工業(yè)催化復(fù)習(xí)資料-問答題

工業(yè)催化復(fù)習(xí)資料-問答題什么是催化劑?依照IUPAC于1981年提出的定義，催化劑）是一種物質(zhì)，它能夠改變反應(yīng)的速率而不改變該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由焓變化催化作用的四個基本特點是什么？⑴催化劑只能加速熱力學(xué)上能夠進(jìn)行的反應(yīng)，而不能夠加速熱力學(xué)上無法進(jìn)行的反應(yīng)；催化劑只能加速反應(yīng)趨于平衡，而不能夠改變平衡的地址（平衡常數(shù)），且催化劑可同時加速正逆反應(yīng)；⑶催化劑對反應(yīng)擁有選擇性，當(dāng)反應(yīng)有一個以上生成多種產(chǎn)物的方向時，催化劑僅加速其中的一種。⑷催化劑由正常運轉(zhuǎn)到更換所連續(xù)時間（壽命）。

⑵什么是助催化劑？分為哪幾種？催化劑中加入的另一種或好多種物質(zhì)，自己不具活性或活性很小的物質(zhì)，但能改變催化劑的部分性質(zhì)，如化學(xué)組成、離子價態(tài)、酸堿性、表面結(jié)構(gòu)、晶粒大小等，從而使催化劑的活性、選擇性、抗毒性或牢固性得以改進(jìn)。結(jié)構(gòu)型和電子型兩類請說明理想的催化劑載體應(yīng)具備的條件。⑴擁有能合適反應(yīng)過程的形狀和大??；⑵有足夠的機械強度，能經(jīng)受反應(yīng)過程中機械或熱的沖擊；有足夠的抗拉強度，以抵抗催化劑使用過程中逐漸聚積在細(xì)孔里的副反應(yīng)產(chǎn)物（如積碳）或污物而引起的破碎作用；⑶有足夠的比表面，合適的孔結(jié)構(gòu)和吸水率，以便在其表面能均勻地負(fù)載活性組分和助催化劑，滿足催化反應(yīng)的需要；⑷有足夠的牢固性以抵抗活性組分、反應(yīng)物及產(chǎn)物的化學(xué)損害，并能經(jīng)受催化劑的再生辦理；⑸能耐熱，并擁有合適的導(dǎo)熱系數(shù)；⑹不含可使催化劑中毒或副反應(yīng)增加的物質(zhì)；⑺原料易得，制備方便，在制備載體以及制備成催化劑時不會造成環(huán)境污染；⑻能與活性組發(fā)散生有益的化學(xué)作用；⑼能阻攔催化劑失活多相催化反應(yīng)的一般步驟？物理過程和化學(xué)過程分別是哪幾步？⑴反應(yīng)物分子從氣流中向催化劑表面和孔內(nèi)擴散。⑵反應(yīng)物分子在催化劑內(nèi)表面上吸附。⑶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)。⑷反應(yīng)產(chǎn)物自催化劑內(nèi)表面脫附。⑸反應(yīng)產(chǎn)物在孔內(nèi)擴散到反應(yīng)氣流中去⑴⑸擴散為物理過程；⑵⑶⑷為化學(xué)過程物理吸附與化學(xué)吸附的特點？物理吸附是借助分子間力，吸附力弱，吸附熱?。??20kJ/mol），湊近于氣體的液化熱，且是可逆的，無選擇性，分子量越大越簡單發(fā)生，吸附牢固性不高，吸附與解吸速率都很快，可單分子層或多分子層吸附，不需要活化能?；瘜W(xué)吸附與一般的化學(xué)反應(yīng)相似，是借助于化學(xué)鍵力，依照化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動力學(xué)的傳統(tǒng)定律，具有選擇性特點，吸附熱大(40?800kJ/mol)，吸附很牢固，一般是不能逆的，特別是飽和烴分子的解離吸附更是這樣，吸附是單分子層的，擁有飽和性。7.如何推導(dǎo)簡單的Langmiur吸附等溫式？以及重要的假設(shè)是什么？兩個重要假設(shè)：(1)吸附是單分子層的；固體表面是均勻的，被吸附分子之間無相互作用CO分子的化學(xué)吸附都有哪幾種可能的吸附態(tài)？為何會存在多種吸附態(tài)？吸附態(tài)：直線型、橋型、多重型、孿生型CO分子的化學(xué)吸附，既有n電子參加，又有孤對電子參加，所以它能夠有多種吸附態(tài)；能夠線形吸附在金屬表面，也能夠橋式與表面上的兩個金屬原子橋聯(lián)，在足夠高的溫度下，還可以夠解離成碳原子和氧原子吸附。ZnO和NiO在受熱分別會變成何種類的半導(dǎo)體？為何？ZnO受熱變成n-型半導(dǎo)體。ZnO受熱失去氧，陽離子氧化數(shù)降低，直至變成原子態(tài)。導(dǎo)電是靠與Zn結(jié)合的帶負(fù)電的電子。NiO受熱變成p-型半導(dǎo)體。NiO受熱獲得氧，陽離子的氧化數(shù)高升，以致晶格中O2-增加，從而產(chǎn)生正離子的缺位，稱作正空穴。半導(dǎo)體依靠正空穴傳達(dá)而導(dǎo)電。10.布朗斯特(Br?nsted)酸、堿和路易斯(Lewis)酸、堿的定義是什么？B酸：能夠給出質(zhì)子的都是酸。L酸：能夠接受電子對的都是酸。

