催化原理
西北大学化学系展望21世纪的化学——催化
催化剂是化学研究中的永久主题。催化是自然界存在的促进化学反应速度的特殊作用，生物体内产生的化学反应均借助于酶催化。生物催化如此定向，如此精确地进行着，至今人们还难于模拟酶催化反应。
催化剂是一种加速化学反应而在反应过程中自身不被消耗掉的物质，它可使化学反应速度增大几个到十几个数量级。只要有化学反应，就有如何加快反应速度的问题，就会有催化剂的研究。在化工生产（如石油化工、天然气化工、煤化工等），能源、农业（光合作用等）、生命科学、医药等领域均有催化剂的作用和贡献。
在20世纪，尽管化学家们研制成功了无数种催化剂，并应用于工业生产。但对催化剂的奥妙所在，即作用原理和反应机理还是没有完全搞清楚。因此科学家们还不能完全随心所欲地设计某一特定反应的高效催化剂，而要靠实验工作去探索，以比较多种催化剂的性能，筛选出较好的催化剂。所以研究催化剂及其催化过程的科学，还将进一步深入和发展。用组合化学法快速筛选催化剂将是21世纪的重要研究课题。
第一章引论
一、前言
《催化化学》在国民经济中具有十分重要的意义。每种新催化剂和新催化工艺的研制成功，都会引起包括化工、石油加工等重大工业在内的生产工艺上的改革，生产成本可以大幅度降低，并提供一系列新产品和新材料。
《催化化学》是一门综合的科学。它是在漫长的历史发展过程中从许多别的学科，包括物理学、生物学以及化学各分支学科中吸取了大量成就的基础上发展起来的一门边缘科学。它在化学学科中的地位，在美国杰出化学家G. C. Pimetal 的《化学中的机会》（Opportunity in Chemistry）一书中有充分的阐述，它在未来的发展中―不仅可以从许多科学领域找到他的灵感，而且完全可以和许多新技术，像分子生物学或生物工程那样，在未来出现令人鼓舞的发现和新的发明‖；同样可以预料，催化工作者长期以来梦寐以求的科学的选择催化剂的问题也会逐步得到解决。要完全弄清楚催化作用的化学本质，需要已学过的一些基础课程：《量子化学》、《配位场理论》、《统计热力学》等课程。而我们本课程叫做《催化原理》，而不叫《催化化学》，是由于它的覆盖面要比《催化化学》少一些，简单一些。《催化原理》的目的在于阐明催化作用的化学本质。内容上基本是定性和描述性的。对一些过程甚至包括一些基本概念也没有采用繁复的数学推导进行表述。因此涉及到一些具体的催化剂、催化动力学和催化热力学的问题，一些具体的研究过程，需要同学们自己在下面花时间查资料、自学。
当今，催化研究的主要动向之一是通过对均相、酶、多相三个不同催化体系的研究，概括出它们在反应机理、催化剂结构和反应性能之间的关系等方面的共同特点，以求达到在分子水平上了解催化作用本质的目的。大量事实已经证明，在三个不同催化体系中进行的催化反应本身有着许多共同之处。三个研究体系的关系是：
均相催化是了解这些共性的基础。
酶催化和多相催化由于其催化剂在结构上的特殊性和复杂性则是决定这两类催化剂性能有别于均相催化剂的主要因素。
例如，20世纪以来，化学工业的品种和规模的巨大增长无不借助催化剂，从世纪初合成氨的工业化，50年代以后石油化学工业和高分子工业的兴起，乃至60年代以后解决环境保护为题都与使用催化剂相关，现代化的化工和石油加工过程约90%是催化过程。
目前，催化剂的用途可分为三大方面：①汽车排气净化；②矿物燃料加工；③化学品制造。
我国自50年代开始有催化的系统教学和科研，目前已有45所大学和科研单位培养各种学位的催化专门人才，开设催化课程的单位远不止此数。（见附录）
二、催化科学和技术发展简介
最早记载有―催化现象‖的资料，可以追溯到四百多年前，1597年由德国炼金术士A.Libavius（1540~1616）著的―Alchymia‖一书，而―催化作用‖作为一个化学概念，则是在这之后数百年，于1836年才由瑞典化学家J. J. Berzelius (1779~1848) 在其著名的―二元学说‖基础上提出来。他认为具有催化作用的物质，除了和一般元素和化合物一样与电性向导（正、负）的两部分组成（二元）之外，还具有一种所谓的催化力（catalytische craft），并引入（catalysis，分解）一词，以和一般化学反应相区别。在这之后，催化研究获得了广泛开展。1894年，德国化学家W. Ostwald(1853~1932)认为催化剂是一种可以改变一个化学反应速度而又不存在与产物中的物质。
―催化‖目前还算不上是一门独立的、已自成体系的学科，他的过去和现在，都是在不断吸取大量的分支科学的有益成就才发展并逐渐丰富起来的。
1.实用催化剂的开发
实用催化剂的开发和化工产品的原料有着密切的关系。半个多世纪以来，化工原料经历了由煤——→石油（天然气）——→煤的变化。
在1940~1950年代，大宗化工产品主要由煤，通过电石制得的乙炔制成，这时，最引人注意的催化剂是过渡金属IB（铜）、IIB（汞、锌）的配合物。第二次世界大战后，石油化工获得了迅猛发展。这时，VIII族元素的铂、钯、钴、镍和钛对烯烃、二烯烃的活化起着重要的作用。70年代初期，由于能源危机的关系，化学工业又转向以煤为原料的C1化学，这里CO（一氧化碳）通过VIII族元素的铑、钌等的活化作用引起了普遍的注意。在已开发的实用催化剂中，以下四类催化剂最具特色：
（1）配合物催化剂：
典型的例子是用于烯烃、二烯烃聚合和齐聚的Ziegler-Natta型催化剂，烯烃通过生成π配合物进行氧化偶联、或氧化阴离子化的各种钯配合物催化剂(例如，由Wacker 法自乙烯合成乙醛)。
Wacker法：大约在1960年以前，乙醛的工业生产主要以乙醇、石油液化气或乙炔为原料。五十年代末期，Wacker化学公司的一个研究小组开发使用Pd均相催化剂的乙烯氧化法。
Wacker反应：
① PdCl42- + C2H4 + H2O ——→CH3CHO + Pd0 +2HCl + 2Cl-
② Pd0 + 2CuCl2 + 2Cl-——→PdCl42- + 2CuCl
③ 2CuCl + 1/2O2 +2HCl ——→2CuCl2 + H2O
④ C2H4 + 1/2O2——→CH3CHO
反应式①乙烯在水溶液中被Pd(II)氧化为乙醛。该反应报道于1894年。由于氧化1mol的乙烯需要还原1mol的Pd(II)，因而该反应在经济上没有吸引力。Wacker公司的化学家们发现二氯化铜可将金属Pd在氧化到Pd(II)(反应式②)，这样合成1mol醛的消耗只是将2mol的Cu(II)转化为Cu(I)。这是一个重要发现，因为经典氧化还原化学指出：在酸性介质中，Cu(I)可以被空气中的氧氧化为Cu(II)(反应式③)。上述三个反应式相加得到反应式④，它表明空气中的氧可将乙烯氧化成乙醛。对总反应而言，Pd和Cu都是催化剂。将三个已知的反应配在一起得到一个有重大经济价值的催化体系。
烯烃低压氢甲酰化的Wilkinson催化剂（均相Rh作用催化剂）氢甲酰反应的主要应用是由丙烯合成叔丁醛：
CH3CH=CH2+CO+H2
3CH2CH2CH+(CH3)2CHCH
O O
催化剂
醇+二丙基酮
+烷烃+醇醛缩合产物
+C4
丙烯的氢甲酰化工艺中，有两个重要问题要解决：①尽可能减少反应的副产品；②尽量避免使用昂贵的高温高压设备。而高温高压的反应有利于副产物的生成。
正构醛是期望的新产物，不希望得到异构醛是因为他们自身或他们的醇类衍生物用处不大。
氢甲酰化取得的一个重要进度是叔膦取代的氢化羰基铑催化剂在温和的反应条件下具有高选择性。Wilkinson实验室开展了HRh(CO)(PPh3)3用于氢甲酰化反应的机理研究，这种研究使人们进一步了解了这类配合物在催化循环过程中的作用。为此ClRh(PPh3)3被称为Wilkinson催化剂。
众所周知，K. Ziegler 和G. Natta以及G. Wilkinson由于发明了上述催化剂，分别获得了1963年和1973年度的诺贝尔化学奖。配位聚合催化剂的典型代表是Ziegler-Natta催化剂。Ziegler-Natta型催化剂是由烷基铝—氯化钛组成的[例如，Al（C2H5）3-TiCl3] 。此类催化剂的出现使得控制聚合物的线性和立体规整性成为可能。
齐格勒,K.（Karl Ziegler 1898～1973）联邦德国有机化学家1898年11月26日生于黑尔萨,1973年8月12日卒于米尔海姆。1920年获马尔堡大学化学博士学位。1927年在海德堡大学任教授。1936 任哈雷萨勒大学化学学院院长。1943
年任威廉皇家学会(后称马克斯·普朗克学会)煤炭研究所所长,直至逝世。齐格勒在金属有机化学方面的研究工作一直占世界领先地位。1953年他利用铝有机化合物成功地在常温常压下催化乙烯聚合,得到聚合物,从而提出定向聚合的概念(见齐格勒?纳塔聚合)。因合成塑料用高分子并研究其结构,与G?纳塔共获1963年诺贝尔化学奖。
齐格勒早期主要研究碱金属有机化合物、自由基化学、多元环化合物等。1928年开始研究用金属钠催化的丁二烯聚合及其反应机理。此后又出色地研究烷基铝的合成和用以代替格利雅试剂的工作。齐格勒发现金属氢化物可与碳碳双键加成,如由氢化铝锂合成四烷基铝锂。这在发展金属有机化学方面起了很大的作用。齐格勒最大的成就是发现金属铝和氢、烯烃一起反应生成三烷基铝。在此研究成果上,齐格勒成功地进行了下列研究:①α 烯烃的催化二聚作用,合成高级α 烯烃;②乙烯经烷基铝催化合成高级伯醇;③由烯烃合成萜醇;
