1.1、论述催化剂是如何加速反应速率的？
催化剂可使化学反应物在不改变的情况下，经由只需较少活化能的路径来进行化学反应。因而加快了反应速率。
1.2、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) 实际上催化剂并不能无限期地使用，在长期受热和化学、物理作用下，会发生不可逆的变化，这将导致催化剂活性下降，最终导致催化剂失活。
1.3、说明催化剂为什么不能改变平衡反应的平衡位置？
对于给定的反应，在已知条件下，其催化和非催化过程的-△G r值是相同的，即Kf值是相同的，所以平衡位置没有改变。
另一种答案：化学平衡是由热力学决定的，?G = ? RT ln k p ，其中kp 为反应的平衡常数，?G 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?G 值，它只能加速达到平衡所需的时间，而不能移动平衡点。
1.4、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。、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= ,催化剂可以以相同的比例加速正、逆反应的速率常数。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。
2.1、通常固体催化剂有哪几个部分组成的？通常估计催化剂由活性组分、载体和助催化剂三个部分组成。
（1）载体：载体是催化剂活性组分的分散剂、黏合物或支撑体，是负载活性组分的骨架。（2）助催化剂：本身没有活性或者活性很小，但加入到催化剂中后，可以改变催化剂的化学组成、化学结构、离子价态、酸碱性、晶格结构、表面结构、孔结构、分散状态、机械强度等，从而提高催化剂的活性、选择性、稳定性和寿命。
2.2、在甲烷催化氧化偶联反应研究中，如果反应物进料为甲烷和氧气，反应产物经气相色谱分析结果mol % 、在甲烷催化氧化偶联反应研究中，如果反应物进料为甲烷和氧气，反应产物经气相色谱分析结果组成如下：组成如下：CH4 20%、C2H4 30%、C2H6 20% 、CO2 20% 、CO 10% 。不考虑反应过程中的积碳问、、试计算（）甲烷的转化率；（2）题。试计算（1）甲烷的转化率；）乙烯的选择性。（乙烯的选择性。解：设产物以100mol计（1）x（转化率）= 30 × 2 + 20 ×2 + 20 × 1 + 10 ×1 ×100% = 88.67% 20 ×1 + 30 ×2 + 20 ×2 + 20 ×1 + 10 ×1 30 ×2 （2）s（选择性）= ×100% = 46.15% 30 ×2 + 20 ×2 + 20 × 1 + 10 × 1 2.3、试说明催化剂稳定性与寿命的区别与联系。、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。
3.1、多相催化反应通常包括哪个连续的步骤？、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。
3.2、试比较物理吸附与化学吸附。、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。
3.3、固体表面发生化学吸附的原因是什么？表面反应与化学吸附的关系是什么？反应与化学吸附的关系是什么？、固体表面发生化学吸附的原因是什么？表面反应与化学吸附的关系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化学吸附是表面反应的前提。化学吸附的表面物种在二维的吸附层中并非静止不动的，只要温度足够高，它们就成为化学活性物种，在固体表面迁移，随之进行化学反应。表面反应要成功进行，就要求化学吸附不宜过强，也不能过弱。
3.4、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？、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。
3.5、如何判断一个催化反应是存在内、外扩散的控制？、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。
4.1、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 -1 -1 （1）L 酸的红外光谱特征峰：1450cm 、1490cm 和1610cm -1 （2）B酸的红外光谱特征峰：1540cm 4.2、试叙述固体酸强度测定方法。、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。
4.3试用二元复合氧化物电价模型判断：试用二元复合氧化物电价模型判断：试用二元复合氧化物电价模型判断(a)TiO2为主要组分，ZrO2为次要组分所形成的二元复合氧化物表面酸性。（复合氧化物中Ti价态为+4，配位数6，Zr价态为+4 ，配位数8）；4 ? 4 2? ? + ? ? ×8 = ? 即B酸3 ? 8 3? (b) ZrO2为主要组分，TiO2为次要组分所形成的二元复合氧化物表面酸性。（复合氧化物中Ti价态为+4，配位数6，Zr价态为+4 ，配位数8）。?