B堿：能夠接受質(zhì)子的都是堿。L堿：能夠給出電子對的都是堿。什么是B酸強度和L酸強度？B酸強度，是指給出質(zhì)子的能力；L酸強度是指接受電子對的能力。為何TiO2占主要組分的TiO2-SiO2和SiO2占主要組分的SiO2-TiO2都是酸性催化劑？SiO2-TiO2

復(fù)合氧化物中，

TiO2

為主要成分時，正電荷節(jié)余時，為

L酸；SiO2

為主要成分時，負(fù)電荷節(jié)余，為

B酸。什么是超強酸？固體酸的強度若高出100%硫酸的強度，則稱之為超強酸。（由于100%硫酸的酸強度用Hammett酸強度函數(shù)表示時為H0=—11.9，故固體酸強度H0<—11.9者謂之固體超強酸或超酸。）什么是分子篩？其化學(xué)組如何表示？分子篩是結(jié)晶型的硅鋁酸鹽，擁有均勻的孔隙結(jié)構(gòu)。分子篩中含有大量的結(jié)晶水，加熱時可汽化除掉，故又稱沸石。自然界存在的常稱沸石，人工合成的稱為分子篩。它們的化學(xué)組成可表示為Mx/n[（AIO2）x?（SiO2）y]?ZH2O分子篩的結(jié)構(gòu)構(gòu)型三種層次是什么？⑴基本結(jié)構(gòu)單元是硅氧周圍體（SiO4）和鋁氧周圍體（AlO4）。⑵硅氧周圍體和鋁氧周圍體可經(jīng)過氧原子（氧橋）聯(lián)系起來形成環(huán)。由四個周圍體形成一個環(huán)就叫四元氧環(huán)。以此類推有五元氧環(huán)、六元氧環(huán)，八元氧環(huán)，十元氧環(huán)和十二元氧環(huán)等。窗口氧環(huán)的孔口對經(jīng)過的分子起篩分作用。⑶各樣不同樣的環(huán)經(jīng)過氧橋相互聯(lián)接又可形成三維空間的多面體。各樣各樣的多面體組成中空的籠，籠進(jìn)一步相互聯(lián)接形成分子篩。分子篩擇形催化有哪幾種形式？⑴反應(yīng)物擇形催化（當(dāng)反應(yīng)混雜物中某些能反應(yīng)的分子因太大而不能夠擴散進(jìn)入催化劑些直徑小于內(nèi)孔徑的分子才能進(jìn)入內(nèi)孔，在催化活性部分進(jìn)行反應(yīng)。）

