催化原理复习题

《催化原理》复习题

一．填空

1.“催化作用”一词最早是由瑞典化学家Berzelius于1836年提出的。

2．气体在固体表面的吸附可分为两类：化学吸附和物理吸附。化学吸附类似于化学反应，吸附后，反应物分子与催化剂表面原子之间形成化学键，组成表面络合物。在多相催化过程中，化学吸附是个重要的阶段，催化过程之所以能加快反应速度，一般来说，是由于反应物在催化剂表面上发生化学吸附，从而降低反应活化能，加快了反应速度

3．高活性催化剂常易被外来分子污染而中毒，那些具有孤对电子的分子，如氨、磷化氢、一氧化碳、二氧化硫、硫化氢等分子能与催化剂表面形成共价键，因此这些分子是毒性很强的毒物。

4．一个好的固体催化剂必须具有活性；选择性；寿命和价值.

5．分子筛的基本结构单元是硅氧四面体。硅原子在四面体的中心，氧占据四面体的顶点。四面体中的硅原子可被铝原子取代，便成为铝氧四面体。

6．催化剂的“三性”指的是活性；稳定性；流动性。

7．一个真实的晶体总有一种或多种结构上的缺陷。晶格缺陷主要有点缺陷；线缺陷；面缺陷内部缺陷的存在将会引起晶格的畸变还会引起附加能的出现。

8. 美国人泰勒于1925年首先提出了活性中心理论，其出发点即催化剂失去活性这一实验事实。他认为催化剂的表面是不均匀的，位于催化剂表面微型晶体的棱和顶角处的原子具有不饱合的键，因而形成了活性中心，催化反应只发生在这一活性中心。

10. X射线衍射技术是揭示晶体内部原子排列状况最有力的工具，它在物质结构研究中具有特殊的作用。在催化剂研究中，它主要用于物相鉴定、物相分析及晶胞参数的测定，由它可以获得许多有用的结构信息。

11. 研究金属化学键的理论方法有三：能带理论、价键理论和配位场理论，各自从不同的角度来说明金属化学键的特征，每一种理论都提供了一些有用的概念。三种理论，都可用特定的参量与金属的化学吸附和催化性能相关联，它们是相辅相成的。

12. 根据国际酶分类和命名法委员会的规定，酶的名称由“底物名”和“反应形式”加“酶”字而成，这样，通过酶的名称就可以直观地知道，何种化合物承受何种反应。

13.催化反应中存在两个以上的反应，由于内扩散效应的存在，催化剂的宏观结构将直接影响到每个反应速率的相对值，亦即直接影响到反应的选择性。利用物理传质过程的规律，可以设法控制催化剂的宏观结构以提高目的产物的选择性。

14. 对于两个互不相关的平行反应，动力学研究表明，有内扩散存在时的选择性与无内扩散时的不同。如果主反应的速率常数大于副反应，则主反应更易受到内扩散影响而导致选择性降低。因为主反应表面利用

率的降低要比副反应表面利用率的降低快得多。此时应采用大孔结构的催化剂。

15. 对于同一种起始物质的平行反应，如果两个反应级数相同，由于两个竞争反应在催化剂孔内每一点以相同的相对速率进行，它们受同样的扩散影响，因而选择性与孔结构无关。然而当两个竞争反应的级数不同时，则选择性与孔的大小有关。在孔中反应物分压的下降，对这两个竞争反应速率的影响不同。对级数高的影响大，对级数低的影响小。

二．名词解释

16．HLB值: 用一个相对的值即HLB值来表示表面活性物质的亲水性。对非离子型的表面活性剂，HLB 的计算公式为：HLB值=[亲水基质量/(亲水基质量+憎水基质量)]×100/5

17．分子筛: 分子筛是一种具有立方晶格的硅酸盐化合物。分子筛具有均匀的微孔结构，这些微小的孔穴直径大小均匀，能把比其直径小的分子吸附到孔穴的内部中来，因而能把直径大小不同的分子，极性程度不同的分子，沸点不同的分子，饱和程度不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的

作用，故称为分子筛。

18．超临界流体:若物质的热力学状态处在临界点以上，物质就处在超临界状态，称为超临界流体19．金属催化剂的电子逸出功φ:金属表面电子移到外界所需的最小功（最低能量）

20．点缺陷:空位：离子从其正常位置移到表面。填隙原子：某离子进入空隙，正常位空着。外来原子或离子置换了原来原子或离子。

21．固体酸:能给出质子or 接受电子的固体.B酸：给出质子.L酸：非质子酸（接受电子）

22．d特性百分数

23．堆积密度:当用量筒测量催化剂的体积时，所得到的密度成为堆积密度会堆密度。

24．SMSI效应: 当金属负载于可还原的金属氧化物载体上，高温下还原导致降低金属对H2化学吸附和反应能力.

25．催化剂孔隙率:每克催化剂内孔体积与催化剂颗粒体积（不包括颗粒之间的空隙体积）之比,以θ表示, θ=(1/p颗-1/p真)/1/p颗

三．简答题

26．简述催化剂的组成。活性组分：金属半导体氧化物或硫化物绝缘体氧化物或硫化物,功能：活性.助

催化剂：金属、非金属等。功能：1、载体：结构、活性阻抑、活性促进。2、活性组分：电子的、形态的、中毒。载体：高熔点氧化物粘土、炭功能：高表面、多孔性、稳定性、双功能、活性组分的调变。

27．沉淀法制备催化剂的影响因素有哪些？

①浓度的影响：沉淀在较稀溶液中进行，有利于晶体长大；过饱和度不太大时（α=1.5-2.0）可得

到完整晶体）②温度的影响：高温有利二度结晶，也有利晶体的长大（熟化过程）③加料顺序的影响：顺加法，沉淀剂加到金属盐溶液中易产生先后沉淀；逆加法，金属盐溶液加到沉淀剂中，沉淀过程pH变量；并加法，盐溶液和沉淀剂按比例加到沉淀槽中，工艺操作稳定。④pH值影响28．浸渍法制备固体催化剂时，浸渍液配制的原则是什么？

1.一般用活性组分化合物应该是易溶于水的，活性组分金属的易溶盐配成溶液，在焙烧时能分解成所

需的活性组分2.必须使无用组分在热分解或还原过程中挥发出去3.浓度必须控制恰当a.过浓：不易渗透；

在载体上分布不均；易得到较粗金属晶粒b.过稀：一次浸渍达不到要求负载量，要采用反复多次.c.所需浓度:α= Vp·C/ （1＋Vp·C）×100 % 其中：C —浸渍浓度Vp—载体的比孔容α—活性组分的含量29．在多组分催化剂中载体起哪些作用？试扼要叙述之。

载体是固体催化剂所特有的组分。载体在催化剂中的作用：提供有效表面和适合的孔结构；维持活性组分高分散度；增强催化剂的机械强度，使催化剂具有一定形状；改善催化剂传导性；减少活性组分的含量；提供附加活性中心；提高催化剂的热稳定性。

30．制备固体催化剂为何需要高温煅烧？

制备固体催化剂，一般在干燥以后，都需经高温焙烧，其目的主要有三: （1）除掉易挥

发的组分，保留一定化学组成，从而使催化剂具有稳定活性。（2）使催化剂保持一定的晶型、

晶粒大小、孔隙结构和比表面.(3）提高催化剂的机械强度。

31．简述酶催化反应的特点

A．活性大它表示酶分子中一个活性中心在一分钟内使底物转换的分子数。和其他类似的催化剂的相比，不知要大多少倍，有的甚至要大好几个数量级。B．酶的专一性很强。酶催化的专一性(specificity):是指酶对它所催化的反应及其底物具有的严格的选择性。通常一种酶只能催化一种或一类化学反应C．反应条件温和，一般均在室温、常压下进行。D．可自动调节活性E．同时具有均相和多相的特点：酶本身是成胶态分散溶解的，接近于均相；但反应却是从反应物在其表面上积聚开始的，所以又和多相反应相仿。