④由烷基铝经电化学或其他方法合成其他金属的烷基化合物;⑤利用氢化烷基铝和三烷基铝做有机物官能团的还原剂;⑥以三烷基铝与四氯化钛为催化剂(称为齐格勒?纳塔催化剂)使乙烯在常温常压下聚合成线型聚乙烯,这项研究为高分子化学和配位催化作用开辟了广阔的研究领域。
纳塔,G.（Giulio Natta 1903～1979）意大利化学家
1903年2月26日生于意大利因佩里亚,1979年5月2日卒于意大利贝加莫。1924年获米兰工学院博士学位,先后在罗马大学、都灵大学等校任教。1938年返母校任工业化学教授和系主任,直到逝世。
纳塔多年从事合成化学和结构化学研究。1923年,他应用X射线及电子衍射研究无机物和有机物的结构,是这方面的开拓者之一。后来,他成功地研究了一氧化碳催化加氢制备甲醇和甲醛。1938年,他以1 丁烯(见丁烯、脱氢制成丁二烯,发展了合成橡胶单体的制备方法。
他最卓越的贡献是,1954年在德国化学家K.齐格勒乙烯低压聚合制成聚乙烯重大发现的基础上,发现以三氯化钛和烷基铝为催化剂,丙烯在低压下高收率地聚合,生成分子结构高度规整的立体定向聚合物——聚丙烯 ,具有高强度和高熔点,开创了立体定向聚合的崭新领域。1957年,他直接参与在意大利的世界上第一套聚丙烯生产装置的建立,他的发现导致合成树脂和塑料的一个大品种问世。此外,他进一步成功地将其催化剂分别用于1 丁烯和4 甲基 1 戊烯的立体定向聚合,首先制成了分子结构高度规整的聚1 丁烯和聚甲基戊烯。1957年,他首创以钒卤化物和烷基铝为催化剂,使乙烯和丙烯共聚合制成无规结构的乙丙橡胶。在意大利建成了世界上第一套乙丙橡胶小型生产装置。
他和齐格勒所开创的配位催化聚合和立体定向聚合,应用于烯烃、二烯烃及乙烯基单体的聚合等,开拓了高分子科学和工艺的崭新领域,成为发展史上的里程碑,被称之为齐格勒 纳塔催化剂及齐格勒 纳塔聚合。两人因此而共获1963年诺贝尔化学奖金。
（2）固体酸、碱催化剂：
这是用于石油裂解的重要催化剂。在使用硅铝胶之前，曾使用过各种酸性白土，以后发
展到含稀土的硅铝胶，并在此基础上制成了含镁、钡、锌、铝、硼、锗、钛、锆、磷、钼、钨等氧化物的多种固体酸、碱催化剂。近年来，更由于各种分子筛的研制成功，是这方面的研究更加活跃；这类催化剂已成为石油加工、石油化工工业中所用催化剂的一个重要组成部分。
（3）复合氧化物催化剂：
由多种金属氧化物制得的结构上一定的复合氧化物，如尖晶石（AB2O4）型的ZnAl2O4, Fe3O4, Co3O4;钙钛矿（ABO3）型的CaTiO3, LaCoO3, Ca x La1-x MnO3等，同时具有氧化还原、脱氢加氢、异构化等多种功能。
（4）负载型金属催化剂：
金属是最先由于生产的催化剂。但是，目前已只有少数几个工业还是用纯金属网（例如，用于氨氧化的铂网），金属粉（例如，由于加氢的Raney镍）和金属粒（例如，用于氨合成的焙铁催化剂）。绝大多数工业上所用金属催化剂属于过渡金属负载型催化剂。
如：用于乙烯氧化制环氧乙烷的银-浮石催化剂。
石油重整催化剂：Pt/Al2O3。
Co+H2合成中的Cu-ZnO-Al2O3, Co(Ni, Fe)-ThO2-硅藻土催化剂。
加氢用的Pd(Ni, Pt)-Al2O3(SiO2)催化剂等等。这种催化剂中金属的负载量可从1%或小于1%变化到金属布满整个载体表面的程度（~10%）。这样，金属多半能以小微晶（多晶颗粒）的形式，高度的分散在载体的整个孔体系之中。对所用金属重量来说，就能产生较大的活性表面。另外，载体本身有时也可以起催化作用，这样，这类催化剂往往还能其双重功能的作用。所以是生产实际中乐于采用的一种催化剂。
催化剂的实用意义还不限于石油、化工工业，人们面临的许多困难问题，像能源、自然资源的开发、环境的保护等，都可通过催化来解决；催化在控制污染问题上可起很大作用：不仅能消除氮的氧化物、一氧化碳以及硫化物之类的污染物，而且还能改进生产过程的选择性，使之不产生那些不希望的副产品。
2．催化理论的发展简史
现代催化理论发现于1925年由H. S. Taylor 提出的活性中心学说。70多年来，现代催化理论大致经历了三个发展阶段：
第一阶段（1925~1950）：人们根据均相反应发展起来的中间化合物理论，通过对反应动力学和吸附作用的研究，对活性中心作了概念性的了解；初萌的催化理论本质上是―化学的‖。
第二阶段（1950~1970）：50年代开始，催化理论探讨的主要对象是固体催化剂，当时占统治地位的多相催化剂理论是以固体能带概念为基础的催化电子理论，这个理论采用固体能带模型，认为催化剂的性质是由能带效应控制的；固体中的价电子占据着价带，它们能给激发到导带上，而导带上的电子则能迁移至固体表面并将吸附物还原（n型半导体）；相反，如果缺少电子，价带中的空能级（也叫空穴）就能迁移至表面，并从吸附物获得电子使吸附物氧化（p型半导体）。这种模型把化学反应中分子之间的作用—电子交换过程和决定半导体电学性质的电子传递过程等同起来；把催化剂的活性归因于固体中的电子（或空穴）浓度。
显然，这种模型主要考虑的分子相互之间―长程‖作用，忽略了反应物和表面之间的―定域‖作用；既没有考虑表面几何学，如暴露的晶面、表面原子的“边/面比”等；也没有考虑表面原子的化学性质。纯粹是一个―物理模型‖，有相当的局限性。因此，60年代中期，这个理论就逐渐为催化工作者所摒弃。
第三阶段（1970~今）：催化理论获得了新的发展，这主要因归功于对均相催化和酶催化研究取得的惊人成就。首先，对均相配合物催化的研究，由于所用催化剂是比较简单的配合物分子。有一定的化学组成和几何构型；它在反应中和反应物形成的活化中间络合物又能被分离出来加以鉴定，催化工作者能在配合物化学和金属有机化学的现代成就之上来探讨催化剂活性中心和催化反应机理等一系列催化的基本问题。与此同时，对生物酶催化的研究也获得了明显进展。目前，对一些酶的催化作用已经可以从分子水平上作出某些解释。和均相配位催化剂一样，在以下一些问题上已经比较清楚。即：
①酶是以―大‖分子的形成作为催化剂参与反应的。许多酶的组成和立体构型已经
弄清；
②酶的活性中心，在简单酶中为多肽链上的氨基酸残基，在生理过程中是水解
反应的催化剂，如蛋白酶、脂肪酶等；在结合酶中为辅酶或辅基，在生理过
程中是氧化还原反应的催化剂，如脱氢酶、氧化酶、各种细胞色素等；
③在反应过程中，多肽链对反应分子其定位的作用，活性中心起催化作用；
④每个生理过程中的酶链，由一定数量的若干酶所组成，每种酶只司一种职能，
反应按步进行，有条不紊。
⑤活性中心挂在多肽链上（锚定），构型不同于固体催化剂的，后者呈吸附性。
综上所述，当今催化理论的研究已完全不同于50年代，正处于由―物理模型‖重新回到―化学模型‖的重要变革阶段之中，其主要特点则是通过多相、均相和生物酶催化三者相互渗透，首先弄清分子、配合物和酶的催化作用，并建立起正确的催化模型（化学的），达到科学选择催化剂的目的。
3．研究工具和实验方法的进步
催化过程和催化剂作用的本质，一般可以从以下四个方面获得信息，进行了解：
①反应的化学机理：通过检测反应中生成的中间产物和产物的分布，探讨反应的化
学路径；
②反应动力学：通过研究反应动力学，确定反应的基元步骤，几个步骤的速度和能
量变化，明确反应机理；
③催化剂表征：研究催化剂体系和表面的物理、物理化学和化学性质，确定影响催
化剂性能的主要因素；
④催化体系的动态分析：在工作条件下追踪反应物和催化剂之间的相互作用，观察
催化过程的微观步骤，以及掌握过程中间状态结构上的和化学上的信息。
a.对催化反应化学机理的研究，最早不过用纯化学方法，在反应进程中从收集
的产物中，分离和检测出含某种官能团的产物来推断反应的化学机理。后来
发展到利用同位素的方法，近来这些方法又和色谱---质谱，傅里叶变换红外
等多机联用，并采用微机处理数据技术，为测定动力学数据、吸附态的转化
以及吸附中间态的结构等，从而对了解反应物的化学路径提供卓有成效的方
法。
b.在动力学研究方面，除了通用的动态、静态和流动循环等方法外，现在用色
谱法、无梯度反应器等研究催化反应动力学已相当普遍。
c.对于催化剂表征的方法上，可谓日新月异。例如研究固体催化剂物理和物理
化学的方法，几乎包括物理学中所有用于研究固体性能的方法：电性测定，
磁性测定，X衍射结构分析，差热-热重分析，电子显微镜技术，电子探针
显微分析，场发射等等。研究固体催化剂表面物理化学和化学性能的则以有
吸附法、程序升温吸附、酸性测定、红外光谱等等。
d.对催化体系的动态分析，自20世纪70年代以来，一系列分光分析法在固体
催化剂的表面研究中获得应用，使对催化剂的表征从初期对体相特征，大踏
步地进入了对表面特征的表征。为在动态条件下研究催化作用提供了更有力
的工具。
4．有关催化作用的资料
催化方面的资料是非常丰富的，在整个化学领域内是列于首位的。这里介绍一些能够反映催化科学当前进展的重要资料，包括催化基础研究方面和催化工艺方面的。催化基础的原始信息主要来自各种杂志，催化工艺的详细报道则来自专利。