孔腔內(nèi)，只有那⑵產(chǎn)物的擇形催化（當(dāng)產(chǎn)物混雜物中某些分子太大，難于從分子篩催化劑的內(nèi)孔窗口擴成了產(chǎn)物的擇形選擇性。）

散出來，就形⑶過渡態(tài)限制的選擇性（有些反應(yīng)，其反應(yīng)物分子和產(chǎn)物分子都不受催化劑窗口孔徑擴散的限制，可是由于需要內(nèi)孔或籠腔有較大的空間，才能形成相應(yīng)的過渡態(tài)，不然就遇到限制使該反應(yīng)無法進(jìn)行；相反，有些反應(yīng)只需要較小空間的過渡態(tài)就不受這種限制，這就組成了限制過渡態(tài)的擇形催化。）⑷分子交通控制的擇形催化（在擁有兩種不同樣形狀和大小和孔道分子篩中，反應(yīng)物分子能夠很簡單地經(jīng)過一種孔道進(jìn)入到催化劑的活性部位，進(jìn)行催化反應(yīng)，而產(chǎn)物分子則從另一孔道擴散出去，盡可能地減少逆擴散，從而增加反應(yīng)速率。這種分子交通控制的催化反應(yīng)，是一種特別形式的擇形選擇性，稱分子交通控制擇形催化。）金屬催化劑包括哪幾各種類？⑴塊狀催化劑（如電解銀催化劑、融鐵催化劑、鉑網(wǎng)催化劑等）。⑵分別也許負(fù)載型的金屬催化劑（如Pt-Re/AI2O3重整催化劑，Ni/AI2O3加氫催化劑等）。⑶金屬互化物催化劑（如LaNi5可催化合成氣轉(zhuǎn)變成烴）。⑷合金催化劑（如Cu-Ni合金加氫催化劑）。⑸金屬簇狀物催化劑（如烯烴氫醛化制羰基化合物的多核Fe3（CO）12催化劑）18?什么是金屬晶體的費米（Fermi）能級？電子占用的最高能級稱為費米（Fermi）能級（金屬的費米能級）金屬價鍵模型中的d特點百分?jǐn)?shù)是什么意思？用什么符號表示？雜化軌道中d原子軌道所占的百分?jǐn)?shù)稱為d特點百分?jǐn)?shù)，用符號d%表示。什么是溢流現(xiàn)象？其發(fā)生的條件是什么？所謂溢流現(xiàn)象，是指固體催化劑表面的活性中心（原有的活性中心）經(jīng)吸附產(chǎn)生出一種離子也許自由基的活性物種，它們遷移到其他活性中心處（次級活性中心）的現(xiàn)象。條件：⑴溢流物種發(fā)生的主源；⑵接受新物種的受體，它是次級活性中心。造成催化反應(yīng)結(jié)構(gòu)非敏感性的原因有哪幾種？⑴表面的細(xì)微結(jié)構(gòu)掩蓋了，造成結(jié)構(gòu)非敏感。這種原因稱之為表面再構(gòu)。⑵活性組分晶粒分別度低的（扁平的面）較之高的（頂與棱）更爽朗。⑶活性部位不是位于表面上的金屬原子，而是金屬原子與基質(zhì)相互作用形成的金屬烷基物種。