32．催化作用的特征有哪些？①只能加速热力学上可行的反应②只加速反应趋于平衡，而不改变平衡的位置③通过改变反应历程改变反应速度④降低反应活化能⑤催化剂对反应具有选择性⑥催化剂的寿命33．物理吸附与化学吸附的区别是什么？具有如下特点的吸附称为物理吸附：

1. 吸附力是由固体和气体分子之间的van derWaals引力产生的，一般比较弱。

2. 吸附热较小，接近于气体的液化热，一般在几个kJ/mol以下。

3. 吸附无选择性，任何固体可以吸附任何气体，当然吸附量会有所不同。

4. 吸附稳定性不高，吸附与解吸速率都很快

5. 吸附可以是单分子层的，但也可以是多分子层的

6.吸附不需要活化能，吸附速率并不因温度的升高而变快。

总之：物理吸附仅仅是一种物理作用，没有电子转移，没有化学键的生成与破坏，也没有原子重排等

具有如下特点的吸附称为化学吸附： 1. 吸附力是由吸附剂与吸附质分子之间产生的化学键力，一般较强。 2. 吸附热较高，接近于化学反应热，一般在42 kJ/mol 以上。 3. 吸附有选择性，固体表面的活性

位只吸附与之可发生反应的气体分子，如酸位吸附碱性分子，反之亦然 4. 吸附很稳定，一旦吸附，就不易解吸 5. 吸附是单分子层的。6. 吸附需要活化能，温度升高，吸附和解吸速率加快。

总之：化学吸附相当与吸附剂表面分子与吸附质分子发生了化学反应，在红外、紫外-可见光谱中会出现新的特征吸收带。

34．沸石分子筛的结构特点有哪些？合成分子筛的主要影响因素？

结构特点：结构单元逐级堆砌而成 1、基本结构单元：以Si 和Al 原子为中心的正四面体2、环结构：硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥形成；3、笼结构：二级结构通过氧桥相互联接，形成三维空间的多面体结构4、分子筛结构：不同结构的笼在通过氧桥互相联接形成各种不同结构的分子筛

35．氧化铝水合物（羟基化物）经脱水而产生L 酸中心及碱中心，此L 酸中心很容易吸水变为B 酸中心。

请指出L 酸中心及碱中心，B 酸中心及碱中心。

36．下面方框图是典型沉淀法的生产工艺，请填充方框内的操作单元。

37．下图是CO 的吸附热与金属在元素周期表中位置变化趋势，根据此

金属 左-右 吸附热下降 ①原子序数升高，d 空穴下降，吸附热下降②VIII 1 、 VIII 2 族，吸附强度适中，Al HO OH OH +Al HO OH

OH +.....-H 2O Al OH O Al OH O -H 2O Al O Al O +O -Al O Al O or ++O 2-+H 2O Al O Al O O -O H +H

O O

O

O 吸附热 k J /m o l 周期表族数 ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ1 Ⅷ2 Ⅷ3 ⅠB

吸附热变化不大③化学吸附热与金属在周期表中的位置有关④化学吸附热与自由原子的电子结构有联系38. JCPDS卡片是国际粉未衍射标准联合会编的《粉末衍射卡片集》，该可以提供比索引上列出的更多的物质粉末衍射方面的信息。下图是氯化钠的衍射数据卡，请说出图中9个数字区域所代表的意思。

（1）组号和卡片号；（2）三个最

强的衍射线；（3）具有最低衍射

角的衍射线位置和强度；（4）化

学式和物质名称；（5）所用衍射

方法及相关资料；（6）晶体学数据；（7）光学及其他数据；（8）与样品有关的资料；（9）衍射数据。衍射强度表示为I1的百分数，I1是衍射图上最强衍射线的强度.

39. 表面性质采用哪些技术进行表征？

SEM(扫描电子显微镜)和TEM(透射电子显微镜)用来进行表面形貌分析

STM(扫描隧道显微镜)和AFM（原子力显微镜）观察样品表面形貌和结构

LEED(低能电子衍射)分析单晶的表面结构

XPS(X射线光电子能谱)、AES(俄歇电子能谱)、ISS(粒子散射谱)、SIMS(次级离子质谱)等用来进表面成分分析。

UPS(紫外光电子能谱)、HREELS(高分辨电子能量散射谱)、IR(红外光谱)、Raman光谱研究表面键合

40. 体相性质采用哪些技术进行表征？XRD研究体相结构

41. 催化剂宏观结构与性能包括哪些方面？

催化剂的宏观性质包括：活性，选择性，催化剂密度，颗粒形状和尺寸，比表面积，孔结构，孔径分布，堆积密度等实验上可测定的量。

催化原理考试题A答案

西北大学研究生考试命题专用纸(专业学位课) 2010-2011学年第二学期 考试科目：《催化原理》A卷考试时间：2011年6月23日一．填空（25分） 1．“催化作用”一词最早是由瑞典化学家Berzelius于___1836__年提出的。（1分） 2．气体在固体表面的吸附可分为两类：__物理吸附_____和___化学吸附______。化学吸附类似于化学反应，吸附后，反应物分子与催化剂表面原子之间形成_____化学键____，组成表面络合物。（3分） 3．高活性催化剂常易被外来分子污染而中毒，那些具有_孤电子对_的分子，如氨、磷化氢、一氧化碳、二氧化硫、硫化氢等分子能与催化剂表面形成共价键，因此这些分子是毒性很强的毒物。（2分） 4．分子筛的基本结构单元是硅氧四面体。硅原子在四面体的中心，氧原子占据四面体的顶点。四面体中的____硅____原子可被___铝__原子取代，便成为铝氧四面体。（2分） 5．催化剂的“三性”指的是活性；稳定性；选择性。（3分） 6．一个真实的晶体总有一种或多种结构上的缺陷。晶格缺陷主要有点缺陷；线缺陷；面缺陷。内部缺陷的存在将会引起晶格的畸变，还会引起附加能的出现。（4分） 7．美国人泰勒于1925年首先提出了活性中心理论，其出发点即催化剂失去活性这一实验事实。他认为催化剂的表面是不均匀的，位于催化剂表面微型晶体的棱和顶角处的原子具有不饱合的键，因而形成了活性中心，催化反应只发生在这一活性中心。（3分） 8．X射线衍射技术是揭示晶体内部原子排列状况最有力的工具，它在物质结构研究中具有特殊的作用。在催化剂研究中，它主要用于物相鉴定、物相分析及晶胞参数的测定，由它可以获得许多有用的结构信息。（2分） 9．研究金属化学键的理论方法有三：能带理论、价键理论和配位场理论，各自从不同的角度来说明金属化学键的特征，每一种理论都提供了一些有用的概念。三种理论，都可用特定的参量与金属的化学吸附和催化性能相关联，它们是相辅相成的。（3分） 10. 根据国际酶分类和命名法委员会的规定，酶的名称由底物和催化反应加“酶”字而成，这样，通过酶的名称就可以直观地知道，何种化合物承受何种反应。（2分） 二．名词解释（18分） 1. 催化剂的选择性 指所消耗的原料中转化成目的产物的分率。用来描述催化剂上两个以上相互竞争反应的相对速率。 2．d特性百分数 价键理论认为，过渡金属原子以杂化轨道相结合。杂化轨道通常为s、p、d等原子轨道的线性组合，称之为spd或dsp杂化。杂化轨道中d原子轨道所占的百分数称为d特性百分数，用符号d %表示。3．堆积密度 当用量筒测量催化剂的体积时，所得到的密度称为堆积密度或堆密度，这时测量的体积V中，包括三部分：即颗粒与颗粒之间的孔隙V隙，颗粒内部孔占的体积V孔和催化剂骨架所占的体积V真。即：V＝V隙＋V孔＋V真 由此得催化剂的密度为：ρ堆= m / V堆= m / (V隙+ V孔+ V真) 通常是将一定重量W的催化剂放在量筒中，使量筒振动至体积不变后，测出体积，然后用上式计算ρ堆。4．同工酶 同工酶的定义：指具有不同分子结构但催化相同反应的一组酶。 5．固体酸 是能够化学吸附碱的固体，能够使碱性指示剂在其上改变颜色的固体。遵循Brφnsted和Lewis 定义，能给出质子或接受电子的固体。 6．金属催化剂的电子逸出功φ 金属表面电子移到外界所需的最小功（最低能量）

