自己研制的、由廠(chǎng)家生產(chǎn)的,還是從市售催化劑中選擇的,都必須具備下述條件:、反應(yīng)活性高;、選擇性好;、構(gòu)型規(guī)則; 、機(jī)械強(qiáng)度大;、壽命長(zhǎng)。12、答:金屬氧化物催化劑,常為復(fù)合氧化物,即指多組分的氧化物。復(fù)合氧化物
25、催化劑中,有的組分是主催化劑,有的為助催化劑或載體。主催化劑組分單獨(dú)存在就有催化活性,如Bi2O3-MoO3中的MoO3;助催化劑組分單獨(dú)存在無(wú)活性或很少活性,加入主催化劑中就使活性增強(qiáng),如Bi2O3。13、答:配合催化,是指催化劑在反應(yīng)過(guò)程中對(duì)反應(yīng)物起配合作用,并且使之在配位空間內(nèi)進(jìn)行催化的過(guò)程。配合催化的一個(gè)重要特征,是在反應(yīng)過(guò)程中催化劑活性中心與反應(yīng)體系始終保持著化學(xué)結(jié)合(配位絡(luò)合)狀態(tài)。14、答:三效催化劑的構(gòu)成主要由載體、涂層和活性組分所組成,置于汽車(chē)尾氣催化轉(zhuǎn)化器中。15、答:與傳統(tǒng)的化工催化相比,酶催化具有許多特點(diǎn):、酶催化效率極高,是非酶催化的1061019倍。、酶催化劑用量少
26、。、生物酶催化具有高度的專(zhuān)一性。、酶催化的反應(yīng)條件較溫和,可在常溫常壓和酸堿度(pH值為58,一般在7左右)下進(jìn)行。、不同的酶催化劑所催化的反應(yīng)條件往往是相同或相似的。16、答:臭氧是O2受到陽(yáng)光照射的產(chǎn)物,其反應(yīng)如下:O3在一些自由基(FR)的作用下,可以發(fā)生下面反應(yīng),再轉(zhuǎn)化成O2,造成O3層破壞。 17、答:光催化的原理是:當(dāng)TiO2吸收光子能量后,其價(jià)帶上的一個(gè)電子躍遷到導(dǎo)帶;原價(jià)帶保留一個(gè)空缺,稱(chēng)為空穴,帶正電荷。躍遷電子和電空穴都極不穩(wěn)定,可以供給周?chē)橘|(zhì),使其還原或氧化。因?yàn)門(mén)iO2的帶隙寬約為3.2eV,只有紫外線(xiàn)的能量(波長(zhǎng)380nm)才能激發(fā)。產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)遷移至TiO2
27、表面,分別進(jìn)行還原(電子)、氧化(空穴)反應(yīng)。18、答: A型分子篩的空間結(jié)構(gòu)類(lèi)似于NaCl的晶體結(jié)構(gòu),用籠取代Na+和Cl-所占據(jù)的晶格點(diǎn),相鄰籠是四元環(huán)面面相對(duì),通過(guò)籠聯(lián)結(jié)起來(lái)。A型分子篩空間結(jié)構(gòu)的晶胞為立方晶胞 ,籠占據(jù)晶胞的晶格點(diǎn),構(gòu)成新的籠,稱(chēng)為籠。A型分子篩中存在相互正交的三維晶孔和晶穴,晶孔和晶穴的孔徑分別為0.30.5 nm和0.91.1 nm。19、答:在燃料電池中,燃料極為負(fù)極,也稱(chēng)陽(yáng)極,由對(duì)燃料的氧化過(guò)程有電催化作用的材料組成,如貴金屬、石墨等。在陽(yáng)極表面發(fā)生燃料的氧化反應(yīng),生成正離子進(jìn)入電池內(nèi)的回路,并釋放出電子進(jìn)入外電路,經(jīng)負(fù)載做出電功流往負(fù)極。氧化劑極為正極,又稱(chēng)陰
28、極,由對(duì)氧化劑的還原過(guò)程有電催化作用的材料組成,如Pt、Al、石墨等。在陰極表面氧化劑接受電子,發(fā)生還原反應(yīng),生成負(fù)離子從電池內(nèi)回路流向陽(yáng)極,與燃料正離子反應(yīng),生成化合物。20、答:在H2-O2燃料電池中,負(fù)極反應(yīng)為H2直接氧化,正極反應(yīng)總是氧還原反應(yīng)。正極反應(yīng)總是氧還原反應(yīng),其中一個(gè)機(jī)理為:負(fù)極反應(yīng)為氫氧化反應(yīng),涉及氣體在催化劑表面吸附,隨后分子解離,電化學(xué)反應(yīng)形成兩個(gè)質(zhì)子(酸性電解質(zhì))。 21、答:均相催化與多相催化相比,其優(yōu)點(diǎn)是:反應(yīng)性能單一,具有特定的選擇性;反應(yīng)條件溫和,有利于節(jié)能;配位催化劑易于通過(guò)配體設(shè)計(jì)調(diào)配催化性能和產(chǎn)物分布。22、答:茂金屬催化劑,一般有以下三種結(jié)構(gòu):、以?xún)蓚€(gè)