雙金屬系中作為合金催化劑主要有哪幾類？第一類為第VHI族和IB族元素所組成的雙金屬系，如Ni-Cu、Pd-Au等；第二類為兩種第IB族元素所組成的，如Au-Ag、Cu-Au等；第三類為兩種第VIII族元素所組成的，如Pt-Ir、Pt-Fe等。半導(dǎo)體主要分為哪幾類？本征半導(dǎo)體、n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體。氧化物表面M=0鍵的成鍵方式有哪幾種？⑴金屬Co的eg軌道（即dx2-y2與dz2）與02的孤對電子形成廳鍵；⑵金屬Co的eg軌道與O2的n分子軌道形成廳鍵；⑶金屬Co的t2g軌道（dxy,dxz,dyz）與O2的n*分子軌道形成n鍵。請說明正常的尖晶石結(jié)構(gòu)?正常的尖晶石結(jié)構(gòu)，A原子據(jù)有正周圍體位，B原子據(jù)有正八面體位26?什么是絡(luò)合催化劑？絡(luò)合催化的重要特點是什么？絡(luò)合催化劑，是指催化劑在反應(yīng)過程中對反應(yīng)物起絡(luò)合作用，并且使之在配位空間進(jìn)行催化的過程。重要特點：是在反應(yīng)過程中催化劑活性中心與反應(yīng)系統(tǒng)，向來保持著化學(xué)結(jié)合（配位絡(luò)合）。能夠經(jīng)過在配位空間內(nèi)的空間效應(yīng)和電子要素以及其他要素對其過程、速率和產(chǎn)物分布等，起選擇性調(diào)變作用。CO是如何配位活化的？經(jīng)過-n鍵配位活化。經(jīng)廳-n鍵合相互作用后，總的結(jié)果能夠看作為配位體的孤對電子6n電子（基態(tài)）經(jīng)過金屬向配位體自己空n*軌道躍遷（激發(fā)態(tài)），分子獲得活化。什么是三效催化劑？三效催化劑寬泛采用Pt、Rh、Pd貴金屬做活性組分，各組分間有相互共同作用，整體起催化促進(jìn)作用。在操作條件下可同時將尾氣中的CO、HC、NOx凈化辦理，達(dá)到環(huán)保要求的限制標(biāo)準(zhǔn)，其組成主要由載體涂層和活性組分所組成，置于汽車尾氣催化轉(zhuǎn)變器中。什么是燃料電池？燃料電池是一種能源轉(zhuǎn)變系統(tǒng)，是將燃料的化學(xué)能連續(xù)不斷的直接轉(zhuǎn)變成電能的電化學(xué)裝置，又稱為電化學(xué)發(fā)電器。酶催化有什么特點？⑴酶催化效率極高，是非酶催化的106?1019倍。⑵生物酶催化擁有高度的專一性：絕對專一性和相對專一性。一種酶只能催化一種底物進(jìn)行一種反應(yīng)，稱為絕對專一性；