工业催化试卷及答案

工业催化试卷及答案 Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】

一、单项选择题（每小题 1 分，共 10 分） 1．为催化剂提供有效的表面和适宜孔结构的是（） A．活性组分B．载体 C．助剂 D．助催化剂 2．BET等温式属于五种吸附等温线中的类型（） A．I B．II C．III D．IV 3．能给出质子的称为（） A．B酸 B．B碱 C．L酸 D．L碱 4．工业上氧化乙烯制环氧乙烷的催化剂是（） A．Cu/γ-Al 2O 3 B．Ag/α-Al 2 O 3 C．Ag/γ-Al 2O 3 D．Ni/γ-Al 2 O 3 5．所有金属催化剂几乎都是过渡金属，主要是因为它们______（）A．易失去电子 B．易得到电子 C．易强烈吸附反应物D．有着d电子结构 6．X型分子筛最大孔径约为（） A． B． C．D． 7．金属在载体上的细微程度用（） A．分散度表示 B．单层分布表示 C．粒度表示 D．比表面表示 8．Ziegler-Natta催化属于（） A．酸催化 B．金属催化 C．金属氧化物催化 D．络合催化 9．下面属于n型半导体的是（） A．ZnO B．NiO C．Cu 2 O D．CuO 10．将燃料的化学能转化为电能的电化学装置称为（） A．燃料电池 B．蓄电池 C．发电机 D．燃烧反应器 二、填空题（每空 1 分，共 10 分） 11．一种良好的工业实用催化剂，应该具有三方面的要求，即活性、选择性和稳定性。 12．能给出电子对的固体称为L碱。13．对固体表面酸的描述包括酸的类型、酸强度和酸量。 14．吸附的逆过程称为脱附。 15．在分子筛结构中，相邻的四面体由氧桥联结成环。 16．研究金属化学键的理论有能带理论、价键理论和配位场理论。 17．Cu的加入使Ni的d带空穴变少。 18．金属氧化物催化剂中直接承担氧化功能的是晶格氧。 19．三效催化剂中Pt能有效的促进一氧化碳和HC的催化氧化。 20．催化剂的活性随时间的变化分为成熟期、稳定期和衰老期。 三、判断改错，在题后的括号内，正确的打“√”，错误的打“×”并 改正。（每小题 2 分，共 10 分） 21．对于工业催化剂来说,活性越高越好。 (f) 22．有机物的乙酰化要用L酸位催化。（ t ） 23．X型和Y型分子筛的结构是一样的。（ f ） 24．择形催化是分子筛的主要特征。（ t ） 25．金属的禁带宽度很大。（ f ） （） 四、名词解释（每小题 4 分，共 20 分） 26．催化剂 凡能加速化学反应趋向平衡，而在反应前后其化学组成和数量不发生变化的物质。 27．超强酸 是一种酸性比100%硫酸还强的酸。H。＜－ 28．结构敏感反应

工业催化期末复习资料

1、简述催化作用的定义与特征。 定义：1981年，根据IUPAC于提出的定义，催化剂是一种物质，它能够加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。这种物质起的作用称为催化作用。 四个基本特征：（1）催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，不能加速热力学上无法进行的反应；（2）催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置(平衡常数)；（3）催化剂对反应具有选择性；（4）催化剂存在一定的寿命. 2、催化剂组成及其功能。 组成：一般包括三种成分：①活性组分、②助催化剂；③载体 （1）活性组分或称主催化剂；对催化剂的活性起着主要作用。它是催化剂设计的第一步，没有它，催化反应几乎不发生。其类别主要有三：即导体、半导体和绝缘体。 （2）载体；①最重要的功能是分散活性组分、作为活性组分的基底，使活性组分保持大的表面积。②降低对毒物的敏感性；③载体为Cat.提供一定的孔隙结构；④改进催化剂的机械强度，及抵抗条件的应力能力⑤有些载体具有双功能性。 （3）助催化剂：本身没有活性或活性很小，但在加入催化剂后（一般小于催化剂总量的10%）能使催化剂具有所期望的活性、选择性或稳定性。其作用是：①帮助载体，控制载体的稳定性，控制不希望有的活性，②帮助活性组分，可能是结构的或电子的，③助抗中毒 3、简述化学工业对催化剂的一般要求。 化学工业要求催化剂具有较高的活性，良好的选择性、抗毒害性、热稳定性、环境友好性和合理的价格。 1、活性：反映催化剂的效能高低的重要性能指标。即反应催化剂改变化学反应速度能力的高低。 表示方法： 1）比活性或比速率。用在某指定条件下（T，P）一定量催化剂上的反应速率来衡量。 2）转化率Xa=已反应的反应物量/起始的反应物量 注明：指定条件下（T，P），相同的反应空时或空速 空速：在流动体系中，物料的流速（单位时间的体积或质量）除以催化剂的体积或质量。S-1或者h-1 3）温度 相同的反应转化率、压力、空时或空速 2、选择性：反映催化剂抑制副反应能力大小的性能指标。 3、寿命：催化剂从开始使用至活性下降到不能再用所经历的时间。 寿命试验：在正常条件下连续运转1000h以上。 4、稳定性：即催化剂在使用条件下的化学稳定性，对热的稳定性、耐压、耐磨和耐冲击等的稳定性。 5、环境友好和自然界相容性：:社会发展对催化反应过程要求适应循环经济，催化剂不仅具有高转化率和高选择性，还要具有无毒无害，对环境友好，反应尽量遵循“原子经济性”，反应剩余物与自然相容。 6：价格合理。 4、多相催化的基本步骤。 ⑴反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散。⑵反应物分子在催化剂内表面上吸附。⑶