①定期的科学文献
a.评论性刊物
1. Advances in Catalysis, V ol. 1-34, 1951-1983, Academic Press.
2. Catalysis, Review in Sciences and Engineering, V ol. 1-25, 1967--1983, Dekker.
3. Catalysis-Chem. Soc. (London), V ol.1-3, 1977-1980.
4. Catalysis, Sciences and Technology, V ol.1-4, 1981-1983. Springe Verlag.
5. Aspects of Homogeneous Catalysis, V ol. 1-4, 1973-1981, D. Reidel.
6. Fundamental Research in Homogeneous Catalysis. V ol. 1-3. 1977-1979. Plenum Press.
b.重要杂志（基础研究）
1. Journal of Catalysis, V ol. 1--86, 1962--1584.
2. Applied Catalysis, Vol. 1--11, 1981--1984.
3. Journal of the Research Institute for Catalysis, Hokkaido University, V ol.1-31, 1953-1983.
4. Journal of Molecular Catalysis, V ol. 1-25, 1974-1984.
5. Reaction Kinetics and Catalysis Letter, V ol. 1-25，1974-1984.
6. Journal of the Chemical Sociiety, Faraday Trans.V ol.68-80,1972-1980.
7. Journal o] Solid State Chemistry, V ol. 1--52, 1969-1984.
8. Journal of Inorganic Biochemistry, V ol. 1--21, 1974-1984.
9. Oxidation Communications, V ol. 1--6, 1980--1984.
10. Surface Sciences, V ol. 1--1'10, 1964--1984.
c.重要杂志（催化工艺）
1. Chemiech, Vol. 1--14，1971—1984．
2. Ind. and Eng. Chem. Prod. Res. and Dev. V ol. 1—23, 1962--1984．
3. Hydrocarbon Processing，V ol. 41—63, 1962--1984．
4. Chemical Engineering Progress，V ol. 1--80，1908--1984．
5. Angewandte Chemic, Intern. Edition，V ol. 1—23, 1962--1984．
6. 燃料化学学报V ol. 8—12, 1980--1984．
d.会议汇编
自1956年至1984年30年间，共召开了八届国际多相催化会议，Philadelphia(美国)，1956；Paris(法国)，1960；Amsterdam (荷兰)，1964；Moscow(苏联)，1968；PalmBeach(美国)，1972；London(英国)，1976；Tokyo(日本)，1980；西柏林，1984。每次会议上的报告均汇编成册：Proceedings(1—8) the Intern．Congress on Heterogeneous Catalysis。
近年来还召开了五次国际均相催化会议：Santa-Fravia(意大利)，1976；Düsseldorf(联邦德国)，1980；Milano(意大利)，1982；Moscow苏联，1984；神户(日本)，1986。
还有三次均相—多相催化会议：Brussel(比利时)，1974；Lyon(法国)，1977；Asilomer，CA(美国)，1984。会议报告亦均印成册。除此之外，还有几个国家联合召开的多边催化会议(如Iberoamerica，已召开九届)和各国各自召开的催化专业会议(如日本巳历56后，加拿大巳历九届等)。另外，还有许多与催化和催化工艺有关的专业性国际会议，如有关催化剂制法、失活，C1-化学、分子筛等，所有这些会议的资料也都汇编成书，可资参考。
(2)专利文献
专利通常登载催化剂和催化工艺发明者不愿竞争者侵犯而请求法律保护的关键部份。专利中一般均列有发明者的举例，读者根据举例，可对专利所载有关发明的基本化学获得重演的结果，所以，可从专利获得相当多而详细的实验信息。一般地说，专利中关于制备催化剂的细节以及反应的方式都是比较完整的，但对那些确实有效的催化剂的制法却相当简单——常常只给出一个固定温度，或者最多一组温度下的收率。在专利中，偶然也提供一点关于催化剂结构方面的信息。
除了从杂志获得有关催化剂制法和工艺过程的报道之外，专利是获得这些信息的另一个来源。现在，大家都已公认，专利是曾经获得过的催化剂的唯一的书面记录，同时也是在杂志上未公开以前的一段时间内记录有关催化剂和催化工艺基本数据的地方。
如果发明者的专利已登记相当长的时间，那末，可望不久在他的新的专利中，看到以前专利中无需公开的过去工作中的一些困难；这是特别有用的，因为，这不可能在别的地方公开发表。
通常，专利对发明本身潜在的缺点是只字不提的，例如，一个催化剂仅能在工业上无法接受的短时间内使它所催化的反应达到专利所描述的程度；催化剂可因中毒、烧结而失活等等。所有这些，都不妨碍它成为一个专利。就专利的目的来说，例如，催化剂的活性能维持一小时，还是一年是无关紧要的，因为，在以后的专利中，也许会发表另一个有关长寿命催化剂的专利；读者这时就可以清楚地看到，专利是如何对新、旧催化剂进行对比，和怎样强调新催化剂的优点的。
在一般情况下，科学家一有发明，总会尽可能快地向专利审查局(Patent Examiner's Office)申请专利。发明者可以在一年之内改变或补充其申请，但是到限期时就必须提出详细报告，以便进一步审查和一旦接受时由专利局予以公布。审查和公布的时间因国家而不同，但没有
少于六个月的，有的可以达三年以上；所以，在申请和公布专利之间可以有1.5—4年的时间。
专利常常可以同时向几个国家提出申请，在那个国家获得专利权，就用那个国家的文字发表。这就是说，譬如，一个日本专利，可以在美国或英国获得内容相同的英文专利。如上所述，由于送审的专利需要很长时间才能公布，所以，有些国家，例如，联邦德国、日本以及最近英国和欧洲专利体系(European PatentSystem)已采用把未经审查的专利先行发表的办法。英、美、联邦德国、法、日本以及欧洲专利体系都把催化剂的原始来源看作国家专利。比利时专利是最受欢迎的，因为它比任何一个国家公布得都快。
在许多化学、贸易和工艺杂志中，常常有专利的简要介绍．汇集得最广泛的是“化学文摘”(Chemical Abstracts)和Dement Publication Ltd．(London)。前者把专利作为一般的科学文献为大家提供方便。后者是一个由专家组成的机构，这个机构从每个国家收集专利，然后汇编成册。关于在不同国家申请得到的同一专利，读者可以从他们提供的专利总重词索引(Patent Concordance lndex)中找到。
怎样才能获得一篇专利呢?各国的一些知名图书馆都拥有完整的本国的专利。如果没有这样的来源，或者需要外国的专利，那末，就得向专利局申请。另外，搞摘要的机构，例如，Derwent Pub. Ltd拥有许多国家的专利说明，可为读者服务，提供方便。关于这方面的情况，读者还可参阅“Use of Chemical Literature (主编R．T．Bottle，Butterworth，第三版，1979)‖一书。
(3)图书
近几年来，催化专著的出版如雨后春笋。这里将只介绍一些近几年来在催化领域内有影响的专著。
a.百科全书
1. Catalysis (Ed. P. H. Emmett), V ol.1-7, 1954-1960, Acad. Press.
2. Studies in Surface and Catalysis, V ol. 1-15, 1975-1983, Elsevier Scientific Pub. Co.
3. Catalysis by Metal Complexes V ol. 1-4, 1976-1983, D. eidel.
4. Handbuch der Katalyse, Herausgeben von G. M. Schwab, Band, 1-7, 1940-1958.
b.基础方面的重要书籍
1. B. H. David and W. P. Hetting, Jr. (Eds.), ―Heterogeneous Catalysis‖, ACS, Symposium Series222，ACS, Washington D. C. 1983.
2. F. Basolo and R. L. Burwell Jr. (Eds), ―Catalysis Progress in Research‖, Plenum, New york, 1975.
3. R. Larsson (Ed), ―Persepective in Catalysis‖, CWK Gleerup, 1981.
4. G. C. Bond, ―Heterogeneous Catalysis, Principle and Appllcations‖, Oxford Uni. Press, 1974.
5. K. Hauffe (Herausgeber), ―Katalyse‖, W de G, Berlin, 197
6.
6. Z. B. Szabo and D. Kallo’ (Eds), ―Contact Catalysis‖, Elsevier Amsterdam, 1976.
7. K. Tamaru, "Dynamic Heterogeneous Catalysis'. Acid York, 1978.
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第二章催化反应和催化剂
引言
在研究一个化学反应体系时，有两个必须考虑的问题，第一个是这个反应能否进行，若能进行，它能进行到什么程度？即反应会停在什么平衡位置，其平衡组成如何？化学热力学能告诉人们关于这一问题的答案。第二个问题是热力学上可行的反应进行的快慢如何？也就是说需要多久能达到平衡位置。这个问题和有关的问题属于化学动力学的范围。从经济上考虑，一个化学过程要付诸工业实践，必须极有足够好的平衡产率，又有足够快的反应速度。
催化剂是解决速度问题的。催化作用属于化学动力学的范畴，它习惯上层与温度、压力一起写在化学方程式的箭头上。
催化剂的制备过程决定了它的组成（composition）,结构(structure)和纹理组织（texture）。
英文catalysis来自两个希腊字，词首cata-是完全的意思，动词-λυη(lyein)是分裂或破裂、削弱的意思。古希腊用这个词来说明社会的或道德的约束力的失效，例如我们现在称之为放纵、骚动，那时希腊人就称之为cazaλυη。1835年，瑞典的Berzelius, J. J. 首次提出―催化作用‖这个词，就是用―catalysis‖表示阻碍分子间的反应的正常力的削弱。现在，―催化‖这个词已现在各种各样的文章中，通常的含义是―促进‖。汉字―触媒‖曾被用作―催化剂‖的同义词。现在日本仍然用这一词―触媒‖来表示―催化剂‖。