4 2? ? + ? ? ×6 = +1 即L酸? 6 4?
5.1、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
5.2、请按、请按TiO4四面体画出六元环结构
5.3、A型、Y型和、型型和ZSM-5型沸石的骨架结构中最大窗孔分别是由几元环组成的，其孔径大小分别为多少？为型沸石的骨架结构中最大窗孔分别是由几元环组成的，型和型沸石的骨架结构中最大窗孔分别是由几元环组成的其孔径大小分别为多少？什么它们的孔径大小与相应多元环的临界直径有差异ZSMA型：八元环0.41nm；Y型：十二元环0.74nm；ZSM-5型：十元环0.55-0.6nm。Y ZSM 由于多元环上的原子并不都是位于同一平面上，有扭曲和褶皱。
5.4、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？分子筛都是A型分子筛吗、、和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。
5.5、X型和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？型和Y 型分子筛的结构一样吗、型和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。
5.6、硅铝型分子筛的晶胞化学组成式的两种表达形式是什么？、硅铝型分子筛的晶胞化学组成式的两种表达形式是什么？（1）M 2 / nO ? Al2O3 ? xSiO2 ? yH 2O （2）M p / n [( AlO2 )p ? (SiO2 )q ]? yH 2O
5.7、依形态结构划分，金属催化剂可分为哪几种类型？、依形态结构划分，金属催化剂可分为哪几种类型？（1）块状金属催化剂；（2）负载型金属催化剂；（3）合金催化剂；（4）金属簇状物催化剂
5.8、金属催化剂主要催化哪些类型的反应？、金属催化剂主要催化哪些类型的反应？（1）加氢反应；（2）重整（异构）反应；（3）氧化反应；（4）汽车尾气处理
6.1、分别给出分子筛离子交换度、交换容量和残钠量的定义、分别给出分子筛离子交换度、+ + （1）交换度：即交换下来的Na 量占分子筛中原有Na 量的百分数（2）交换容量：为每100g分子筛中交换的阳离子毫克当量数（3）残钠量：交换后尚存在的钠量6.2、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
6.3、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
6.4、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
6.5、请以甲醇与苯反应生产对二甲苯为例说明分子筛催化剂的择形催化原理、甲醇与苯反应可生成三种产物，分别为邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯，其中邻二甲苯与间二甲苯体积较大，不能通过分子筛通道，而对二甲苯可通过分子筛通道，这即为分子筛的产物择形催化
6.6、以NaY分子筛为例说明用离子交换法制备酸型和Y分子筛的过程。、分子筛为例说明用离子交换法制备B酸型和分子筛的过程。分子筛为例说明用离子交换法制备酸型和分子筛的过程
7.1、依形态结构划分，金属催化剂分别有哪五种类型？、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。
7.2、简述金属催化剂可以发生的四种反应类型。、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