一種酶能夠催化一類結(jié)構(gòu)相似的底物進(jìn)行某種同樣種類的反應(yīng)，

稱為相對專一性。⑶酶催化的條件較平易，可在常溫常壓和酸堿度（

值為5?8，一般在

7左右）下進(jìn)行，能夠減少不用要的副反應(yīng)，如分解、異構(gòu)、消旋、重排等。積淀法制備催化劑的基根源理和一般步驟是什么？積淀法的基根源理是在含金屬鹽類的水溶液中，加進(jìn)積淀劑，以便生成水合氧化物、碳酸鹽的結(jié)晶或凝膠。將生成的積淀物分別、沖洗、干燥、焙燒、成型后，即得催化劑。如何選擇積淀劑?⑴盡可能使用易分解并含易揮發(fā)成分的積淀劑。常用的有NH3、NH3?H20、C02、CO（NH2）2、（NH4）2CO3⑵形成的積淀物必定便于過濾和沖洗。鹽類積淀劑原則上能夠形成晶形積淀，而堿類積淀劑都會生成非晶形積淀；⑶積淀劑的溶解度要大一些；⑷形成的積淀的溶解度要小，積淀較完好；⑸積淀劑不應(yīng)造成環(huán)境污染。晶形積淀的形成條件是什么？⑴開始積淀時，積淀劑在不斷攪拌下均勻而緩慢的加入，省得發(fā)生局部過濃同時也能維持必然的過飽和度。積淀應(yīng)在合適稀的熱溶液中進(jìn)行。積淀達(dá)成待老化、冷卻后過濾沖洗；⑵積淀應(yīng)放置老化。積淀在其形成此后發(fā)生的所有不能逆變化稱之為老化。這些變化主若是結(jié)構(gòu)變化和組成變化。老化過程中，微小晶領(lǐng)悟溶解并聚積在粗晶體上，從而能夠獲得顆粒大小較為均勻的粗晶體，同時也以致孔隙結(jié)構(gòu)和表面積的變化。還可以夠去除雜質(zhì)。其他剛形成的積淀不一定擁有牢固的結(jié)構(gòu)，還應(yīng)放置一段時間。焙燒在催化劑制備過程中的作用是什么？⑴經(jīng)過熱分清除掉水和揮發(fā)性物質(zhì)，使催化劑變換成所需的化學(xué)成分和化學(xué)形態(tài)；⑵借助固態(tài)反應(yīng)、互溶和再結(jié)晶獲得必然的晶型、孔徑和比表面積等；⑶使微晶燒結(jié)，提高機械強度，獲得較大孔隙率。什么是催化劑的活化？其目的是什么？催化劑在制備好今后，經(jīng)常還要活化；需較高溫度的熱辦理，就是焙燒或在進(jìn)一步還原、氧化、硫化、羥基化等辦理使催化劑轉(zhuǎn)變成爽朗態(tài)。使鈍態(tài)催化劑轉(zhuǎn)變成爽朗態(tài)催化劑的過程就是催化劑的活化。活化的目的在于使催化劑，特別是催化劑表面形成催化反應(yīng)所需要的活性結(jié)構(gòu)。浸漬法的優(yōu)點是什么？⑴可用已成型的載體（如氧化鋁，氧化硅，活性炭，浮石，活性白土等）⑵負(fù)載組份利用率高，用量少（如貴金屬）大多數(shù)固體催化劑由哪三部分組成？活性組分、助劑和載體。催化劑設(shè)計參數(shù)的四要素是什么？活性、選擇性、牢固性/壽命、再生性39.對好多涉及氧的反應(yīng)，氧化物催化劑的活性序次為?p型半導(dǎo)體氧化物最爽朗，絕緣體次之，n型半導(dǎo)體氧化物最差。載體為何能延長催化劑的壽命？⑴提高耐熱性：一般用耐火資料作為載體。燒結(jié)：必然溫度下活性組分顆粒接觸面上的原子或分子會發(fā)生作用，使粒子增大。金屬在載體上的分別提高了金屬燒結(jié)的溫度。⑵提高耐毒性：使活性組分高分別；載體能夠吸附部分毒物，甚至能夠分解部分毒物。⑶提高傳熱系數(shù)：能夠防范催化劑床層的過熱而以致催化劑活性下降。⑷催化劑活性組分的牢固化：降低某些易升華活性組分如MoO3、Re2O7、P2O5、Te的損失，延長催化劑的壽命。41?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(yīng)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(yīng)物質(zhì)量流速除以催化劑重量所得比值計算；空速能夠用作催化劑活性的指示；體積進(jìn)料速率，平時基于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)或反應(yīng)器入口條件進(jìn)行計算。堆密度P堆: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(nèi)所有孔的體積總和；如何除掉外擴散限制？⑴為了除掉外擴散對反應(yīng)的影響而降低粒徑時，會以致溫度差高升。同樣溫度差隨反應(yīng)器直徑的增大而迅速高升，所以需要確定合適的催化劑粒徑和反應(yīng)管直徑。⑵應(yīng)用流動法測定催化劑的活性時，為了防范外擴散的影響，應(yīng)當(dāng)賭氣流處于湍流條件，由于層流會影響外擴散速率。43?什么情況下能夠認(rèn)為已經(jīng)除掉了內(nèi)擴散的影響？當(dāng)催化劑活性與催化劑粒徑大小沒關(guān)時，能夠認(rèn)為已經(jīng)除掉了內(nèi)擴散的影響。對催化劑抗毒性進(jìn)行議論的方法有哪幾種？⑴在原料中加入毒物使催化劑中毒后改用純凈原料