1953年，德国化学家Ziegler和意大利的Natta发现了有机金属催化烯烃定向聚合，实现了乙烯的常压聚合和丙烯的定向有规聚合，并获1963年诺贝尔化学奖。
一、催化反应的分类：
1．催化反应通常根据体系中催化剂和反应物的相分类。
当催化剂和反应物形成均一的相时，反应成为均相催化反应（homogeneous catalysis reaction）。
（1）、均相催化反应：
①催化剂和反应物均为气相时，称为气相均相催化反应。例如，由I2（gas），NO(gas)等
气体分子催化的一些热分解反应，均为气相均相催化反应。
②催化剂和反应物均为液体，则称为液相均相催化反应。例如，由酸、碱催化的加水分
解反应，均为液相均相催化反应。
当催化剂和反应物处于不同相时，反应称为多相催化反应(heterogenous catalysis reaction)。
（2）、多相催化反应：
①在多相催化反应中，催化剂通常为固体。由气体反应物和固体催化剂组成的体系称为
气-固多相催化反应。这是最常见并且是最重要的一类反应。例如，氨的合成，乙烯氧化合成环氧乙烷。
②反应物是液体，催化剂是固体的反应称为液-固多相催化反应。例如，在Ziegler-Natta
催化剂作用下的烯烃聚合反应（Ti,Cr→高密度聚乙烯；Ti→聚丙烯；Ti,Co,Ni→聚丁二烯橡胶），油脂的加氢反应等。
应该指出，上述分类并不是绝对的。
（3）、酶催化反应（enzyme catalysis reaction）:
酶催化反应更具有特点。酶本身呈胶体均匀分散在水溶液中（均相），但反应却从反应物在其表面上积聚开始（多相），因此同时具有均相和多相的性质。
2．按催化剂的作用机理分类：
一些常见的催化反应分类（按催化剂的作用机理分类）：
①氧化还原反应：催化剂使反应物的分子中的键裂解出现不成对电子，并在催化剂的
电子参与下与催化剂形成均裂键。这类反应的重要机理是催化剂和反应物之间的单
电子交换。对这类反应具有催化活性的固体具有接受和给出电子的能力，包括过渡
金属和它们的化合物。在这类化合物中，阳离子能容易地改变它的价态；还包括非
化学计量的过渡金属化合物，最重要的是氧化物和硫化物。这类催化反应包括加氢、脱氢、氧化、脱硫等。
②酸碱催化反应：通过催化剂和反应物的自由电子对或在反应过程中由反应物分子的
键非均裂形成的自由电子对，使反应物与催化剂形成非均裂键。这类反应属于离子
型机理，可从广义的酸碱概念来理解催化剂的作用，它的催化剂有主族元素的简单
氧化物或它们的复合物以及有酸碱性质的盐。这类催化反应包括水合、脱水、裂化、烷基化、异构化、气化、聚合等。
③配位催化反应：催化剂与反应物分子发生配位作用而使反应物分子活化。所用的催
化剂是有机过渡金属化合物。这类反应由烯烃氧化、烯烃氢甲酰化、烯烃聚合、烯
烃加氢、烯烃加成、甲醇羰基化、烷烃氧化、芳烯氢化、酯交换等。
有的催化过程包含了两种或两种以上具有不同反应机理的反应。例如，用于催化重整的Pt/酸性Al2O3。Pt是氢化还原机理类型反应的催化剂，酸性Al2O3是酸碱催化机理类型反应
的催化剂，称为双功能（或多功能）催化剂。
二、催化剂的组成、成分
一些有实际用途的催化剂，不管是多相的、还是均相的，总是由多种成分组成；由单一物质组成的催化剂为数不多。根据各组份在催化剂中的作用，可分别定义为：
（1）主催化剂（main catalyst）:又叫活性成分（active components），这是起催化作用的根本性物质。活性组分对催化剂的活性起着主要作用，没有它，催化反应
几乎不发生。例如，在合成氨催化剂中，无论有无K2O 和Al2O3，金属铁总是
有催化活性的，只是活性稍低，寿命稍短而已。相反，如果催化剂中没有铁，
催化剂就一点活性也没有。因此，铁在合成氨催化剂中是主催化剂。
（2）共催化剂（cocatalyst）:又叫协同催化剂。有的催化剂，其活性组份不止一个，而且能和主催化剂同时起催化作用，这种催化剂叫做共催化剂。例如，脱氢催
化剂Cr2O3-Al2O3，单独的Cr2O3就有较好的活性，而单独的Al2O3活性则很小，
因此，Cr2O3是主催化剂。但在MoO3- Al2O3型脱氢催化剂中，单独的MoO3和
γ- Al2O3都只有很小的活性，但把两者组合起来，却可制成活性很高的催化剂，
所以MoO3和γ- Al2O3互为共催化剂。
（3）助催化剂（promoter）:这是催化剂中具有提高主催化剂的活性、选择性，改善催化剂的耐热性、抗毒性、机械强度和寿命等性能的组分。简言之，在催化剂
中只要添加少量助催化剂，即可明显达到改进催化剂催化性能的目的。助催化
剂通常可区分为：
a)结构助催化剂：能使催化活性物质粒度变小、表面积增大，防止或延缓可因烧
结而降低活性等。
b)电子助催化剂：由于合金化使空d轨道发生变化，通过改变主催化剂的电子结
构提高活性和选择性。
c)晶格缺陷助催化剂：使活性物质晶面的原子排列无序化，通过增大晶格缺陷浓
度提高活性。
d)扩散助催化剂：用于工业生产的固定床催化剂，通常都加工成球状或柱状，这
样，催化剂的有效利用率将显著下降。为了增大催化剂体相中的孔，使细孔内
的扩散过程不至于成为速度控制步骤，往往加入一些在焙烧时可以分解的有机
物或硝酸盐，使催化剂保持一定孔性。
（4）载体（support or carrier）：这是固体催化剂所特有的组分。载体最初使用是用来节省贵重材料的。载体有多种功能，最重要的是分散活性组份，作为活性组
分的基底。它可以起增大表面积、提高耐热性和机械强度的作用，有时还能担
当共催化剂和助催化剂的角色。与助催化剂不同之处，一般是载体在催化剂中
的含量大于助催化剂的。
若干典型催化剂的组成
一般催化反应速率和该催化剂的表面积成比例，因此对一定体积的催化剂总希望有尽可能大的表面积。使催化剂表面积增大的方法是把它制成多孔的固体，这样所得催化剂有发达的孔隙结构和表面积，但有许多元素和化合物，虽然有催化活性，却不易制成具有大表面积的多孔固体，克服困难的方法之一就是把活性组分分散在又高孔隙率的颗粒的表面上，这就是载体。
载体还可用来改进催化剂的机械强度（包括耐磨性、硬度、抗压强度、耐冲击性）以及抵抗由于温度变化、相变等原因引起的各种应力的能力。常常是在高温焙烧混合氧化物，使之形成陶质化合物，先将它成型，在将活性组份载上。
总之，可以总结出载体在催化剂中大致可以起到以下几方面的作用：
1．表面和适合的孔结构：将活性组份用各种方法附载于载体后，可以使催化剂得到大的有效表面和适合的孔结构，催化剂的有效表面和孔结构对于活性和选择性影响很大。如粉状的金属Ni和Ag等，它们对某些反应虽有活性，但不能在实际上使用，需分别附载于载体Al2O3和分子筛或硅铝土上，成型之后，才能在工业上采用。
2．使催化剂获得一定的机械强度:对某些催化剂来说,往往需要把活性组分附载于载体后,才能使催化剂获得足够的机械强度,以使在各种反应床上应用。
3．高催化剂的热稳定性:当无载体时,活性组份颗粒间接触面上的原子或分子发生相互作用,结果是活性组份颗粒变大,表面积减少,甚至烧结,活性下降,若把活性组分附载于载体上,能防止颗粒变大,使颗粒分布均匀,也就提高了分散度。
4．提供活性中心：载体也有可能直接提供活性中心，但这常常与催化剂的多功能催化作用相联系。
5．和活性组分作用形成新化合物：当活性组分附载在载体上时，在活性组分与载体间有一部分可能形成新化合物，这种新化合物的活性和活性组分的活性有所不同。例如以SiO2为载体，用共沉淀法制成的镍催化剂，对-C=C-的加氢反应与-C-C-加氢分解都有很高活性。若以Al2O3为载体，同样用共沉淀法制成的镍催化剂，对-C=C-的加氢有很高活性，但对-C-C-加氢分解活性不高。究其原因可能是以SiO2为载体时，SiO2与Ni之间不形成化合物，这时Ni以纯金属态存在，Ni对两个反应都有较高活性。当以氧化铝为载体时，大部分Ni仍以金属态附载于氧化铝上，因此对-C=C-加氢有较高活性，但对-C-C-加氢分解稍有活性。
6．节省活性组分用量：使用载体可以节省活性组分的用量。比如制硫酸用的钒催化剂。若用V2O5，需量很多，而把V2O5在于硅藻土时，则可以用少量V2O5就能起到同样的催化效果。尤其是使用分子筛为载体时，节省活性组分的效果更显著。
载体使催化剂增大了活泼表面，就降低了它对毒物的敏感性。下表是用作载体的高熔点氧化物。
原则上，表列的以及许多其他高熔点的氧化物都可供选择，但是只有那些适于制成胶体、能得到高表面积的才行。
三、催化剂的分类
从理论上讲，任何物质，无论是气体、液体，还是固体，均可作为催化剂。
从催化剂的聚集状态看，它可以从最简单的单质（如氢离子，卤素离子）到复杂的高分子（如酶、核酸等）。现在，合成单纯催化剂的时代已经过去，许多有实际意义的催化剂无一不是成分复杂的聚集体。因此根据催化剂的聚集状态，将催化剂分成固体、液体和气体，并不能反映出催化剂的作用本质和内在联系。显然，最合理的分类是把催化剂的作用机理和反应中化学键的本质以及和元素周期律相联系。下面是以此为根据的对催化剂的分类。
1．根据化学键的分类：
催化反应和普通化学反应一样，都应按一定的化学机理进行。因此，所有形式的化学键及化学反应都可能在催化反应中出现。
根据化学键类型，催化反应和催化剂的分类
从化学键类型对催化剂的分类可以看到，所谓催化剂的多功能性实质上反映反应中可以同时形成多种化学键。例如，在Wacker法中，催化剂PdCl2在反应时除了和C2H4形成配合物之外，还通过氧化还原作用自己被还原成了金属。
2．按元素周期律分类：
元素周期律将元素分为主族和过渡元素。
主族元素的单质由于只具有不大的电负性，反应性较大，故主族元素单质本身很少被用作催化剂的，它们的化合物几乎不具备氧化还原的催化性质，相反，却具有酸-碱催化作用。
过渡元素具有易转移的电子（d或f电子），因此很容易发生电子的传的过程，所以这类元素的单质（金属）以及离子（氧化物、硫化物、卤化物以及其它配合物）都具有较好的氧化还原的催化性能。同时，它们的离子有时还具有酸-碱催化性质。根据这些基本性能，不管反应是均相的还是多相的，可以把具有催化性质的物质分类成下表所示。当然，这种分类也不是绝对的。
催化剂按周期率的分类
四、催化剂在化学反应中的作用
1．广义的催化剂定义：
催化剂的概念，最早是1894年由德国化学家W.Ostwald定义的，Ostwald认为，催化剂是一种可以改变一个化学反应速度，而又不存在于产物中的物质。这个定义过于简单，是狭义上的催化剂。而现在，对于催化剂的概念，是通过对催化剂在化学反应中的作用得出的，是一个广义的催化剂概念。
奥斯特瓦尔德
（Friedrich Wilhelm Ostwald,1853-1932年）
德国物理化学家奥斯特瓦尔德，1853年9月2日生于俄国拉脱维亚的里加。父亲开木桶作坊。他从小就对化学有特殊的兴趣，自己制作烟火和爆竹等。1875年毕业于多尔帕特（Dorpat ）大学，1878年获博士学位。1882年任里加工学院的化学教授。1887-1906年任莱比锡（Leipzig ）大学教授。1898年任电化学研究所所长。1906年辞职，隐居山村，主要从事写作。1932年4月4日在莱比锡逝世。
奥斯特瓦尔德大力支持阿累尼乌斯的电解质电离理论，并提出自己的稀释定律；用电离平衡理论解释了酸碱指示剂的变色机理；改进了物理化学方法和仪器；研究了酸的电导率，溶液的粘滞性，纯水的电离等；从多方面研究了催化过程，提出关于催化剂的现代观点；完成了使氨发生氧化，生成氧化氮的研究工作；创立了新的颜色理论。他给出了关于催化剂的现代定义，还成功地把Pt 催化剂用于由氨制造硝酸的工艺（Ostwald –Braker 工艺）的工业化。由于在催化研究、化学平衡和化学反应速度方面的卓越贡献，他获得了1909年诺贝尔化学奖金。一生共著书77种，300多篇论文。主要著作有：《普通化学教科书》、《电化学》、《自然哲学年鉴》、《颜色学》、《生活的道路》等，还与范霍夫(Van’t Hofft )，一起创办了《物理化学杂志》“Zeitschrigt fiir physicalishe chemie”(1887)。