7.3、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？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
7.4、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。其在解释金属催化剂性能特性百分数？它与金属催化剂的化学吸附和催化活性有什么关系。、时的局限性在哪里？这一局限性可由什么理论来解释？请举例说明。时的局限性在哪里？这
一局限性可由什么理论来解释？请举例说明。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。广泛应用的加氢催化剂主要是周期表中的第四、五、六周期的部分元素，它们d％差不多都在40％~50％范围内。金属的能带模型，对于Cu、Ag、Au 这类金属的能级密度分析，与实验测试结果基本符合。对于金属的电导和磁化率等物性，能较好解释。但是对于Fe、Co 等金属的能级密度分析和表面催化的定量分析，常相去甚远。因为该模型未考虑到轨道的空间效应、轨道间的杂化组合，以及轨道相互作用的加宽等。
7.4、为什么金属催剂都是过渡金属？、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；
7.5、什么是几何对应理论，又称为什么？来解释什么？、什么是几何对应理论，又称为什么？来解释什么？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，
8.1、金属催化剂为什么大多数制备成负载型催化剂？负载型催化剂中金属分散度的定义是什么？、金属催化剂为什么大多数制备成负载型催化剂？负载型催化剂中金属分散度的定义是什么？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。金属的分散度：金属在载体上微细程度。D=ns/nt=(表面的金属原子数/总的金属原子数）/每克催化剂8.2、举例说明什么是结构非敏感反应和结构敏感反应。、举例说明什么是结构非敏感反应和结构敏感反应。一类是涉及H-H、C－H 或O-H 键的断裂或生成的反应，它们对结构的变化、合金化的变化、金属性质的变化，敏感性不大，称之为结构非敏感性反应。（eg：环丙烷在金属铂上加氢开环生成丙烷的反应：用负载于Al2O3 或SiO2 上的Pt 微晶（1~1.5 nm, D≈1) 催化剂；与用大单晶Pt(无分散，D≈0)作为催化剂；所有）的反应转换频率都是相同的。另一类是涉及C-C、N-N 或C-O 键的断裂或生成的反应，对结构的变化、合金化的变化或金属性质的变化敏感性较大，称之为结构敏感反应。：合成氨反应在使用不同金属颗粒大小时其转换频率（Vt）不相（eg：）同。表明合成氨反应对Fe 金属催化剂来说是一个结构敏感反应。
8.3、请说明双金属催化剂的主要类型和用途。、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。
8.4、用实验说明晶格氧是如何参加氧化反应的。、用实验说明晶格氧是如何参加氧化反应的。同位素交换实验验证晶格氧的催化作用
8.5、金属硫化物催化剂的基本用途是什么？、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)等过程。
9.1、用自己的话解释诱导契合和群体迁移理论，以说明酶的专一性。、用自己的话解释诱导契合和群体迁移理论，以说明酶的专一性。解释诱导契合和群体迁移理论酶并不是事先
就以一种与底物互补的形状存在,而是在受到诱导之后才形成互补的形状。这种方式如同一只手伸进手套之后,才诱导手套的形状发生变化一样。底物一旦结合上去,就能诱导酶蛋图白的构像发生相应的变化,从而使酶和底物契合而形成酶-底物络合物,这就是“诱导契合学说”。