(完整版)工业催化试卷及答案

、单项选择题（每小题 1分，共10 分） 1.为催化剂提供有效的表面和适宜孔结构的是（ ) A .活性组分 B .载体 C .助剂 D .助催化剂 2 . BET 等温式属于五种吸附等温线中的类型（ ) A . I B . II C . III 3.能给出质子的称为（ ） A . B 酸 B . B 碱 C . L 酸 D . L 碱 4.工业上氧化乙烯制环氧乙烷的催化剂是（ ) A . Cu/ Y AI 2O 3 B . Ag/ a Al 2O 3 C . Ag/ Y AI 2O 3 D . Ni/ 丫Al 2O 3 5.所有金属催化剂几乎都是过渡金属，主要是因为它们 ___________ （） A .易失去电子 B .易得到电子 12 .能给出电子对的固体称为 L 碱。 13 .对固体表面酸的描述包括酸的类型、酸强度和酸量。 14 .吸附的逆过程称为 脱附。 15 .在分子筛结构中，相邻的四面体由氧 _____ 联结成环。 16 .研究金属化学键的理论有 能带理论 、价键理论和配位场理论。 17. Cu 的加入使 Ni 的d 带空穴 变少 。 18 .金属氧化物催化剂中直接承担氧化功能的是 晶格氧 。 19 .三效催化剂中Pt 能有效的促进 一氧化碳 和HC 的催化氧化。 20 .催化剂的活性随时间的变化分为成熟期、稳定期和 衰老期 二、填空题（每空1分，共10分） 11. 一种良好的工业实用催化剂，应该具有三方面的要求，即活性、选择性和稳定性。 26 .催化剂 凡能加速化学反应趋向平衡，而在反应前后其化学组成和数量不发生变化的物质。 C .易强烈吸附反应物 D .有着d 电子结构 6 . X 型分子筛最大孔径约为（ ） A . 0.4 nm B . 0.6 nm C . 0.7 nm D . 0.8 nm 7.金属在载体上的细微程度用（ ） A .分散度表示 B . 单层分布表示 C .粒度表示 D . 比表面表示 & Ziegler-Natta 催化属于( ) A .酸催化 B . 金属催化 C .金属氧化物催化 D . 络合催化 9.下面属于n 型半导体的是（ ） A . ZnO B . NiO 纸 订 装 C . Cu 2O D . CuO 三、判断改错，在题后的括号内，正确的打“V” ，错误的打“x”并 改正。 （每小题2分，共10分） 21 .对于工业催化剂来说，活性越高越好。（f ） 22 .有机物的乙酰化要用 L 酸位催化。（t ） 23 . X 型和Y 型分子筛的结构是一样的。 （f ） 10.将燃料的化学能转化为电能的电化学装置称为（ ） A .燃料电池 B .蓄电池 C .发电机 D .燃烧反应器 24 .择形催化是分子筛的主要特征。 （t ） 25 .金属的禁带宽度很大。 （f ） （） 四、名词解释（每小题 4分，共20分）

工业催化原理——知识要点

第四章金属催化剂及其催化作用 1、金属催化剂的应用及其特性 1）金属催化剂的应用 金属催化剂：指催化剂的活性组分是纯金属或者合金 纯金属催化剂：指活性组分只由一种金属原子组成，这种催化剂可单独使用，也可负载在载体上 合金催化剂：指活性组分由两种或两种以上金属原子组成 2）金属催化剂的特性 常用的金属催化剂的元素是d区元素，即过渡元素（ⅠB、ⅥB、ⅦB、Ⅷ族元素） 金属催化剂可提供的各种各样的高密度吸附反应中心 2、金属催化剂的化学吸附 1）金属的电子组态与气体吸附能力间的关系 （1）金属催化剂化学吸附能力取决于金属和气体分子的化学性质，结构及吸附条件 （2）具有未结合d电子的金属催化剂容易产生化学吸附 （3）价键理论：不同过渡金属元素的未结合d电子数不同，他们产生化学吸附的能力不同，其催化性能也不同（4）配位场理论：金属表面原子核体相原子不同，裸露的表面原子与周围配位的原子数比体相中少，表面原子处于配位价键不饱和状态，他可以利用配位不饱和的杂化轨道与被吸附分子产生化学吸附。（5）吸附条件对进水催化剂的吸附的影响： 低温有利于物理吸附，高温有利于化学吸附 高压有利于物理吸附，也有利于化学吸附 2）金属催化剂的化学吸附与催化性能的关系 （1）金属催化剂的电子逸出功（脱出功） 定义：将电子从金属催化剂汇中移到外界（通常是真空环境中）所需做的最小功，或者说电子脱离金属表面所需要的最低能量 符号：Φ，在金属能带图中表现为最高空能级与能带中最高填充电子能级的能量差 意义：其大小代表金属失去电子的难易程度或说电子脱离金属表面的难易 （2）反应物分子的电离势 定义：指反应物分子将电子从反应物中移到外界所需的最小功，用I表示。 意义：其大小代表反应物分子失去电子的难易程度。 电离能：激发时所需的最小能量 （3）化学吸附键和吸附状态 ①当Φ>I时，电子将从反应物分子向金属催化剂表面专业，反应物分子变成吸附在金属催化剂表面上的正离子。反应物分子与催化剂活性中心吸附形成离子键，它的强弱程度决定于Φ与I的相对值，两者相差越大，离子键越强。这种正离子吸附层可以降低催化剂表面的电子逸出功。随着吸附量的增加，Φ逐渐降低。 ②当Φ

工业催化期末复习题完整版

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第二章催化作用与催化剂 电子型助催化剂的作用：改变主催化剂的电子结构，促进催化活性及选择性。 金属的催化活性与其表面电子授受能力有关。具有空余成键轨道的金属，对电子有强的吸引力，吸附能力的强弱是与催化活性紧密相联的 在合成氨用的铁催化剂中，由于Fe是过渡元素，有空的d轨道可以接受电子，故在Fe-Al2O3中加入K2O后，后者起电子授体作用，把电子传给Fe，使Fe原子的电子密度增加，提高其活性，K2O是电子型的助催化剂 第三章吸附与多相催化 1简述多相催化反应的步骤 包括五个连续的步骤。 (1)反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散； (2)反应物分子在催化剂表面上吸附； (3)被吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化学反应； (4)反应产物自催化剂表面脱附； (5)反应产物离开催化剂表面向催化剂周围的介质扩散。 上述步骤中的第(1)和(5)为反应物、产物的扩散过程。属于传质过程。第(2)、(3)、(4)

步均属于在表面进行的化学过程，与催化剂的表面结构、性质和反应条件有关，也叫做化学动力学过程 2外扩散与内扩散的区别 外扩散：反应物分子从流体体相通过吸附在气、固边界层的静止气膜（或液膜）达到颗粒外表面，或者产物分子从颗粒外表面通过静止层进入流体体相的过程，称为外扩散过程。内扩散：反应物分子从颗粒外表面扩散进入到颗粒孔隙内部，或者产物分子从孔隙内部扩散到颗粒外表面的过程，称为内扩散过程。 为充分发挥催化剂作用，应尽量消除扩散过程的影响 外扩散阻力：气固（或液固）边界的静止层。 消除方法：提高空速 内扩散阻力：催化剂颗粒孔隙内径和长度. 消除方法：减小催化剂颗粒大小，增大催化剂孔隙直径 3解离吸附的Langmuir等温式的推导过程 4物理吸附与化学吸附的区别 物理吸附是表面质点和吸附分子之间的分子力而引起的。具体地是由永久偶极、诱导偶极、色散力等三种范德华引力。物理吸附就好像蒸汽的液化，只是液化发生在固体表面上罢了。分子在发生物理吸附后分子没有发生显着变化。

工业催化期末复习题

工业催化期末复习题 Revised as of 23 November 2020

第二章催化作用与催化剂 电子型助催化剂的作用：改变主催化剂的电子结构，促进催化活性及选择性。金属的催化活性与其表面电子授受能力有关。具有空余成键轨道的金属，对电子有强的吸引力，吸附能力的强弱是与催化活性紧密相联的 在合成氨用的铁催化剂中，由于Fe是过渡元素，有空的d轨道可以接受电子，故在Fe-Al2O3中加入K2O后，后者起电子授体作用，把电子传给Fe，使Fe原子的电子密度增加，提高其活性，K2O是电子型的助催化剂 第三章吸附与多相催化 1简述多相催化反应的步骤 包括五个连续的步骤。