奥斯特瓦尔德对哲学有浓厚的兴趣。对自然科学进行哲学概括，提出能是唯一实体，物质不过是能的表观形式的唯能论。这个观点使他否认原子和分子的客观性，因而遭到许多著名化学家的激烈批评。1908年，他终于承认了原子和分子的现实存在。
催化剂在化学反应中，除了可以改变一个化学反应的速度，不存在于产物中外，催化剂还具有①控制对异构体的选择性；②控制反应的选择性；③控制产物立体规整性的作用。因此，广义上的催化剂可作结为一句话定义：自身在化学反应方程中并不出现，却可以控制反应的速度、选择性、产物立体规整性的物质。
反应（1）：
H 2C
CH 2
C
H 2
(乙醛）
（环氧乙烷）C 2H 4+1/2O
2
，常压23
(a)
(b)
3CHO
反应（1）是原料体系相同，而催化学不同时得到不同产物的例子，乙醛和环氧乙烷是异构体，这个例子说明催化剂能―控制对异构体的选择性‖。
但是在反应（b ）中还可以同时发生完全燃烧的反应： （1c ）C 2H 4 + 3O 2 ——→ 2CO 2 + 2H 2O
如果使用镍催化剂，那么在与（1b ）相同的条件下，即有反应（1c ）发生；在许多催化剂中，只有银催化剂才能相应的抑制反应（1c ）的深度，有反应（1 b ）生成的环氧乙烷，对乙烯的收率约为70%，这是银催化剂显然起到了―控制反应选择性‖地作用。
反应（2）：
C 2H 4
℃n
(2)
150~180,2000atm ，30atm (C2H4)n (C2H4)n
(C2H4)n
(a)
(b)
(c)
反应（2）（a ）~(c)的原料为乙烯，而产物又都是聚乙烯，但产物的立体规整性则不同，规整度由（a ）到（c ）增大，同时，熔点也逐渐升高。在这种情况下，催化剂具有―控制产物立体规整性‖的作用。 2．催化剂的选择性
选择性是催化剂的一项重要性质。例如，在乙烯聚合反应中，如果原料乙烯中含有微量乙炔（例如，10ppm ），那么，所得聚合物中就会含有少量叁键，生成有色的杂质聚合物，使产品质量明显下降。出去乙炔的最好方法就是把活性的叁键进行选择加氢，但是，在一般情况下加氢时，往往会有部分乙烯的双键也被氢化，所以要把叁键加氢，而同时又不涉及双键，那就需要用高选择性的催化剂。目前，工业上已有一种这样的催化剂----Pd/Al 2O 3，可以取代常用的铂（Pt ）和镍（Ni ）催化剂，而且Pd 的价格仅是Pt 价格的四分之一，解决了从乙烯中除去杂质乙炔的问题，因此，对任何一种工业催化剂来说，都要具有最高的选择性。 （1）选择因子（σ=k 1/k 2）
根据反应类型，表示催化剂选择性的选择因子的表示式是不同的。通常均用A. Wheel 地分类法来说明。
第一种选择性：如果两种物质A 1和A 2的混合物，同时经由同一种催化剂通过，分别生成产物B 1和B 2，反应式（通常是竞争反应）可记作：（参看化学动力学复杂反应平行反应，各为1-1级反应）
A 1?→
?1
k
B 1 A 2?→
?2k B 2 速率方程式可写成 ][][111A k dt B d =
][][222A k dt
B d =
如果令A 1和A 2的起始浓度各为[A 1]0和[A 2]0，B 1和B 2的起始浓度为零，那么
[B 1]= [A 1]0（1-e - k1t ）
[B 2]= [A 2]0（1-e - k2t ）
转化率：给定反应组分转化成产物的两和加入量值比，常以%表示之。 转化率：q 1和q 2应为： []
[]1110
11B k t A q e -==-
（2-1） [][]2220
21B k t A q e -==-
（2-2）
作为选择性的尺度，选择因子σ为： σ=k 1/k 2 （2-3） 由（2-1）和（2-2）两式消去k 1和k 2可得：
q 1=1-（1- q 2）σ （2-4）
在实验中，通过改变接触时间，由求得的q 1和q 2，以q -1lg(1）对q -1lg(2）作图，从斜率可得选择因子σ，在为不同值时，q 1和q 2随反应时间的变化可表示为式2-1的曲线。
∵1- q 1=（1- q 2）σ
∴q -1lg(1)= σ q -1lg(2）
图2-1 第一种选择性的表示图
由图可见，当σ>1时，反应I 的选择性高。当σ<<1时，尽管反应I 的选择性很高，但如果接触时间较长t →∞, 2q = 1- e - k2t , q 2→1，表示q 2可以很大，表明在这种情况下，还是得不到很好的选择性。所以，σ值应有一定的限制，这可以根据反应体系分离的难易、产
《电路原理(一)/（二）》课程教学大纲 课程中文名称：电路原理（一）/（二） 课程英文名称：Circuits Theory（Ⅰ）/（Ⅱ） 课程编号：C1280/ C1281 学分：3/2 学时：48/32 （其中：讲课48/32学时实验0学时实践0学时） 先修课程：高等数学、线性代数 适用专业：电气工程及其自动化、智能电网信息工程 课程类别：专业核心课/必修 使用教材：1.吉培荣、佘小莉. 电路原理. 北京：中国电力出版社，2016. （中文授课使用） 2.Charles K Alexander，Matthew N O Sadiku. Fundamentals of Electric Circuits，Fifth Edition. 北京：机械工业出版社，2013. （双语授课 使用） 3.吉培荣、李宁、胡芳. 电工测量与实验技术. 武汉：华中科技大学 出版社，2012.（中文和双语授课使用） 开课单位：电气与新能源学院 一、课程性质 本课程是电气工程及其自动化专业的核心课与学位课，具有理论严密、逻辑性强的特点，对培养学生的辩证思维能力，树立理论联系实际的科学作风和提高学生分析问题解决问题的能力，都有重要的作用。 二、目标 总体目标：通过本课程的学习，使学生掌握电路的基本理论、分析计算电路的基本方法，为解决工程实际问题和进一步研究电类问题准备必须的理论基础，并为学习电气信息类的后续课程打下基础。 具体目标：（1）、掌握实际电路分析的一般步骤，建立实际电路模型化的概念，掌握实际电路模型化的处理原则，掌握实际电路具有的基本特性，具有初步的对实际电路（器件）建立电路模型的能力。（2）、掌握电阻、电容、电感、独立源、受控源、互感、理想变压器等元件的元件约束，掌握拓扑约束（KCL、KVL），深刻理解模型电路分析方法的实质。（3）、掌握电压、电流、功率、输入电阻、输出电阻、时间常数、功率因数、网络函数、特性阻抗等参数的概念和计算方法。（4）、掌握等效变换法、系统化方法（支
《电路原理》复习资料 一、填空题 1、 图1-1所示电路中，I 1 = 4 A ，I 2 = -1 A 。 2、 图1-2所示电路， U 1 = 4 V ，U 2 = -10 V 。 3、 图1-3所示电路，开关闭合前电路处于稳态，()+0u = -4 V ， + 0d d t u C = -20000V/s 。 4、 图1-4（a ）所示电路，其端口的戴维南等效电路图1-4（b ）所示，其中u OC = 8 V ， R eq = 2 Ω。 5、图1所示电路中理想电流源的功率为 -60W 图1-1 6Ω 图 1-3 μF 1' 1Ω 图1-4 (a) (b) ' U 1图1-2
6、图2所示电路中电流I 为 －1.5A 。 7、图3所示电路中电流U 为 115V 。 二、单选题（每小题2分，共24分） 1、设电路元件的电压和电流分别为u 和i ，则( B ). （A ）i 的参考方向应与u 的参考方向一致 （B ）u 和i 的参考方向可独立地任意指定 （C ）乘积“u i ”一定是指元件吸收的功率 （D ）乘积“u i ”一定是指元件发出的功率 2、如图2.1所示，在指定的电压u 和电流i 的正方向下，电感电压u 和电流i 的约束方程为(A ). （A ）0.002di dt - （B ）0.002di dt （C ）0.02di dt - （D ）0.02di dt 图2.1 题2图 3、电路分析中所讨论的电路一般均指( A ). （A ）由理想电路元件构成的抽象电路 （B ）由实际电路元件构成的抽象电路 （C ）由理想电路元件构成的实际电路 （D ）由实际电路元件构成的实际电路 4、图2.2所示电路中100V 电压源提供的功率为100W ，则电压U 为( C ). （A ）40V （B ）60V （C ）20V （D ） -60V 图2.2 题4图 图2.3 题5图 5、图2.3所示电路中I 的表达式正确的是（ A ）. （A ）S U I I R =- （B ）S U I I R =+ （C ）U I R =- （D ）S U I I R =-- 6、下面说法正确的是（ A ）. （A ）叠加原理只适用于线性电路 （B ）叠加原理只适用于非线性电路 （C ）叠加原理适用于线性和非线性电路 （D ）欧姆定律适用于非线性电路 7、图2.4所示电路中电流比 A B I I 为（ B ）.
【名词解释】 1、可持续发展：既满足当代人的需求，又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展称为可 持续发展。 2、催化裂化：是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应，转变为裂化气、汽油和柴油等 过程。 3、加氢裂化：在较高的压力和温度下，氢气经催化剂作用使重质油发生加氢、裂化和异构化 反应，转化为轻质油（汽油、煤油、柴油或催化裂化、裂解制烯烃的原料）的加工过程。 4、催化重整：是在催化剂作用下从石油轻馏分生产高辛烷值汽油组分或芳香烃的工艺过程。 5、加氢精制：是指在催化剂和氢气存在下，石油馏分中含硫、氮、氧的非烃组分发生脱除硫、 氮、氧的反应，含金属有机化合物发生氢解反应，同时，烯烃发生加氢饱和反应。 6、温室效应：由于大气层中的某些气体对太阳辐射的红外线吸收而导致大气层温度升高，地球 变暖的现象。 7、催化剂：是一种能够改变一个化学反应的速度，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消耗的化学物质。 催化作用：指催化剂对化学反应所产生的效应。 8、活化：通过还原或硫化使催化剂活性组份由金属氧化物变为金属态或硫化态的过程。 9、化学吸附是反应物分子活化的关键一步，反应物分子与催化活性表面相互作用产生新的化学 物种——反应活性物种。 10、吸附现象：当气体与清洁的固体表面接触时，在固体表面上气体的浓度高于气相的现象。 吸附质：被吸附的气体。 吸附剂：吸附气体的固体。 吸附态：吸附质在固体表面上吸附后存在的状态。 吸附中心或吸附位：通常吸附是发生在固体表面的局部位置，这样的位置。 吸附中心与吸附态共同构成表面吸附络合物。 吸附平衡：当吸附过程进行的速率与脱附过程进行的速率相等时，表面上气体的浓度维持不变的状态。 11、积分吸附热 在一定温度下，当吸附达到平衡时，平均吸附1mol气体所放出的热量称为积分吸附热q积。 微分吸附热 催化剂表面吸附的气体从n mol 增加到 (n+d n) mol时，平均吸附每摩尔气体所放出的热量。 12、化学吸附态一般是指吸附物种在固体表面进行化学吸附时的化学状态、电子结构和几何构 型。 13、凡是能给出质子的物质称为酸（B酸） 所谓酸（L酸），乃是电子对的受体，如BF3 固体酸：能给出质子或者接受电子对的固体称为固体酸。 14、相容性： 发生催化反应时，催化剂与反应物要相互作用。除表面外，不深入到体内，此即相容性。 15、d带空穴： 金属镍原子的d带中某些能级未被充满，称为“d带空穴”。 16、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。 17、结构敏感反应：反应速率对金属表面的微细结构变化敏感的反应。 结构不敏感反应：反应速率不受表面微细结构变化的影响。 18、沸石：自然界存在的结晶型硅铝酸盐（由于晶体中含有大量结晶水，加热汽化，产生类似