9.2、用自己的话说说如何制备pt/Al2O3 催化剂。、催化剂。
9.3、用自己的话说说你对浸渍沉淀法的理解。、用自己的话说说你对浸渍沉淀法的理解。
9.4、用自己的话说说你对溶胶-凝聚法制备催化剂的过程。、用自己的话说说你对溶胶凝聚法制备催化剂的过程凝聚法制备催化剂的过程。
9.5、制备催化剂时，沉淀为什么要陈化？、制备催化剂时，沉淀为什么要陈化？
1.什么是催化剂？什么是催化剂？什么是催化剂根据IUPAC 于1981 年提出的定
义，催化剂) 是一种物质，它能够改变反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs 自由焓变化
2催化作用的四个基本特征是什么？催化作用的四个基本特征是什么？催化作用的四个基本特征是什么⑴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；⑵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)，且催化剂可同时加速正逆反应；⑶催化剂对反应具有选择性，当反应有一个以上生成多种产物的方向时，催化剂仅加速其中的一种。⑷催化剂由正常运转到更换所延续时间（寿命）。
3.什么是助催化剂？分为哪几种？什么是助催化剂？什么是助催化剂分为哪几种？催化剂中加入的另一种或者多种物质，本身不具活性或活性很小的物质，但能改变催化剂的部分性质，如化学组成、离子价态、酸碱性、表面结构、晶粒大小等，从而使催化剂的活性、选择性、抗毒性或稳定性得以改善。结构型和电子型两类
4.请说明理想的催化剂载体应具备的条件。请说明理想的催化剂载体应具备的条件。请说明理想的催化剂载体应具备的条件⑴具有能适合反应过程的形状和大小；⑵有足够的机械强度，能经受反应过程中机械或热的冲击；有足够的抗拉强度，以抵抗催化剂使用过程中逐渐沉积在细孔里的副反应产物(如积碳)或污物而引起的破裂作用；⑶有足够的比表面，合适的孔结构和吸水率，以便在其表面能均匀地负载活性组分和助催化剂，满足催化反应的需要；⑷有足够的稳定性以抵抗活性组分、反应物及产物的化学侵蚀，并能经受催化剂的再生处理；⑸能耐热，并具有合适的导热系数；⑹不含可使催化剂中毒或副反应增加的物质；⑺原料易得，制备方便，在制备载体以及制备成催化剂时不会造成环境污染；⑻能与活性组分发生有益的化学作用；⑼能阻止催化剂失活
5 多相催化反应的一般步骤？物理过程和多相催化反应的一般步骤？化学过程分别是哪几步？化学过程分别是哪几步？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。⑷反应产物自催化剂内表面脱附。⑸反应产物在孔内扩散到反应气流中去⑴⑸扩散为物理过程；⑵⑶⑷为化学过程
6 物理吸附与化学吸附的特点？物理吸附与化学吸附的特点？物理吸附是借助分子间力，吸附力弱，吸附热小(8～20kJ/mol)，接近于气体的液化热，且是可逆的，无选择性，分子量越大越容易发生，吸附稳定性不高，吸附与解吸速率都很快，可单分子层或多分子层吸附，不需要活化能。化学吸附与一般的化学反应相似，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，吸附热大(40～800kJ/mol)，吸附很稳定，一般是不可逆的，尤其是饱和烃分子的解离吸附更是如此，吸附是单分子层的，
具有饱和性。
7.如何推导简单的Langmiur 吸附等温式？以及重要的假设是什么如何推导简单的吸附等温式？以及重要的假设是什么? 两个重要假设：(1) 吸附是单分子层的；(2) 固体表面是均匀的，被吸附分子之间无相互作用设：表面覆盖度q = V/Vm 则空白表面为(1 - q ) V 为吸附体积；Vm 为吸满单分子层的体积吸附速率为Ka = Ka p (1 -θ) 脱附速率为Rd=Kdθp 为被吸附气体的分压，达到平衡时，吸附与脱附速率相等。