29、環(huán)戊二烯基夾持過(guò)渡金屬的烷基化合物或鹵化物;、橋鏈結(jié)構(gòu)式茂金屬催化劑,用兩個(gè)烷基聯(lián)結(jié)兩個(gè)環(huán)結(jié)構(gòu);、限制幾何結(jié)構(gòu)式茂金屬催化劑,采用一個(gè)環(huán)戊二烯,用氨基取代另一個(gè)環(huán)戊二烯,然后用烷基或硅烷基橋鏈。23、答:與Ziegler-Natta型催化劑相比,茂金屬催化劑顯出以下特點(diǎn):、聚合活性極高;、活性中心單一,通過(guò)調(diào)變溫度、催化劑濃度和配位體等即可調(diào)節(jié)聚合物的分子量,設(shè)計(jì)聚合物的微觀(guān)結(jié)構(gòu);、均相茂金屬催化劑活性壽命長(zhǎng),在空氣中穩(wěn)定;、能為各種聚合工藝提供了多樣性條件。24、答:固體超強(qiáng)酸催化劑失活的原因有以下幾方面:(1)、表面上的促進(jìn)劑SO42-的流失;(2)、反應(yīng)體系中反應(yīng)物、中間物和產(chǎn)物在催化劑
30、表面進(jìn)行的吸附、脫附、表面反應(yīng)以及積炭的發(fā)生,造成超強(qiáng)酸催化劑的活性下降或失活;(3)、反應(yīng)體系中由于毒物的存在,使固體超強(qiáng)酸中毒,或者由于促進(jìn)劑SO42-被還原。25、答:按照酶的系統(tǒng)分類(lèi)法,將酶分為六大類(lèi),、氧化還原酶;、轉(zhuǎn)移酶;、水解酶;、裂解酶;、異構(gòu)酶;、連續(xù)酶。26、答:工業(yè)上使用的固體催化劑有5種主要的制備方法。分別是沉淀法、浸漬法、機(jī)械混合法、離子交換法、熔融法等。27、答:多相催化反應(yīng)過(guò)程中,從反應(yīng)物到產(chǎn)物一般經(jīng)歷5個(gè)步驟:、反應(yīng)物分子從氣流中向催化劑表面和孔內(nèi)擴(kuò)散;、反應(yīng)物分子在催化劑內(nèi)表面上吸附;、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);、反應(yīng)
31、產(chǎn)物自催化劑內(nèi)表面脫附;、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。28、答:下圖是在沉淀法制備催化劑的過(guò)程中,溶質(zhì)濃度與晶核生成速率、晶核長(zhǎng)大速率、晶粒大小的關(guān)系圖:圖中,曲線(xiàn)1表示晶核生成速率和溶液過(guò)飽和度的關(guān)系,隨著過(guò)飽和度的增加,晶核生成速率急劇增大。 曲線(xiàn)2表示晶核長(zhǎng)大速率隨過(guò)飽和度增加緩慢增大的情況。 總的結(jié)果是曲線(xiàn)3,隨著過(guò)飽和度的增加,生成晶體顆粒愈來(lái)愈小。29、答:分子篩的酸性是、通過(guò)離子交換來(lái)實(shí)現(xiàn)的,如形成H型分子篩,其上羥基顯酸位中心;、骨架外的鋁離子會(huì)強(qiáng)化酸位,形成L酸位中心;、多價(jià)陽(yáng)離子也可產(chǎn)生羥基酸位中心 ;、過(guò)渡金屬離子還原形成酸位中心。30、答:在用浸漬法制備催化劑時(shí),活性組分在載體斷面上的分布有四種,分別是蛋殼型分布;蛋白型分布;蛋黃型分布和均勻型分布。五、計(jì)算題(10分)。1、解:根據(jù)題意,骨架密度= 3/1.5 = 2 g/mL 顆粒密度= 3/3.0 = 1.0g/mL 1g某催化劑的骨架體積為(1/骨架密度),顆粒體積為(1/顆粒密度),而,顆粒體積=孔體積+骨架體積所以,孔體積=顆粒體積-骨架體積即
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