(1)反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散； (2)反应物分子在催化剂表面上吸附； (3)被吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化学反应； (4)反应产物自催化剂表面脱附； (5)反应产物离开催化剂表面向催化剂周围的介质扩散。 上述步骤中的第(1)和(5)为反应物、产物的扩散过程。属于传质过程。第(2)、(3)、(4)步均属于在表面进行的化学过程，与催化剂的表面结构、性质和反应条件有关，也叫做化学动力学过程 2外扩散与内扩散的区别 外扩散：反应物分子从流体体相通过吸附在气、固边界层的静止气膜（或液膜）达到颗粒外表面，或者产物分子从颗粒外表面通过静止层进入流体体相的过程，称为外扩散过程。 内扩散：反应物分子从颗粒外表面扩散进入到颗粒孔隙内部，或者产物分子从孔隙内部扩散到颗粒外表面的过程，称为内扩散过程。 为充分发挥催化剂作用，应尽量消除扩散过程的影响 外扩散阻力：气固（或液固）边界的静止层。 消除方法：提高空速 内扩散阻力：催化剂颗粒孔隙内径和长度. 消除方法：减小催化剂颗粒大小，增大催化剂孔隙直径 3解离吸附的Langmuir等温式的推导过程

专科《工业催化》_试卷_答案

专科《工业催化》 一、（共50题,共100分） 1. 关于催化剂描述不正确的是 ( ) （2分） A.催化剂量与化学计量方程式无关 B.反应速度通常与催化剂量成正比 C.加速反应但不参加反应者也是催化剂 D.参加反应后催化剂会有变化但很微小 .标准答案：C 2. 工业上用于空气氧化乙烯制环氧乙烷的催化剂中和分别作为( ) （2分） A.主催化剂和助催化剂 B.主催化剂和载体 C.载体和主催化剂 D.助催化剂和主催化剂 .标准答案：B 3. MgO载体是( ) （2分） A.酸性载体 B.两性载体 C.中性载体 D.碱性载体 .标准答案：D 4. 在过渡金属中，下列哪种物质的化学吸附最弱( ) （2分） A.乙烷 B.乙烯 C.乙炔 D.苯 .标准答案：A 5. 孔半径范围在1.5~15nm的孔称为（）（2分） A.微孔 B.中间孔 C.中大孔 D.大孔 .标准答案：B 6. 下列催化剂制备方法中，只能制备低含量金属负载型催化剂的是( ) （2分） A.沉淀法 B.机械混合法 C.离子交换法 D.浸渍法 .标准答案：C 7. B.E.T.方程式的导出是基于( ) （2分） A.化学吸附的多分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来 B.物理吸附的多分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的 C.物理吸附的单分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的 D.物理吸附的多分子层理论，用Freundlich的非理想表面吸附模型推导出来的 .标准答案：B 8. 两种反应物参加的多相催化反应中( ) （2分） A.两种反应物都必须发生化学吸咐 B.至少一种反应物发生化学吸附 C.至少一种反应物发生物理吸附 D.以上都可以 .标准答案：B 9. 在催化剂的煅烧过程中，下列哪种说法不正确( ) （2分） A.失去化学键合的水或二氧化碳 B.不改变孔径分布 C.形成活性相 D.稳定机械性质 .标准答案：B 10. 助催化剂（）（2分） A.本身对某一反应有很好的活性 B.加入的量一般小于催化剂总量的10% C.对载体没有帮助 D.对催化活性组分无影响 .标准答案：B 11. 下列哪种制备方法是控制均匀沉淀的有效方法( ) （2分） A.在金属盐溶液中加NaOH作沉淀剂 B.在金属盐溶液中加尿素作沉淀剂并加热 C.在金属盐溶液中加Na2CO3作沉淀剂 D.在金属盐溶液中加醋酸作沉淀剂 .标准答案：B 12. 在用压汞法测孔结构时( ) （2分） A.样品孔半径越大，所需汞压越大 B.样品孔半径越小，所需汞压越小 C.样品孔半径越大，所需汞压越小 D.样品孔半径与所需汞压无关 .标准答案：C 13. 下列金属催化剂中，加氢反应活性最高的是( ) （2分） A.Pt B.Pd C.Ni D.Cu .标准答案：A 14. 在过渡金属催化加氢催化剂中，一般其“d带空穴”和“d特征百分数”范围在 ( ) （2分） A.0~2，40~50% B.2~4，40~50% C.0~2，80~90% D.2~4，80~90% .标准答案：A

工业催化试卷

工业催化参考试卷――1 一、填空 1. 催化剂只能改变化学反应到达平衡的速率_____________而不改变反应的_ _反应的平衡位置 __________。 2. 多相催化剂通常由_______、_______、_______三部分组成。 3. 评价工业催化剂性能好坏的指标有_______、_______、_______、_______、_______等。 4. 在多相催化反应中有_______、_______、_______三类控制步骤。在连串反应中，控制步骤_______总过程速度。当过程处于_______时，催化剂内表面利用率最高。 5. 固体酸表面存在_______和______两类酸性中心；两者的转化条件是_________________。 6. 催化剂表面能量分布的类型有_______、_______、_______三种形式。 7. Langmuir 吸附等温式用于_______，吸附量与压力的关系是_______。 8. 吸附热表征_______。催化活性与吸附热之间的关系_______。 9. 半导体的附加能级有_______和_______两种，N 型半导体的附加能级是_______能级，它使半导体的E f _______，电导率_______。 10. 络合物催化剂由_______和_______两部分组成。 11. 常用的工业催化剂制备方法有_______、_______、_______等。 12. 造成催化剂失活的原因有_______、_______、_______等。 13. 催化剂上的吸附有_______ 和____________两种类型； H2 的吸附常采用_______ ，烯烃的吸附常采用_________。反应物在催化剂上的吸附态决定了催化反应的 _______。 14. 按照助剂的功能，它可以分为_______、_______两类。 15. d 轨道在四面体配位场中能级分裂为_______、_______两组；当电子成对能P<分裂能Δ 时，电子采取_______排布。 16. 影响过渡金属的催化剂活性的因素有_______、______两方面，组成合金可以调节过渡金属催化剂的_______因素。 17. 分子筛催化剂的特点是_______。常用的分子筛催化剂有_______、_______等。 18. 均相催化的优点是_______、_______；但其缺点是_______、_______等。 19. 选择性的定义是________________________，其计算公式是_______________________。 二、画出[PtCl3(CH2=CH2)]―的空间构型及电子结构图,并指出CH2=CH2 活化的原因。 三、（二选一）1.写出CO+O2→CO2 在P 型半导体催化剂上的反应机理。2.试解释N 型半导体催化剂利于 加氢反应。 n—型半导体: 阳离子过剩，阴离子缺位。 例，ZnO中Zn2+ 离子过剩。 为保持电中性，过剩的离子，拉住一个电子形成eZn2＋，在靠近导带附近形成一附加能级。温度升高时，此电子释放出来，成为自由电子，这是ZnO导电的来源。

催化原理习题 (2)