催化燃烧的基本原理 催化燃烧是典型的气-固相催化反应，其实质是活性氧参与的深度氧化作用。在催化燃烧过程中，催化剂的作用是降低活化能，同时催化剂表面具有吸附作用，使反应物分子富集于表面提高了反应速率，加快了反应的进行。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下，发生无焰燃烧，并氧化分解为CO2和H20, 同时放出大量热能，其反应过程为： 2 催化燃烧的特点及经济性 2.1催化燃烧的特点 2.1.1起燃温度低，节省能源 有机废气催化燃烧与直接燃烧相比，具有起燃温度低，能耗也小的显著特点。在某些情况下，达到起燃温度后便无需外界供热。 二、催化剂及燃烧动力学 2.1催化剂的主要性能指标 在空速较高，温度较低的条件下，有机废气的燃烧反应转化率接近100%，表明该催化剂的活性较高[9]。催化剂的活性分诱导活化、稳定、衰老失活3 个阶段，有一定的使用限期，工业上实用催化剂的寿命一般在2年以上。使用期的长短与最佳活性结构的稳定性有关，而稳定性取决于耐热、抗毒的能力。对催化燃烧所用催化剂则要求具有较高的耐热和抗毒的性能。有机废气的催化燃烧一般不会在很严格的操作条件下进行，这是由于废气的浓度、流量、成分等往往不稳定，因此要求催化剂具有较宽的操作条件适应性。催化燃烧工艺的操作空速较大，气流对催化剂的冲击力较强，同时由于床层温度会升降，造成热胀冷缩，易使催化剂载体破裂，因而催化剂要具有较大的机械强度和良好的抗热胀冷缩性能。 2.2催化剂种类 目前催化剂的种类已相当多，按活性成分大体可分3 类。2.2.1贵金属催化剂 铂、钯、钌等贵金属对烃类及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性，且使用寿命长，适用范围广，易于回收，因而是最常用的废气燃烧催化剂。如我国最早采用的Pt-Al203 催化剂就属于此类催化剂。但由于其资源稀少，价格昂贵，耐中毒性差，人们一直努力寻找替代品或尽量减少其用量。2.2.2过渡金属氢化物催化剂 作为取代贵金属催化剂，采用氧化性较强的过渡金属氧化物，对甲烷等烃类和一氧化碳亦具有较高的活性，同时降低了催化剂的成本，常见的有Mn0x、CoOx和CuOx等催化剂。大连理工大学研制的含Mn02催化剂，在130C及空速13000h-1 的条件下能消除甲醇蒸气，对乙醛、丙酮、苯蒸气的清除也很有效果。
信息化教学设计 教案 参赛专业：《电子技术应用》 课程名称：《电子技能与实训》教案名称：《调光台灯电路的原理与安装》 时间：2010.11
调光台灯电路的原理与安装 一、【教材及学生分析】 1．教材及内容：中等职业教育国家规划实训教材《电子技能与实训》第2版（石小法编写）第四章中的一个实训项目，是晶闸管的综合应用，晶闸管又名可控硅，广泛应用于工业、家用电器中，是弱电控制强电的重要器件，调光台灯电路是它的一个典型应用电路，通过学习，同学们能掌握这类电路的基本检修方法。 2、学生分析 学生在学习这部分知识之前，已经学习了半导体基础知识，可控硅结构和工作特点，以及单结晶体管的特性，通过本节的学习，把零散的基础知识有机地联系在一起，是对所学知识的一个综合应用，锻炼分析电路和排除故障的能力。 中职学生理论基础较薄弱，但他们有较强的探索、创新欲望，喜欢动手实践课程，本节课的设计就是要因材施教、用实践促进理论的学习，引导学生动手实践、自主探索、合作交流，达到预设的教学目标。 二、【教学目标】 1、知识目标 (1) 巩固可控硅、单结晶体管等主要元件的特性及测量方法； (2) 了解台灯调光电路的工作原理； (3)了解电路板制作的初步知识。 2、技能目标 (1) 能正确识别各种元件； (2) 能根据电路图，在仿真软件上实现正确的电路连接与调试； (3) 能根据故障现象加以排除。 (4)会分析简单电路的原理。 3、情感、态度与价值观 (1) 培养学生的学习兴趣； (2) 养成严谨规范的操作习惯； (3) 培养学生的参与意识，树立学习的信心。 三、【教学重点与难点】 重点：电路安装与调试 难点：故障排除 四、【教学器材及环境】 1.多媒体教室（配备投影、屏幕、安装有电子教室广播软件系统、FLASH动画
第一部分直流电阻电路一、电压电流的参考方向、功率 U 图1 关联参考方向图2 非关联参考方向 在电压、电流采用关联参考方向下，二端元件或二端网络吸收的功率为P=UI； 在电流、电压采用非关联参考方向时，二端元件或二端网络吸收的功率为P=-UI。 例1计算图3中各元件的功率，并指出该元件是提供能量还是消耗能量。 u u= -u=10 (a) 图3 解：(a)图中，电压、电流为关联参考方向，故元件A吸收的功率为 p=ui=10×(-1)= -10W<0 A发出功率10W，提供能量 (b)图中，电压、电流为关联参考方向，故元件B吸收的功率为 p=ui=(-10)×(-1)=10W >0 B吸收功率10W，消耗能量 (c)图中，电压、电流为非关联参考方向，故元件C吸收的功率为 p=-ui= -10×2= -20W <0 C发出功率20W，提供能量 例2 试求下图电路中电压源、电流源及电阻的功率（须说明是吸收还是发出）。 其它例子参考教材第一章作业1-5，1-7，1-8 二、KCL、KVL KCL：对电路中任一节点，在任一瞬时，流入或者流出该节点的所有支路电流的代数和恒为零，即Σi =0； KVL：对电路中的任一回路，在任一瞬时，沿着任一方向(顺时针或逆时针)绕行一周，该回路中所有支路电压的代数和恒为零。即Σu=0。 例3如图4中，已知U1=3V，U2=4V，U3=5V，试求U4及U5。 解：对网孔1，设回路绕行方向为顺时针，有 -U1+U2-U5=0 得U5=U2-U1=4-3=1V 对网孔2，设回路绕行方向为顺时针，有 U5+U3-U4=0 得U4=U5+U3=1+5=6V 三、理想电路元件 理想电压源，理想电流源，电阻元件，电容元件，电感元件，线性受控源 掌握这些基本元件的VCR 关系，对储能元件，会计算储能元件的能量。 图4
一、催化剂的定义与催化作用的特征 1．定义：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。2．特征:①加快反应速率;②反应前后催化剂不发生化学变化(催化剂的化学组成--不变化物理状态---变化（晶体、颗粒、孔道、分散))③不改变化学平衡④同时催化正、逆反应。⑤对化学反应有定向选择性。 二、催化剂的评价指标 工业催化剂的四个基本指标：选择性、稳定性、活性、成本。 对工业催化剂的性能要求：活性、选择性、生产能力、稳定性、寿命、机械强度、导热性能、形貌和粒度、再生性。 1.活性催化剂使原料转化的速率：a=-(1/w)d(nA)/dt 2.生产能力--时空收率：单位体积（或单位质量）催化剂在单位时间内所生产的目的产物量Y v,t=n p/v.t or Y W,t=n p/w.t 3.选择性：目的产物在总产物中的比例S=Δn A→P/Δn A=(p/a).(n P/Δn A) =r P/Σr i 4.稳定性：指催化剂的活性随时间变化 5.寿命：是指催化剂从运行至不适合继续使用所经历的时间 三、固体催化剂催化剂的组成部分 主催化剂---活性组份：起催化作用的根本性物质，即催化剂的活性组分，如合成氨催化剂中的Fe。其作用是：化学活性，参与中间反应。 共催化剂：和主催化剂同时起作用的组分，如脱氢催化剂Cr2O3-Al2O3中的Al2O3。甲醇氧化的Mo-Fe催化剂。 助催化剂：它本身对某一反应无活性，但加入催化剂后（一般小于催化剂总量10%）能使催化剂的活性或选择性或稳定性增加。加助催化剂的目的：助活性组份或助载体。 载体：提高活性组份分散度，对活性分支多作用，满足工业反应器操作要求，满足传热传质要求。 四、固体催化剂的层次结构 初级粒子：内部具有紧密结构的原始粒子； 次级粒子：初级粒子以较弱的附着力聚集而成-----造成固体催化剂的细孔； 催化剂颗粒：次级粒子聚集而成-----造成固体催化剂的粗孔； 多孔催化剂的效率因子：η=K多孔/K消除内扩散=内表面利用率<1 五、催化剂的孔内扩散模型 物理吸附：分子靠范德华力吸附，类似于凝聚，分子结构变化不大，不发生电子转移与化学键破坏。 努森扩散（微孔扩散）：当气体浓度很低或催化剂孔径很小时，分子与孔壁的碰撞远比分子间的碰撞频繁，扩散阻力主要来自分子与孔壁的碰撞。散系数D K=9700R(T/M)0.5 式中：R是孔半径，cm; T是温度，K；M是吸附质相对分子量。 体相扩散（容积扩散）：固体孔径足够大，扩散阻力与孔道无关，扩散阻力是由于分子间的碰撞，又称分子扩散。体相扩散系数D K=νγθ/（3τ）式中ν、γ 分别是气体分子的平均速率和平均自由程；θ 固体孔隙率；τ 孔道弯曲因子，一般在2~7。 过渡区扩散：介于Knudsen扩散与体相扩散间的过渡区。分子间的碰撞及分之与孔道的碰撞都不可忽略 构型扩散：催化剂孔径尺寸与反应物分子大小接近，处于同一数量级时，分子大小发生微小变化就会引起扩散系数发生很大变化。例如：分子筛择形催化 六、催化过程的分类 均相催化：反应物和催化剂处于同一相
名师精编优秀教案 电路和电路图教案 (一)教学目的 1.知道电路各组成部分的基本作用，知道什么是电路的通路、开路，知道短路及其危害。 2.能画出常见的电路元件的符号和简单的电路图。 (二)教具 电池两节，电灯、开关、电铃各一个，磁性黑板一块，导线若干根，电路常用元件示教板块，投影仪，投影片，手电筒。 (三)教学过程 1.复习 (1)维持电路中有持续电流存在的条件是什么？ (2)电源在电路中的作用是什么？ 2.引入新课 实验：在磁性黑板上连接如图1所示电路，合上开关，小灯泡发光。先后取走电路中任一元件，观察小灯泡是否还能继续发光。将小灯泡换成电铃，重复上面 的实验。 通过观察实验，让同学思考一个正确的电路都是由哪几部分构成的？ 3.进行新课 (1)电路的组成 ①由电源、用电器、开关和导线等元件组成的电流路径叫电路。 一个正确的电路，无论多么复杂，也无论多么简单，都是由这几部分组成的，缺少其中的任一部分，电路都不会处于正常工作的状态。 ②各部分元件在电路中的作用 电源：维持电路中有持续电流，为电路提供电能。 导线：连接各电路元件的导体，是电流的通道。 名师精编优秀教案 用电器：利用电流来工作的设备，在用电器工作时，将电能转化成其他形式的能。 开关：控制电路通、断。 ③电路的通路、开路和短路 继续刚才实验1的演示，重做图4�4的实验，合上开关，小灯泡发光。这种处处连通的电路叫通路。 打开开关，或将电路中的某一部分断开，小灯泡都不会发光，说明电路中没有电流。这种因某一处断开而使电路中没有电流的电路叫开路。