Ka p (1 -θ) = kdθ
θ= Ka p /(kd + ka p)
令Ka /Kd=K 吸附平衡常数（或吸附系数）
θ/1-θ= Kp , θ=Kp/1-Kp
8.CO 分子的化学吸附都有哪几种可能的吸附态？为什么会存在多种吸附态？附态？为什么会存在多种吸附态？吸附态：直线型、桥型、多重型、孪生型CO 分子的化学吸附，既有π电子参加，又有孤对电子参加，所以它可以有多种吸附态；可以线形吸附在金属表面，也可以桥式与表面上的两个金属原子桥联，在足够高的温度下，还可以解离成碳原子和氧原子吸附。
9. ZnO 和NiO 在受热分别会变成什么类型的半导体？为什么？的半导体？为什么？ZnO 受热变成n-型半导体。ZnO 受热失去氧，阳离子氧化数降低，直至变成原子态。导电是靠与Zn 结合的带负电的电子。NiO 受热变成p-型半导体。受热获得氧，NiO 2阳离子的氧化数升高，导致晶格中O 增加，从而产生正离子的缺位，称作正空穴。半导体依靠正空穴传递而导电。
10. 布朗斯特(Br?nsted) 酸、碱和路易斯(Lewis)酸、碱的定义是什么？是什么？酸碱的定义是什么B 酸：能够给出质子的都是酸。B 碱：能够接受质子的都是碱。L 酸：能够接受电子对的都是酸。L 碱：能够给出电子对的都是碱。
11. 什么是B 酸强度和L 酸强度？酸强度？B 酸强度，是指给出质子的能力；L 酸强度是指接受电子对的能力。
12. 为什么TiO2 占主要组分的TiO2-SiO2 和SiO2 占主要组分的SiO2-TiO2 都是酸性催化剂？SiO2-TiO2 复合氧化物中，TiO2 为主要成分时，正电荷过剩时，为L 酸；SiO2 为主要成分时，负电荷过剩，为B酸
13. 什么是超强酸什么是超强酸? 固体酸的强度若超过100%硫酸的强度，则称之为超强酸。（因为100%硫酸的酸强度用Hammett 酸强度函数表示时为H0 = －11.9，故固体酸强度H0 < －11.9 者谓之固体超强酸或超酸。）
14. 什么是分子筛？其化学组如何表示？什么是分子筛？其化学组如何表示？分子筛是结晶型的硅铝酸盐，具有均匀的孔隙结构。分子筛中含有大量的结晶水，加热时可汽化除去，故又称沸石。自然界存在的常称沸石，人工合成的称为分子筛。它们的化学组成可表示为Mx/n[(AlO2)x·(SiO2)y] ·ZH2O
15. 分子筛的结构构型三种层次是什么？分子筛的结构构型三种层次是什么？⑴基本结构单元是硅氧四面体(SiO4)和铝氧四面体(AlO4)。⑵硅氧四面体和铝氧四面体可通过氧原子(氧桥)联结起来形成环。由四个四面体形成一个环就叫四元氧环。以此类推有五元氧环、六元氧环，八元氧环，十元氧环和十二元氧环等。窗口氧环的孔口对通过的分子起筛分作用。⑶各种不同的环通过氧桥相互联接又可形成三维空间的多面体。各种各样的多面体构成中空的笼，笼进一步相互联接形成分子筛。
16. 分子筛择形催化有哪几种形式？分子筛择形催化有哪几种形式？⑴反应物择形催化（当反应混合物中某些能反应的分子因太大而不能扩散进入催化剂孔腔内，只有那些直径小于内孔径的分子才能进入内孔，在催化活性部分进行反应。）⑵产物的择形催化（当
产物混合物中某些分子太大，难于从分子筛催化剂的内孔窗口扩散出来, 就形成了产物的择形选择性。）⑶过渡态限制的选择性（有些反应，其反应物分子和产物分子都不受催化剂窗口孔径扩散的限制，只是由于需要内孔或笼腔有较大的空间，才能形成相应的过渡态，不然就受到限制使该反应无法进行；相反，有些反应只需要较小空间的过渡态就不受这种限制，这就构成了限制过渡态的择形催化。）⑷分子交通控制的择形催化（在具有两种不同形状和大小和孔道分子筛中，反应物分子可以很容易地通过一种孔道进入到催化剂的活性部位，进行催化反应，而产物分子则从另一孔道扩散出去，尽可能地减少逆扩散，从而增加反应速率。这种分子交通控制的催化反应，是一种特殊形式的择形选择性，称分子交通控制择形催化。）