河南理工大学催化原理复习重点 第2章催化剂与催化作用 1.什么是催化剂？ 催化剂是一种能够改变一个化学反应的反应速度，却不改变化学反应热力学平衡位置，本身在化学反应中不被明显地消耗的化学物质。 什么是催化作用？ 催化作用是指催化剂对化学反应所产生的效应。 催化作用的特征有哪些？ 1、催化剂只能加速热力学上可以进行的反应 2、催化剂只能加速化学反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置（平衡常数） 3、催化剂对反应具有选择性 4、催化剂的使用寿命是有限的 2.工业生产中可逆反应为什么往往选择不同的催化剂？ 第一，对某一催化反应进行正反应和进行逆反应的操作条件（温度、压力、进料组成）往往会有很大差别，这对催化剂可能会产生一些影响。 二，对正反应或逆反应在进行中所引起的副反应也是值得注意的，因为这些副反应会引起催化剂性能变化。 3.催化剂是如何加快化学反应速度的？ 催化剂通过改变化学反映历程，从而实现低活化能的化学反应途径进而加快了反应速度。 4.催化剂的活性、选择性的含义是什么？ 活性是指催化剂对反应进程影响的程度，具体是指反应速率增加的程度，催化剂的活性是判断其性能好坏的重要标志。 当反应物在一定的反应条件下可以按照热力学上几个可能的方向进行反应时，使用特定的催化剂就可以对其中一个方向产生强烈的加速作用。这种专门对某一化学反应起加速作用的能力称为催化剂的选择性。 5.催化剂为什么具有寿命？影响催化剂的寿命的因素有哪些？ 催化剂在长期受热和化学作用下，会经受一些不可逆的物理的和化学的变化，如晶相变化，晶粒分散程度的变化，易挥发组分的流失，易熔物的熔融等导致活性下降至失活。 (1)催化剂热稳定性的影响（催化剂在一定温度下，特别是高温下发生熔融和烧结，固相间的化学反应、相变、相分离等导致催化剂活性下降甚至失活。）(2)催化剂化学稳定性的影响（在实际反应条件下，催化剂活性组分可能发生流失、或活性组分的结构发生变化从而导致活性下降和失活。） (3)催化剂中毒或被污染（催化剂发生结焦积炭污染或中毒。） (4)催化剂力学性能的影响（催化剂发生破碎、磨损，造成催化剂床层压力降增大、传质差等，影响了最终效果。） 4.催化反应的活化能是否与非催化反应的相同？为什么？ 不相同，催化剂反应改变了化学反应需的活化能 6.均相催化有什么特点？ （1）反应条件温和，有利于节能。 （2）反应性能单一，具有特定的选择性。 （3）作用机理研究清楚明晰，催化剂的活性和选择性易于精心调配和设计。（4）催化剂的稳定性差，且不易与产物分离。

工业催化原理试卷A(2003)复习课程

工业催化原理试卷 A(2003)

精品文档 说明：请将标明题号，解答过程写在答题纸上，本试卷共十一道题（共4页）（考试时间120分钟） 一、选择填空题（每道小题1分本题共计20分） 1、Pt （111）-2×2-O 2表示的含义为 。A ：氧的排列与底层结构一样；B ：氧在Pt[111]面上排列的单胞为底层结构的两倍；C ：氧在Pt[111]面上排列的单胞为底层结构的四倍。 2、均匀沉淀法制备催化剂过程中，通过如下方式实现的 A ：沉淀剂直接加入到待沉淀溶液中；B ：待沉淀溶液直接加入到沉淀剂溶液中；C ：待沉淀剂与沉淀剂母体充分混合，调节温度，使沉淀剂母体加热分解转化为沉淀剂。 3、对于负载型金属催化剂来说，为获得高分散微晶金属催化剂，在制备过程中，通过对负载在载体上的金属氧化物还原过程控制来获得最佳的金属粒径是十分重要的方法。下列哪种操作过程是正确的 A ：在中低温下利用还原气体进行还原，还原气体的空速相对较高。B ：加入一些水蒸气，同时升高还原温度，并在低空速下使还原气体充分与氧化物接触；C ：还原并先用N 2气先尽量催化剂中水分吹走，在不发生烧结的情况下尽量提高还原温度，同时加大还原气空速。 4、对于半导体催化剂ZnO 引入少量的Al 3+后，费米能级出现 A ：下降；B ：上升；C ：不发生变化。 5、催化剂焙烧温度的确定依据下列哪种方式更好些 A ：热分析实验结果；B 干燥温度；C 氢氧化物分解温度。 厦门大学《工业催化原理》课程试卷 化学化工学院化工系2003年级化学工程与工艺专业 主考教师：贾立山试卷类型：（A 卷√/B 卷）

6、对于贵金属负载型催化剂，金属晶粒粒径大小对催化性有很大影响，在同样的热处理条件下列哪种制备方法金属的粒径更小，分散性更好 A：浸渍法；B：离子交换法C：两种方法几乎没区别 7、加氢脱硫催化剂大部分的活性相是过渡金属硫化物的主要原因是 A：金属与硫之间键相对较弱，同时硫电负性比氧小而原子半径大；B：硫化物有很好的稳定性，同时又不会引入其它杂质；C：硫化物加氢所需要的外加能量比氧化物低。 8、利用固体酸的吡啶-TPD曲线可以判断固体酸 A：酸强度；B：酸量；C：酸的类型 9、过渡金属逸出功与有很好的关联性。A：电离能；B：生成焓；C：电负性 10、金属的能带理论认为过渡金属和贵金属具有较高的催化性能与d空穴的多少有关。经磁矩测试Fe、Co、Ni d空穴分别为2.2，1.7，0.6，适合加氢作为加氢的催化剂为 A：Fe；B：Ni；C：Co 11、按Boudart等人总结归纳Ni-Cu合金催化剂出现结构敏感的催化过程可能是 A：C-C 键断裂；B：C-H键断裂；C：H-H键断裂。 12、Langmuir吸附模型与BET吸附模型中是单分子吸附的是 A：Langmuir；B：BET；C：都不是。 13、非晶态催化剂在催化选择性加氢过程中表现出较高的活性和选择性，但使用非晶态催化剂时应注意的问题是。A：反应温度不宜过高；B：反应压力不宜过高；C：反应时间不应过长。 14、工业催化剂为适应反应工程的要求制成各种形状，有圆柱形，环形，球形，网状，粉末，及不规则形状（如三叶草，等）。对流化催化裂化过程，适合的催化剂形状应当是 A：三叶草形，或蜂窝形；B：；圆柱形，丝网形，C：细粒或微球形。

工业催化总复习题-2015

广州大学《工业催化》复习题 1、描述工业催化剂的主要指标有哪些？ 2、多相催化的主要步骤有哪些，其中最关键的步骤是什么？ 3、在浸渍法制备负载贵金属催化剂时，由于贵金属含量低，易导致贵金属在载体上分布不均匀，欲得到贵金属均匀分布的催化剂，可采用什么办法，为什么？ 4、一氧化碳在过渡金属催化剂上发生化学吸附而被活化，请根据化学键的相关理论，分析一氧化碳与过渡金属相互作用而被活化的过程。 5、欲采用浸渍法制备Pt含量仅为0.1%的Pt/Al2O3催化剂。但反应物料中有使催化剂中毒的含硫化合物，拟将金属Pt引入到载体的内部，组装成埋藏型的催化剂。请问，该设计有何优点？请提出该催化剂的制备方案。 6、请分析合成氨催化剂Fe-Al2O3-K2O中Al2O3的作用，为何选用Al2O3为助剂？ 7、比较Fe-Al2O3催化剂与Fe/Al2O3催化剂的区别。