将小灯泡取下，即用导线直接把电源的正、负极连接起来，过一会儿手摸导线会感觉到导线发热。这种电路中没有用电器，直接用导线将电源正负极相连的电路叫短路。短路是非常危险的，可能把电源绕坏，是不允许的。 观察：观察手电筒电路。看看这个电路是由几部分组成的？（可让学生自带手电筒，作随堂观察）。 思考：手电筒电路的开关与我们演示实验中所用的开关是否相同？你在家里和日常生活中还见过哪些与此不同的开关？它们在电路中的作用是否相同？ (2)电路中各元件的符号在设计、安装、修理各种实际电路的时候，常常需要画出表示电路连接情况的图。为了简便，通常不画实物图，而用国家统一规定的符号来代表电路中的各种元件。出示示教板或画有各电路元件符号的投影片，并作说明。 (3)电路图 用规定的符号表示电路连接情况的图叫电路图。 ①示范：画出图4�6的电路图（图2）。 ②让同学画出用电铃做实验时的电路图。让同学说明电路中的电流方向。 ③变换一下图4�6实验中元件的位置，再让同学们练习画出电路图。注意纠正错误的画法。 ④根据同学们画电路图的情况，进行小结，提出画电路图应注意的问题元件位置安排要适当，分布要均匀，元件不要画在拐角处。整个电路图最好呈长方形，有棱有角，导线横平竖直。 4.小结（略） 布置作业5. 名师精编优秀教案 1.完成本节教材后的练习。 2.思考题：一个实际电路中的用电器往往不只一个，有时有许多个。例如实验1中的小灯泡和电铃要同时在一个电路里工作，用同一个开关来控制。这个电路应怎样连接？你有几种方法？请试着画出电路图。
华南理工大学网络教育学院期末考试 《电路原理》模 拟 试 题 注意事项： 1.本试卷共四大题，满分100分，考试时间120分钟，闭卷； 2.考前请将密封线各项信息填写清楚； 3.所有答案请直接做在试卷上，做在草稿纸上无效； 4.考试结束，试卷、草稿纸一并交回。 一、单项选择题（每小题2分，共70分） 1、电路和及其对应的欧姆定律表达式分别如图1-1、图1- 2、图1-3所示，其中表达式正确的是（ b ）。 （a ）图1-1 （b ）图1-2 （c ）图1-3 图 1图 2 图 3图1-1 图1-2 图1-3 2、在图1-4所示电路中，已知U ＝4V ，电流I =－2A ，则电阻值R 为（ b ）。 （a ）-2Ω （b ）2Ω （c ）-8Ω 3、在图1-5所示电路中， U S ，I S 均为正值，其工作状态是（ b ）。 （a ）电压源发出功率 （b ）电流源发出功率 （c ）电压源和电流源都不发出功率 4、图1-6所示电路中的等效电阻R AB 为（ b ）。 （a ）4Ω （b ）5Ω （c ）6Ω R U I S 图1-6 5、在计算非线性电阻电路的电压和电流时，叠加定理（ a ）。 （a ）不可以用 （b ）可以用 （c ）有条件地使用 6、理想运放工作于线性区时，以下描述正确的是（ c ）。 （a ）只具有虚短路性质 （b ）只具有虚断路性质 （c ）同时具有虚短路和虚断路性质 7、用△–Y 等效变换法，求图1-7中A 、B 端的等效电阻R AB 为（ b ）。 （a ）6Ω （b ）7Ω （c ）9Ω 8、图1-8所示电路中，每个电阻R 均为8Ω，则等效电阻R AB 为（ a ）。 （a ）3Ω （b ）4Ω （c ）6Ω
岭南版美术教案（第二册） 第一课：漫游飞行世界 教学目标： 1、知识技能：能说飞行世界的形、色、声、光，能模仿飞行的动态。 2、情感目标：培养学生喜欢大自然的情感。 教学重点：从造型、色彩等欣赏要素中体会艺术作品。 教学难点：能用简单的视觉语汇和动作传达飞行世界的特点。 教学准备：有关飞行世界的图片或录象短片，单色画笔。 教学过程： 一、师生谈话 1、小朋友知道鸟的特征吗？你们能学一学小鸟飞的样子吗？引导学生欣赏鸟飞行的图片。 2、你们有过飞天的梦想吗？引导学生欣赏人类尝试飞行的图片。 重点给学生介绍： 飞行器：达芬奇设计草图，表达了人类模仿鸟类，在蓝天自由飞翔的梦想。 图腾柱“雷鸟” 二、欣赏学生作品 三、学生作业 用单色画一张自己的飞天梦想。 四、作业讲评 第二课海底世界多奇妙 教学目标 1、能初步运用相关的欣赏语汇说说海底世界的特点。 2、在视、听等教学方式中发展想象；通过观察、比较感受海底世界的美；在学习中体验发现的乐趣。 3、有喜欢大自然的情感；有自主、合作学习的愿望。 教学重点 从造型、色彩等欣赏要素中体会艺术作品。 教学难点 能用简单的语言和动作传达海洋生物的特点。 教学过程 一、探秘一——认识一位新朋友 猜一猜：他是谁？（小小潜水员——明明）你知道他要去哪儿吗？ 说一说：你们想和他一起漫游海底世界吗？ 二、探秘二——海底世界多么神奇壮观呀！
说一说：谁能说说海底世界的故事？ 找一找：海底有哪些奇妙的生物？ 想一想：它们都有些什么形状、颜色和花纹？ 做一做：你能学做几种海洋生物的动作？ 三、探秘三——我眼中的艺术家 说一说：艺术家的作品有哪些色彩？这些色彩中哪些是主要色彩？ 猜一猜：你知道它们是用什么材料做成的吗？ 想一想：这是什么？它像什么？（珊瑚）你知道它是怎样想像出来的吗？ 四、探秘四——我也来做艺术家 说一说：我认识了几种海洋生物？ 想一想：神奇的海底世界，让我联想到什么？ 画一画：我也来做艺术家，画出想象中的海洋生物！ 教学反思：海洋是神奇而美妙的，“好奇”是每一位儿童的天性，特别是低年级的学生更是对自己没有见过、不知道的事物充满好奇。本课诱导学生更多地关注事物的生存状态和生命力，让学生喜欢上了大自然。 第三课五彩的泡泡 教学目标 1、运用点、线与色表现作品。 2、在游戏的过程中观察感受泡泡的造型与色彩变化； 由泡泡引发学生对泡泡的幻想与想象。 3、情感、态度、价值观：懂得相互欣赏；能共同分享接力画的快乐。 教学重点：以圆形的构成游戏培养儿童的绘画兴趣。 教学难点：造型与色彩在画面的运用。 教学过程 一、探索与发现 1、创设教学环境：如何吹泡泡？如何把泡泡吹得又大又多？ 2、进行科学总结：泡泡吹得大而多的方法；泡泡水的准备；铁线圈的造型（双圈、三角、四方、大圈、小圈）。 二、欣赏与评述 1、感觉要素的描述：这一幅画有哪些色彩？这些色彩中哪些是主要的色彩？ 2、形式的描述与分析：这一幅画中有些什么形状？有多少个不同的形状？它们是对称的吗？ 3、美感与价值判断：你看这一幅画时有什么感受？你觉得这一幅画画得好不好？好，为什么？不好，为什么？ 三、想像与创作
电路原理—2 一、单项选择题（每小题2分，共40分）从每小题的四个备选答案中，选出 一个正确答案，并将正确答案的号码填入题干的括号内。 1.图示电路中电流 s i等于（） 1) 1.5 A 2) -1.5A 3) 3A 4) -3A 2.图示电路中电流I等于（） 1)2A 2)-2A 3)3A 4)-3A 3.图示直流稳态电路中电压U等于（） 1)12V 2)-12V 3)10V S i Ω 2 A i1 = 16 Ω 6Ω 2 Ω 2 V 12 Ω 3 Ω 2
4) -10V 4. 图示电路中电压U 等于（ ） 1) 2V 2) -2V 3) 6V 4) -6V 5. 图示电路中5V 电压源发出的功率P 等于（ ） 1) 15W 2) -15W 3) 30W 4) -30W 6. 图示电路中负载电阻L R 获得的最大功率为（ ） 1) 2W 2) 4W 3) 8W 4) 16W V 6A 3+- V 55.0 2L
7. 图示单口网络的输入电阻等于（ ） 1) 3Ω 2) 4Ω 3) 6Ω 4) 12Ω 8. 图示单口网络的等效电阻ab R 等于（ ） 1) 2Ω 2) 3Ω 3) 4Ω 4) 6Ω 9. 图示电路中开关闭合后电容的稳态电压()∞c u 等于（ ） 1) -2V 2) 2V 3) -5V 4) 8V S 2.0 S a b Ω 3Ω :a b
10. 图示电路的开关闭合后的时间常数等于（ ） 1) 0.5s 2) 1s 3) 2s 4) 4s 11. 图示电路在开关闭合后电流()t i 等于（ ） 1) 3t e 5.0- A 2) 3(t e 31--) A 3) 3(t e 21--) A 4) 3(t e 5.01--) A 12. 图示正弦电流电路中电流()t i 等于（ ） 1) 2)1.532cos( +t A 2) 2)1.532cos( -t A 3) 2)9.362cos( +t A 4) 2)9.362cos( -t A 13. 图示正弦电流电路中电流()t i R 的有效值等于（ U V t t u S )2cos(10)( =L i ?H 2H 26
第一课：《漫游飞行世界》 教学目标： 1、知识与技能：能说一说飞行世界的形、色、声、光；能模仿飞行的动态。 2、过程与方法：通过视、听发展想象；通过观察、比较感受飞行世界的美；学习活动中体验发现的乐趣。 3、情感、态度、价值观：有喜欢大自然的情感。 教学重点：从造型、色彩等欣赏要素中体会艺术作品。 教学难点：能用简单的视觉语汇和动作传达飞行世界的特点。 教学过程：第一课时： 一、导入 1、创设自然环境：树林，草丛，花丛，池塘…… 设问：小朋友在寻找什么？ 2、创设由地面到天空的情境。 设问：你发现了什么？板书课题。 二、讲授新课 1、观察与思考，集体回答…… 2、小组议论：飞行的鸟，自由自在，天空一望无际，还可以看到地面上美丽的风景。
3、思考与自由发言： 我认为天空有些什么？什么是“美”？什么是“妙”？ 设置悬念，吸引学习兴趣。 重点引导对形与色的注意。 教师不作结论。转入下一个环节 4、课堂发展 1）、观察比较不同地域的鸟望图 设问：你能寻找哪几种不同的色彩 2）、设问：除了美丽的天空，还能看到什么？ 3）、导赏大师与儿童作品。 设问：上述图片中那些地方使你产生“可爱、生动、神奇、惊喜、美丽、奇怪”的感觉？ 艺术家创造了那些会飞的形象呢？ 5）、思考想像：用词组描述科技手段带来哪些冲击力强的视觉感受。（太空、航空业的发展） 6）、动手表达：怎样学习画家表现会飞的形象呢？ 鼓励学生大胆发言，提出见解，教师不作任何裁判。 引导学生抓住自己感兴趣的细节，说出并画出自己飞行的梦想。 8）各组组长组织反思评价：可以自由选择其中集体进行评价。 自评，他评鼓励、自信
漫游飞行世界 一、教学目标 1、知识目标：通过观察飞鸟的飞行，让学生感知飞行动物的特点，同时感受下空中翱翔的场景带给人什么样的心境，会有什么样的色彩。 2、技能目标：让学生学会表述飞行的感受，用不同的图案作为语言符号在画面中表达出来。 3、情感目标：在学习中感受飞行的美，发现飞行的美，感受人类追求飞行梦想作出的努力。 二、教学重点 观察体会飞行的特点，欣赏各种飞行的艺术作品，用色、形来表达自己对飞行的看法和联想。 三、教学难点 通过对飞行的联想，创作一幅表达自己飞行梦想的画作。 四、教具准备 教学课件，飞行愿望箱，哆啦A梦头上飞行器贴贴纸 五、教学过程 1、播放中外神仙飞行的视频，让学生观察对比：同样是神仙，他们飞行的特点有什么不同？ 2、讨论：人为什么会有飞行的愿望？他们飞行的灵感源自于什么？ 3、观看现代飞行的视频，并讨论：后来人们飞行的愿
望实现了吗？可是现在飞行的成本高不高？如果给你一双翅膀，你不用再借助任何工具飞行，你最想在天上做什么？ 4、欣赏飞行艺术作品，感受一下艺术家们是怎么创造会飞的形象的。 5、谈谈自己的飞行梦 （1）课件出示哆啦A梦，对同学们说：“同学们，你们都有什么飞行愿望啊，我已经把飞行愿望箱交到你们老师的手上啦，快快写好你们的飞行愿望投进里面，然后画出来，说不定会有惊喜哦！” （2）学生小组讨论，投入自己组的飞行愿望箱里。 6、创作 课件播放各种飞行影视作品的主题曲MV，MV里有各种飞行画面，让同学们边听边思考，创作出优秀作品，教师巡视指导。 7、总结 （1）学生进行作品展示 每组选出优秀作品，作者上台谈谈自己作品的创作想法。 （2）教师给课堂上大家评出的优秀作品进行颁奖，奖励哆啦A梦头上的飞行器的贴贴纸。