17.金属催化剂包括哪几种类型？金属催化剂包括哪几种类型？金属催化剂包括哪几种类型⑴块状催化剂（如电解银催化剂、融铁催化剂、铂网催化剂等）⑵分散或者负载。型的金属催化剂（如Pt-Re/Al2O3 重整催化剂, Ni/Al2O3 加氢催化剂等）⑶金属互化。物催化剂（如LaNi5 可催化合成气转化为烃）⑷合金催化剂（如Cu-Ni 合金加氢催。化剂）⑸金属簇状物催化剂（如烯烃氢。醛化制羰基化合物的多核Fe3(CO)12 催化剂）18.什么是金属晶体的费米什么是金属晶体的费米(Fermi)能级？能级？什么是金属晶体的费米能级电子占用的最高能级称为费米(Fermi)能级(金属的费米能级)
19.金属价键模型中的 d 特性百分数是什金属价键模型中的么意思？用什么符号表示？么意思？用什么符号表示？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。
20. 什么是溢流现象？其发生的条件是什什么是溢流现象？么？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。条件：⑴溢流物种发生的主源；
⑵接受新物种的受体，它是次级活性中心。
21.造成催化反应结构非敏感性的原因有哪造成催化反应结构非敏感性的原因有哪几种？几种？⑴表面的细微结构掩盖了，造成结构非敏感。这种原因称之为表面再构。⑵活性组分晶粒分散度低的（扁平的面）较之高的（顶与棱）更活泼。⑶活性部位不是位于表面上的金属原子，而是金属原子与基质相互作用形成的金属烷基物种。
22.双金属系中作为合金催化剂主要有哪几双金属系中作为合金催化剂主要有哪几类？第一类为第VIII 族和IB 族元素所组成的双金属系，如Ni-Cu、Pd-Au 等；第二类为两种第IB 族元素所组成的，如Au-Ag、Cu-Au 等；第三类为两种第VIII 族元素所组成的，如Pt-Ir、Pt-Fe 等。
23.半导体主要分为哪几类？半导体主要分为哪几类？半导体主要分为哪几类本征半导体、n 型半导体和p 型半导体。
24.氧化物表面M=O 键的成键方式有哪几氧化物表面种？⑴金属Co 的eg 轨道（即dx2-y2 与dz2）与O2 的孤对电子形成σ键；⑵金属Co 的eg 轨道与O2 的π分子轨道形成σ键；⑶金属Co 的t2g 轨道（dxy，dxz，dyz）与O2 的π*分子轨道形成π键。
25.请说明正常的尖晶石结构？请说明正常的尖晶石结构请说明正常的尖晶石结构？正常的尖晶石结构，A 原子占据正四面体位，B 原子占据正八面体位。
26.什么是络合催化剂？络合催化的重要特什么是络合催化剂？什么是络合催化剂征是什么？征是什么？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。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。
27.CO 是如何配位活化的？是如何配位活化的？通过σ-π键配位活化。σ-π键合相互作用经后, 总的结果可以看成为配位体的孤对电子,σ,π电子(基态)通过金属向配位体自身空π*轨道跃迁(激发态)，分子得到活化。
28.什么是三效催化剂？什么是三效催化剂？什么是三效催化剂三效催化剂普遍采用Pt、Rh、Pd 贵金属做活性组分，各组分间有相互协同作用，总体起催化促进作用。在操作条件下可同时将尾气中的CO、HC、NOx 净化处理，达到环保要求的限制标准，其构成主要由载体涂层和活性组分所组成，置于汽车尾气催化转化器中。