8、在同等条件下，正庚烷可在Pt/SiO2-A12O3催化剂上发生异构化反应生成异庚烷，而在SiO2-A12O3催化剂上，几乎无反应。为什么？ 9、固体催化剂的孔结构对催化反应具有十分重要的影响，从无定形的二氧化硅和三氧化二铝复合氧化物催化剂，发展到ZSM-5分子筛催化剂，其催化剂性能的提高得益于分子筛的孔结构，请分析分子筛催化剂的择形催化的类型。 10、指出微孔分子筛与介孔分子筛的区别。简述水热法合成分子筛的主要操作步骤。 11、如何表征双金属催化剂Pt-La/ HZSM-5。 12、常用固体碱催化地沟油（植物油）制备生物柴油，指出其催化反应式，并设计该固体催化剂。 13、程序升温还原（TPR）是表征金属催化剂的重要手段，请简述其基本原理，如何通过TPR实验来分析Ni/SiO2和Ni-Cu/SiO2中Ni的变化。 14、程序升温脱附（TPD）是表征催化剂表面结构的重要手段，如果用氨气来做探针分子，是研究催化剂表面的什么性质，如果要研究催化剂的碱性，请分析选用什么探针分子合适，为什么？ 15、异丙醇在酸催化剂表面会脱水变为丙烯，在金属催化剂表面会脱氢变为丙酮，所以通过这种特性可用于分析Mo-Dy/TiO2催化剂因Dy

工业催化试题答案

催化科学与技术八大领域： 1.多相催化科学与技术 2.均相催化科学与技术(包括负载络合催化, 均相过程多相化). 3.光、电催化科学与技术(光催化与电极催化过程). 4.酶催化科学与技术(酶的结构与性能,酶改性,酶浓集和固定化, 酶的分离和负载以及仿酶催化). 5.催化分离科学与技术(催化蒸馏,催化膜反应,催化萃取) 6.催化材料科学与技术 7.催化剂制造科学与技术(沉淀法,浸渍法,沉淀沉积法,溶胶凝胶 法,超临界反应法, 等离子体法,生物法制酶等). 8.催化剂性能表征和催化研究方法 ?特征：（1）催化剂只能加速热力学上可以进行的反应. （2）只能加速到达反应平衡的时间，不能改变化学平衡位置. （3）催化剂对反应具有选择性 （4）催化剂活性有一定寿命 ?催化剂组成 ①活性组分：提供改变反应历程的组分，多为金属、氧化物、酸碱 ②载体组分：是或活性组分的分散剂、粘合剂、或支撑体。多数为硅和铝 的氧化物 ③助催化剂组分：催化剂的辅助组分，本身没有活性或者活性很低，用于 改善催化剂的各种性能 ?载体功能： ①提供适宜的比表面和孔结构 ②维持催化的形状和机械强度 ③改善催化剂热传导性 ④提高催化剂中活性组分分散度 ⑤提供附加活性中心 ⑥活性组分和载体的溢流现象和强相互作用 活性组分与载体的溢流现象（Spillover）和强相互作用 所谓溢流现象，是指固体催化剂表面的活性中心（原有的活性中心）经吸附产生出一种离子的或者自由基的活性物种，它们迁移到别的活性中心处（次级活性中心）的现象。它们可以化学吸附诱导出新的活性或进行某种化学反应。如果没有原有活性中心，这种次级活性中心不可能产生出有意义的活性物种，这就是溢流现象。它的发生至少两个必要的条件：（A）溢流物种发生的主源；（B）接受新物种的受体，它是次级活性中心。 ?工业催化剂的要求 1、催化剂的活性： 2、催化剂的选择性： 3、催化剂的稳定性 4、环境相容性 催化剂稳定性

工业催化试卷及答案

一、单项选择题（每小题1分，共10分）1．为催化剂提供有效的表面和适宜孔结构的 是（） A．活性组分B．载体 C．助剂D．助催化剂2．BET等温式属于五种吸附等温线中的类型（） A．I B．IIC．III D．IV 3．能给出质子的称为（） A．B酸B．B碱 C．L酸D．L碱 4．工业上氧化乙烯制环氧乙烷的催化剂是（）A．Cu/γ-Al2O3B．Ag/α-Al2O3 C．Ag/γ-Al2O3D．Ni/γ-Al2O3 5．所有金属催化剂几乎都是过渡金属，主要是因为它们______（） A．易失去电子B．易得到电子 C．易强烈吸附反应物D．有着d电子结 构 6．X型分子筛最大孔径约为（） A．0.4nmB．0.6nm C．0.7nm D．0.8nm 7．金属在载体上的细微程度用（） A．分散度表示B．单层分布表示 C．粒度表示D．比表面表示 8．Ziegler-Natta催化属于（） A．酸催化B．金属催化 C．金属氧化物催化D．络合催化 9．下面属于n型半导体的是（） A．ZnO B．NiO C．Cu2OD．CuO 10．将燃料的化学能转化为电能的电化学装置称为（） A．燃料电池B．蓄电池 C．发电机D．燃烧反应器 二、填空题（每空1分，共10分） 11．一种良好的工业实用催化剂，应该具有三方面的要求，即活性、选择性和稳定性。12．能给出电子对的固体称为L碱。 13．对固体表面酸的描述包括酸的类型、酸强度和酸量。 14．吸附的逆过程称为脱附。15．在分子筛结构中，相邻的四面体由氧桥联结成环。 16．研究金属化学键的理论有能带理论、价键理论和配位场理论。 17．Cu的加入使Ni的d带空穴变少。18．金属氧化物催化剂中直接承担氧化功能的是晶格氧。 19．三效催化剂中Pt能有效的促进一氧化碳和HC的催化氧化。 20．催化剂的活性随时间的变化分为成熟期、稳定期和衰老期。 三、判断改错，在题后的括号内，正确的打“√”，错误的打“×”并 改正。（每小题2分，共10分）21．对于工业催化剂来说,活性越高越好。(f) 22．有机物的乙酰化要用L酸位催化。（t）23．X型和Y型分子筛的结构是一样的。（f）24．择形催化是分子筛的主要特征。（t）25．金属的禁带宽度很大。（f） （） 四、名词解释（每小题4分，共20分）26．催化剂 凡能加速化学反应趋向平衡，而在反应前后其化学组成和数量不发生变化的物质。27．超强酸 是一种酸性比100%硫酸还强的酸。H。＜－11.9 28．结构敏感反应 反应速率对金属表面细微结构变化敏感的反应。 29．氧化还原机理 半导体氧化物催化剂将电子从一种反应物中输送到另一种反应物中，使反应不断进行30．受主键吸附 被吸附的粒子从催化剂表面俘获电子而形成吸附键 五、简答题（每小题5分，共20分）31．简述X型分子筛的主要结构。 骨架：β笼中的四个六元环联结而成 形态：金刚石型结构（属立方晶系）