络合催化剂及其催化作用机理 1 基本知识 络合催化剂，是指催化剂在反应过程中对反应物起络合作用，并且使之在配位空间进行催化的过程。 催化剂可以是溶解状态，也可以是固态；可以是普通化合物，也可以是络合物，包括均相络合催化和非均相络合催化。 络合催化的一个重要特征，是在反应过程中催化剂活性中心与反应体系，始终保持着化学结合(配位络合)。能够通过在配位空间内的空间效应和电子因素以及其他因素对其过程、速率和产物分布等，起选择性调变作用。故络合催化又称为配位催化。 络合催化已广泛地用于工业生产。有名的实例有： ①Wacker工艺过程： C2H4 + O2 CH3?CHO C2H4 + O2 + CH3?COOH CH3?COO C2H4 + H2O R?CH? (CHO) ?CH3R?CH2?CH2?CH② 0X0 工艺过程： R?CH=CH2 + CO/H2 催化剂：HCo(CO)4 , 150 °C, 250X 105Pa；RhCI(CO)(PPh3)2 , 100 C, 15X 105Pa ③Monsanto甲醇羰化工艺过程： CH3OH + CO CH3?COOH 催化剂：RhCI(CO)(PPh3)2/CH3I 从以上的几例可以清楚地看到，络合催化反应条件较温和，反应温度一般在100~200 C左右，反应压 力为常压到20X105Pa上下。反应分子体系都涉及一些小分子的活化，如CO、H2、O2、C2H4、C3H6等，便于研究反应机理。主要的缺点是均相催化剂回收不易，因此均相催化剂的固相化，是催化科学领域较重要的课题之一。 2 过渡金属离子的化学键合 (1 )络合催化中重要的过渡金属离子与络合物 过渡金属元素(T.M.)的价电子层有5个(n - 1)d，1个ns和3个np，共有9个能量相近的原子轨道，容易组成d、s、p 杂化轨道。这些杂化轨道可以与配体以配键的方式结合而形成络合物。凡是含有两个或两个以上的孤对电子或n键的分子或离子都可以作配体。过渡金属有很强的络合能力，能生成多种类型的络合物，其催化活性都与过渡金属原子或离子的化学特性有关，也就是和过渡金属原子(或离子)的电子结构、成键结构有关。同一类催化剂，有时既可在溶液中起均相催化作用，也可以使之成为固体催化剂在多相催化中起作用。 空的(n - 1)d轨道，可以与配体L(CO、C2H4…等)形成配键(M?:L)，可以与H、R-①-基形成M-H、M-C型b键，具有这种键的中间物的生成与分解对络合催化十分重要。由于(n - 1)d轨道或nd外轨道参与 成键，故T.M.可以有不同的配位数和价态，且容易改变，这对络合催化的循环十分重要。 大体趋势是：①可溶性的Rh、lr、Ru、Co的络合物对单烯烃的加氢特别重要；②可溶性的Rh、Co 的络合物对低分子烯烃的羰基合成最重要；③Ni络合物对于共轭烯烃的齐聚较重要；④ Ti、V、Cr络合物 催化剂适合于a烯烃的齐聚和聚合；⑤第VHI族T.M.元素的络合催化剂适合于烯烃的齐聚。这些可作为研 究开发工作的参考。 (2)配位键合与络合活化各种不同的配体与T.M.相互作用时，根据各自的电子结构特征形成不同的配位键合，配位体本身得到活化， 具有孤对电子的中性分子与金属相互作用时，利用自身的孤对电子与金属形成给予型配位键，记之为L- M，如:NH3、H2就是。给予电子对的L:称为L碱，接受电子对的M称为L酸。M要求具有空的d或p空轨道。 H?, R?等自由基配体，与T.M.相互作用，形成电子配对型b键，记以L-M。金属利用半填充的d、p轨道电 子，转移到L 并与L 键合，自身得到氧化。 带负电荷的离子配位体，如C-、Br- OH -等，具有一对以上的非键电子对，可以分别与T.M.的2个 空d或p轨道作用，形成一个b键和一个n键。这类配位体称为n-给予配位体，形成o- n键合。具有重键的配位
1.如图所示，若已知元件A 吸收功率6 W ，则电压U 为____3__V 。 2. 理想电压源电压由 本身 决定，电流的大小由 电压源以及外电路 决定。 3.电感两端的电压跟 成正比。 4. 电路如图所示，则R P 吸 = 10w 。 5.电流与电压为关联参考方向是指 电压与电流同向 。 实验室中的交流电压表和电流表，其读值是交流电的 有效值 6. 参考方向不同时，其表达式符号也不同，但实际方向 相同 。 7. 当选择不同的电位参考点时，电路中各点电位将 改变 ，但任意两点间 电压 不变 。 8. 下图中，u 和i 是 关联 参考方向，当P= - ui < 0时，其实际上是 发出 功率。 9.电动势是指外力（非静电力）克服电场力把 正电荷 从负极经电源内部移到 正极所作的功称为电源的电动势。 10.在电路中，元件或支路的u ，i 通常采用相同的参考方向，称之为 关联参考 方向 . 11.电压数值上等于电路中 电动势 的差值。 12. 电位具有相对性，其大小正负相对于 参考点 而言。 13.电阻均为9Ω的Δ形电阻网络，若等效为Y 形网络，各电阻的阻值应为 3 Ω。 14、实际电压源模型“20V 、1Ω”等效为电流源模型时，其电流源=S I 20 A ， 内阻=i R 1 Ω。 15.根据不同控制量与被控制量共有以下4种受控源：电压控制电压源、 电压控 电流源 、 电流控电压源 、 电流控电流源 。 16. 实际电路的几何 近似于其工作信号波长，这种电路称集总 参数电路。 17、对于一个具有n 个结点、b 条支路的电路，若运用支路电流法分析，则需列 出 b-n+1 个独立的KVL 方程。 18、电压源两端的电压与流过它的电流及外电路 无关 。 （填写有关/无关）。 19、流过电压源的电流与外电路 有关 。（填写有关/无关） 20、电压源中的电流的大小由 电压源本身和 外电路 共同 决定 21、在叠加的各分电路中，不作用的电压源用 短路 代替。 22、在叠加的各分电路中，不作用的电流源用 开路 代替。 23、已知电路如图所示，则结点a 的结点电压方程为（1/R1+1/R2+1/R3）
《漫游飞行世界》教案 教学目标： 一年级美术教案自然美的感知活动和情感美的表达活动，引导儿童“观赏自然和美术作品的形与色，用简短话语大胆表达自己的感受”。 重点难点： 欣赏飞行作品，体验美的乐趣。 感知自然中的色彩、花纹、形状。 教学过程： 第一课时 一、导入 1、创设自然环境：树林，草丛，花丛，池塘…… 设问：小朋友在寻找什么？ 2、创设由地面到天空的情境。 设问：你发现了什么？ 二、讲授新课 1、观察与思考，集体回答…… 2、小组议论：飞行的鸟，自由自在，天空一望无际，还可以看到地面上美丽的风景。 3、思考与自由发言： 我认为天空有些什么？什么是“美”？什么是“妙”？ 设置悬念，吸引学习兴趣。 重点引导对形与色的注意。 教师不作结论，转入下一个环节。 4、课堂发展 1）、观察比较不同地域天的鸟望图。 设问：你能寻找哪几种不同的色彩。 2）、设问：除了美丽的天空，还能看到什么？ 3）、导赏大师与儿童作品。 设问：上述图片中那些地方使你产生“可爱、生动、神奇、惊喜、美丽、奇怪”的感觉？
艺术家创造了那些会飞的形象呢？ 4）、思考想像：用词组描述科技手段带来哪些冲击力强的视觉感受。（太空、航空业的发展）5）、动手表达：怎样学习画家表现会飞的形象呢？ 鼓励学生大胆发言，提出见解，教师不作任何裁判。 引导学生抓住自己感兴趣的细节，说出并画出自己飞行的梦想。 6）各组组长组织反思评价：可以自由选择其中集体进行评价。 第二课时 一、学生说说上堂课的学习内容给你什么收获，谈谈体会。 二、小组活动，互相说说自己飞行的梦想。 三、学生活动，把画添画完整，实现自己的飞行的梦。 四、小观摩活动，学生下位互相交流，互相交流自己的梦想，体会乐趣。 五、总结，推荐学生上台说说你是怎样画出自己的飞行梦想的。鼓励学生多想象，创作更多有趣的物品。
各类催化剂的特点及应用 姓名 xxx 学号 201400xx 院系化学工程学院 专业化学工程与技术 年级研究生1班 科目催化作用原理
1.前言 催化剂的主要作用是降低化学反应的活化能，加快反应速度，因此被广泛应用于炼油、化工、制药、环保等行业。催化剂的技术进展是推动这些行业发展的最有效的动力之一。一种新型催化材料或新型催化工艺的问世，往往会引发革命性的工业变革，并伴随产生巨大的社会和经济效益。1913年，铁基催化剂的问世实现了氨的合成，从此化肥工业在世界范围迅速发展；20世纪50年代末，Ziegler－Natta催化剂开创了合成材料工业；20世纪50年代初，分子筛凭借其特殊的结构和性能引发了催化领域的一场变革；20世纪70年代，汽车尾气净化催化剂在美国实现工业化，并在世界范围内引起了普遍重视；20世纪80年代，金属茂催化剂使得聚烯烃工业出现新的发展机遇。 目前，人类正面临着诸多重大挑战，如：资源的日益减少，需要人们合理开发、综合利用资源，建立和发展资源节约型农业、工业、交通运输以及生活体系；经济发展使环境污染蔓延、自然生态恶化，要求建立和发展物质全循环利用的生态产业，实现生产到应用的清洁化。这些重大问题的解决无不与催化剂和催化技术息息相关。因此，许多国家尤其是发达国家，非常重视新催化剂的研制和催化技术的发展，均将催化剂技术作为新世纪优先发展的重点。 催化剂和催化作用：催化剂能加速化学反应而本身不被消耗的物质。催化作用是一种化学作用，是靠少量催化剂来加速化学反应的现象。 催化剂的基本特性：加快反应速度，但只能加速热力学上可能进行的化学反应；不能改变化学平衡的位置，故对正反应有效的催化剂对逆反应也有效；对反应有选择性。 催化剂的分类：目前工业上用的催化剂有2000多种，有不同的分类方法，按工艺与工程特点分为多相固体催化剂、均相配合物催化剂和酶催化剂三类。2. 均相催化 催化剂和反应物同处于一相，没有相界存在而进行的反应，称为均相催化作用，能起均相催化作用的催化剂为均相催化剂。均相催化剂包括液体酸、碱催化剂和色可赛思固体酸和碱性催化剂。溶性过渡金属化合物(盐类和络合物)等。均相催化剂以分子或离子独立起作用，活性中心均一，具有高活性和高选择性。
电路教学设计 教学目标 1知识与技能 （1）初步认识电路，能画出简单的电路元件的符号和简单的电路图（2）知道什么是电路的通路、开路，知道短路及其危害 （3）从能量转化的角度认识电源和用电器的作用 2过程与方法 经历连接电路的动手过程，学会简单电路的连接方法 3情感、态度与价值观 通过连接电路的活动，介绍日常生活中的各种电路激发学生的，激发学生的学习兴趣。 教学重点难点 （1）本节的重点是电路的概念，会读、会画简单的电路图。 （2）本节的难点是从能量转化的角度认识电源和用电器的作用 教学过程 一创设情境，引入新课 教师：同学们都喜欢看动画片吧，你能说出这部动画片的名字吗？ 多媒体播放视频《天书奇谭》 教师：物理学中也有天书课本P47图片“对我们来说这是天书” 现在我们就试着来解密天书。电路图中的这个符号就是灯泡，用它可以将夜色点缀的绚丽多彩。出示夜景图片两张 教师：我们的课桌上就摆放有小灯泡，你能让灯泡亮起来吗？ 学生分组实验：“怎样才能让灯亮起来” 教师：如果灯亮了，那么你已经连成了一个简单的电路。板书“电路” 二讲授新课
（一）电路的组成 电路有哪几部分组成？ 电源、用电器、导线、开关 电源的作用是什么？供电时_____ 能转化为_____能 提供能量，持续供电。化学能转化为电能。 用电器的作用是什么？____能转化为各种形式的能 消耗电能，电灯通电时，电能转化为光能和内能；电烙铁通电时，电能转化为内能。 开关有哪几种？出示开关FLASH图片，作用——控制电流通断 总结：用导线把电源、用电器、开关连接起来，就组成了电路 （二）通路、开路和短路 电路有几种状态呢？ FLASH演示：通路、开路和短路 介绍: 1、通路：闭合电路中的开关，就有电流通过用电器，接通的电路叫做通路 2、开路：断开开关，或电线断电路电路中就没有电流了，断开的电路叫做开路。 3、短路：由于错误的操作或故障，使导线不通过用电器直接跟电源两极相连，这样状态的电路叫做短路。短路分电源短路和用电器短路（短接） 学生活动：用器材区分通路、开路和短路 讨论：这样连接对吗？ 视频演示：演示短路的危害 （短路时用电器不能正常工作，而且会烧坏电源，甚至造成火灾。） 视频：印尼一夜之间两起大火电路短路是“真凶” 电源短路一定要避免，但有时候，故意将电路中某部分用电器短路（短接），也会产生意想不到的效果。 轻松一下：视频：耳机短路 猜谜语：自相矛盾（打一物理名词）——开关 捷径（打一物理名词）——短路 （三）电路图 生活中，我们通常要把电路的连接情况表示出来，如果把电池、电灯等物体原样