29.什么是燃料电池？什么是燃料电池？什么是燃料电池燃料电池是一种能源转化系统，是将燃料的化学能连续不断的直接转化成电能的电化学装置，又称为电化学发电器。30.酶催化有什么特点？酶催化有什么特点酶催化有什么特点？6 ⑴酶催化效率极高，是非酶催化的10 ～19 10 倍。⑵生物酶催化具有高度的专一性：绝对专一性和相对专一性。一种酶只能催化一种底物进行一种反应，称为绝对专一性；一种酶能够催化一类结构相似的底物进行某种相同类型的反应，称为相对专一性。⑶酶催化的条件较温和，可在常温常压和酸碱度（pH 值为5～8，一般在7 左右）下进行，可以减少不必要的副反应，如分解、异构、消旋、重排等。
31.沉淀法制备催化剂的基本原理和一般步沉淀法制备催化剂的基本原理和一般步骤是什么？骤是什么？沉淀法的基本原理是在含金属盐类的水溶液中，加进沉淀剂，以便生成水合氧化物、碳酸盐的结晶或凝胶。将生成的沉淀物分离、洗涤、干燥、焙烧、成型后，即得催化剂。
32.如何选择沉淀剂？如何选择沉淀剂？如何选择沉淀剂⑴尽可能使用易分解并含易挥发成分的沉淀剂。常用的有NH3 、NH3 ·H2O、CO2 、CO(NH2)2、(NH4)2CO3 ⑵形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤。盐类沉淀剂原则上可以形成晶形沉淀，而碱类沉淀剂都会生成非晶形沉淀；⑶沉淀剂的溶解度要大一些；⑷形成的沉淀的溶解度要小，沉淀较完全；⑸沉淀剂不应造成环境污染。
33.晶形沉淀的形成条件是什么？晶形沉淀的形成条件是什么？晶形沉淀的形成条件是什么⑴开始沉淀时，沉淀剂在不断搅拌下均匀而缓慢的加入，以免发生局部过浓同时也能维持一定的过饱和度。沉淀应在适当稀的热溶液中进行。沉淀完毕待老化、冷却后过滤洗涤；⑵沉淀应放置老化。沉淀在其形成之后发生的一切不可逆变化称之为老化。这些变化主要是结构变化和组成变化。老化过程中，细小晶体会溶解并沉积在粗晶体上，从而可以得到颗粒大小较为均匀的粗晶体，同时也导致孔隙结构和表面积的变化。还可以去除杂质。此外刚形成的沉淀不一定具有稳定的结构，还应放置一段时间。
34.焙烧在催化剂制备过程中的作用是什焙烧在催化剂制备过程中的作用是什么？⑴通过热分解除去水和挥发性物质，使催化剂转换成所需的化学成分和化学形态；⑵借助固态反应、互溶和再结晶获得一定的晶型、孔径和比表面积等；⑶使微晶烧结，提高机械强度，获得较大孔隙率。
35.什么是催化剂的活化？其目的是什么？什么是催化剂的活化？什么是催化剂的活化其目的是什么？催化剂在制备好以后，往往还要活化；需较高温度的热处理，就是焙烧或在进一步还原、氧化、硫化、羟基化等处理使催化剂转变为活泼态。使钝态催化剂转变为活泼态催化剂的过程就是催化剂的活化。活化的目的在于使催化剂，特别是催化剂表面形成催化反应所需要的活性结构。
36.浸渍法的优点是什么？浸渍法的优点是什么？浸渍法的优点是什么⑴可用已成型的载体（如氧化铝，氧化硅，活性炭，浮石，活性白土等）⑵负载组份利用率高，用量少（如贵金属）
37.大多数固体催化剂由哪三部分组成？大多数固体催化剂由哪三部分组成？大多数固
体催化剂由哪三部分组成活性组分、助剂和载体。
38.催化剂设计参数的四要素是什么？催化剂设计参数的四要素是什么？催化剂设计参数的四要素是什么活性、选择性、稳定性/寿命、再生性。
39.对许多涉及氧的反应，氧化物催化剂的对许多涉及氧的反应，对许多涉及氧的反应活性顺序为？活性顺序为？p 型半导体氧化物最活泼，绝缘体次之，n 型半导体氧化物最差。
40.载体为什么能延长催化剂的寿命？载体为什么能延长催化剂的寿命？载体为什么能延长催化剂的寿命⑴提高耐热性：一般用耐火材料作为载体。烧结：一定温度下活性组分颗粒接触面上的原子或分子会发生作用，使粒子增大。金属在载体上的分散提高了金属烧结的温度。⑵提高耐毒性：使活性组分高分散；载体可以吸附部分毒物，甚至可以分解部分毒物。⑶提高传热系数：可以防止催化剂床层的过热而导致催化剂活性下降。⑷催化剂活性组分的稳定化：降低某些易升华活性组分如MoO3、Re2O7、P2O5、Te 的损失，延长催化剂的寿命。