工业催化复习题及答案

1、论述催化剂是如何加速反应速率的？ 催化剂可以改变反应路线，降低反应的活化能，使反应物分子中活化能的百分数增大，反应数率加快 2、催化作用有哪些基本特征？ 1) 催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能 加速热力学上无法进行的反应。 2) 催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的 位置（平衡常数）。 3) 催化剂对反应具有选择性。 4) 催化剂的寿命 3、说明催化剂为什么不能改变平衡反应的平衡位置？ 化学平衡是由热力学决定的，DG0=RTlnKP，其中KP为反应的平衡常数，DG0是产物与反应物的标准自由焓之差，是状态函数，只决定于过程的始终态，而与过程无关，催化剂的 存在不影响DG0值，它只能加快达到平衡所需的时间，而不 能移动平衡点 4、具有加氢功能的催化剂往往对脱氢反应也有活性。试给予解释。 根据Kf=K1/K2，催化剂可以以相同的比例加速正、逆反应速率常数。因此，对于可逆反应，能够催化正方向反应的 催化剂，就应该能催化逆方向反应。 5、通常固体催化剂有哪几个部分组成的？ 活性组分、助催化剂、载体 6、试说明催化剂稳定性与寿命的区别与联系。 稳定性：是指催化剂的活性和选择性随时间变化的情况。寿命：是指在工业生产条件下，催化剂的活性能够达到装置生产能力和原料消耗定额的允许使用时间。区别：前者指的是变化情况，后者指的是时间长短。联系：催化剂的稳定性直接影响了其寿命，稳定性好的催化剂的寿命长，稳定 性不好的则短。 7、多相催化反应通常包括哪个连续的步骤？ （1）反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散；（2）反应物分子在催化剂内表面上吸附；（3）吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化 学反应；（4）反应产物自催化剂内表面脱附；（5）反 应产物在孔内扩散并扩散到反应气流中去。 8、试比较物理吸附与化学吸附。 物理吸附是借助分子间力，吸附力弱，吸附热小 （8-20kJ/mol），且是可逆的，无选择性，分子量越大物 理吸附越容易发生。化学吸附化学吸附是借助于化学键力，遵从化学热力学和化学动力学的传统定律，具有选择性特征，化学吸附吸附热大（40-800kJ/mol），一般是不可逆的， 尤其是饱和烃分子的解离吸附。 9、固体表面发生化学吸附的原因是什么？ 发生化学吸附的原因，是由于位于固体表面的原子具有 自由价，这些原子的配位数小于固体内原子的配位数，使得每个表面原子受到一种内向的净作用力，将扩散到其附近的 气体分子吸附形成化学键 10、金属表面上甲烷和氢分子的吸附，只能形成解离型 化学吸附，为什么？ 因为分子氢、烃分子在吸附之前先必须解离，因为很多 这类分子不能直接与金属的“表面自由价”成键，必须先自身解离，成为有自由价的基团，所以只能形成解离理化学吸附。 11、如何判断一个催化反应是存在内、外扩散的控制？ 如果反应物流量的改变对反应物的转化率影响较大，则 存在外扩散控制；如果催化剂的粒径大小的改变对转化率的影响较大，则存在内扩散控制。 12、试叙述固体表面酸中心类型测定方法、以吡啶作 吸附质的IR谱法（1）L酸的红外光谱特征峰：1450cm-1 、1490cm-1 和1610cm -1 （2）B酸的红外光谱特征峰：1540cm-1 13、试叙述固体酸强度测定方法。 （1）胺滴定法：选用一种适合的pKa指示剂（碱），吸附于固体酸表面上，它的颜色将给出该酸的强度（2）气态碱吸附法：当气态碱分子吸附在固体酸位中心时，强酸位 吸附的碱比弱酸位吸附的更牢固，使其脱附也更苦难。当升温排气脱附时，弱吸附的碱将首先排出，故依据不同温度下 排出（脱附）的碱量，可以给出酸强度和酸量。 14、请简要叙述沸石结构的三个层次 第一个结构层次：硅氧四面体和铝氧四面体第二个结构层次：由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥联结成的环第三个结构层次：氧环通过氧桥相互联结，形成具有三维空间的多面体 15、3A、4A和5A分子筛都是型分子筛吗？它们的孔径大小分别为多少？其结构中的阳离子分别是什么？ 是。3A：0.3nm 钾离子；4A：0.4nm 钠离子；5A：0.5nm 钙离子。 16、X型和Y 型分子筛的结构一样吗？它们的区别在哪里？其硅铝比分别是多少？ 不一样。区别在于硅铝比不同。X型Si/Al为1-1.5；Y型Si/Al为1.5-3.0。 17、简述分子筛的主要四种催化作用、（1）酸催化；（2）择形催化；（3）双功能催化；（4）催化氧化 18、分子筛择形催化有哪四种不同形式、（1）反应物的择形催化；（2）产物的择形催化；（3）过渡状态限制的择形催化；（4）分子交通控制的择形催化 19、什么类型的分子筛具有催化氧化性能 TS-1 分子筛；ZSM-5 分子筛 20、依形态结构划分，金属催化剂分别有哪五种类型？ 1）块状金属催化剂；2）分散或负载型金属催化剂；3）合金催化剂； 4）金属互化物催化剂；5）金属簇状物催化剂 21、简述金属催化剂可以发生的四种反应类型。 1）加氢反应；2)氧化反应；3）重整反应；4）氢醛化反应 22、什么是 d 带空穴？它与金属催化剂的化学吸附和催化性能之间的关系式什么？ 金属的 d 带中某些能级未被充满，可看作 d 带中的空穴，称为“d 带空穴”。有 d 带空穴，就能与被吸附的气体分子形成化学吸附键，生成表面中间物种，具有催化性能。 d 带空穴愈多，末配对的 d 电子愈多，对反应分子的化学吸附也愈强。催化剂的作用在于加速反应物之间的电子转移，这就要求催化剂既具有接受电子的能力，又有给出电子的能力。过渡金属的 d 空穴正是具有这种特性，然而对一定的反应，要求催化剂具有一定的 d 空穴，而不是愈多愈好 23、什么是 d 特性百分数？它与金属催化剂的化学吸 附和催化活性有什么关系。 d 特性百分数（d%）：杂化轨道中 d 原子轨道所占的百分数。 d%越大化学吸附能力越强。但从活化分子的能量因素考虑，要求化学吸附既不太强，也不要太弱。吸附太强导致不可逆吸附，吸附太弱则不足以活化反应分子，所以要求d％有一定范围 24、为什么金属催剂都是过渡金属？ 金属催化剂主要是过渡金属，特别是 VIII 族金属。这与金属的结构、表面化学键有关；过渡金属是很好的加氢、脱氢催化剂，H2 很容易在金属表面吸附，吸附反应不会进行到催化剂的体相；一般金属在反应条件下很容易被氧化到体相，不能作为氧化反应催化剂，但贵金属(Pd,Pt, Ag, Au 等)能抗拒氧化，可作为氧化反应催化剂 25、什么是几何对应理论? 要求催化剂原子和反应物分子结构在几何尺寸上接近的理论称之为几何对应理论， 26、金属催化剂为什么大多数制备成负载型催化剂？ 因为金属催化剂尤其是贵金属，价格昂贵，将其分散成微小的颗粒附着在高表面积和大孔隙的的载体上，可以节省用量，增加金属原子暴露于表面的机会。 27、请说明双金属催化剂的主要类型和用途。 第一类，第 VIII 族和 IB 族元素组成的双金属系，如Ni-Cu，Pd-Au 等合金；主要用于烃的氢解，加氢和脱氢等反应；第二类，两种 IB 族元素组成的，如 Ag-Au, Cu-Au 等合金，用于改善部分氧化反应的选择性；第三类，两种 VIII 族元素组成的，如 Pt-Ir, Pt-Fe 等合金，用于增加催化剂活性的稳定性。重整催化剂 Pt-Ir 较之 Pt 的稳定性大大提高，原因： Pt-Ir 形成合金减少表面烧结； Ir 有强的氢解活性，抑制了表面积炭的生成。 28、金属硫化物催化剂的基本用途是什么？ 金属硫化物催化剂，如 Mo、W、Ni、Co、Fe 等的金属硫化物具有加氢、异构、氢解等催化活性，用于油品的加氢精制；加氢脱硫(HDS)、加氢脱氮(HDN)、加氢脱金属(HDM)等过