41. 什么是空速、堆密度和比孔体积( 孔容)？停留时间的倒数称为空速；气体空速按反应物气体流量速率计算；液体空速按液体流量速率计算；重量空速按反应物质量流速除以催化剂重量所得比值计算；空速可以用作催化剂活性的指示；体积进料速率，通常基于标准状态或反应器入口条件进行计算。堆密度ρ堆:用量筒测量催化剂体积V 堆=V 隙+V 孔+V 真比孔体积(孔容)：每克催化剂颗粒内所有孔的体积总和；
42.如何消除外扩散限制？如何消除外扩散限制？如何消除外扩散限制⑴为了消除内扩散对反应的影响而降低粒径时，会导致温度差升高。同样温度差随反应器直径的增大而迅速升高，所以需要确定适宜的催化剂粒径和反应管直径。⑵应用流动法测定催化剂的活性时，为了避免外扩散的影响，应当使气流处于湍流条件，因为层流会影响外扩散速率。43.什么情况下可以认为已经消除了内扩散什么情况下可以认为已经消除了内扩散的影响？当催化剂活性与催化剂粒径大小无关时，可以认为已经消除了内扩散的影响。
44.对催化剂抗毒性进行评价的方法有哪几对催化剂抗毒性进行评价的方法有哪几种？
⑴在原料中加入毒物使催化剂中毒后改用纯净原料，检测催化剂能否恢复活性和选择性；
⑵维持一定活性和选择性，逐渐提高毒物量；⑶中毒催化剂再生后，检测活性和选择性的恢复程度
45.影响催化剂寿命的因素有哪几种？影响催化剂寿命的因素有哪几种？影响催化剂寿命的因素有哪几种(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。）
2.1 催化剂和催化作用催化剂是一种能够与反应物相互作用，催化剂是一种能够与反应物相互作用，加速反应速率而不改变化学反应的标准Gibbs 自由焓变化，焓变化，且反应终结时本身保持不变的化学物质 2.1.2 催化作用的基本特征催化剂只能催化热力学上可行的化学反应? 催化剂只能改变化学反应速率，1催化剂只能催化热力学上可行的化学反应?2催化剂只能改变化学反应速率，而不能改变化学平衡的位置3催化剂对反应具有选择性4催化剂具有寿命催化剂并不能无限期地使用。催化剂并不能无限期地使用。哪怕只是化学反应的短暂参与者，在长期受热和化学作用下，哪怕只是化学反应的短暂参与者，在长期受热和化学作用下，也会经受不可逆的物理的或化学的变化，晶相变化、晶粒分散度的变化、易挥发组分的流失、易熔物的熔融等等，化学的变化，如：晶相变化、晶粒分散度的变化、易挥发组分的流失、易熔物的熔融等等，这些过程导致催化剂活性下降当反应进
行时催化剂经受亿万次这种作用的侵袭，过程导致催化剂活性下降，这些过程导致催化剂活性下降，当反应进行时催化剂经受亿万次这种作用的侵袭，最后导致催化剂失活。致催化剂失活。3`催化剂的性能指标活性`选择性稳定性3`催化剂的性能指标活性` 2.2 催化剂的组成与载体的功能 2.2.1 催化剂的组成2.2.2 载体的功能（1）提供有效的表面和适宜的孔结构，维持活性组分高度分散；(2)增强载体的功能（）提供有效的表面和适宜的孔结构，维持活性组分高度分散；增强催化剂的机械强度,使催化剂具有一定的形状使催化剂具有一定的形状；改善催化剂的热传导性能，催化剂的机械强度使催化剂具有一定的形状；⑶改善催化剂的热传导性能，以满足反应过程的传热要求；减少活性组分的用量，特别是贵金属的用量；提供附加的活性中心；程的传热要求；⑷减少活性组分的用量，特别是贵金属的用量；⑸提供附加的活性中心；活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用，影响催化活性。⑹活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用，影响催化活性。2.3 对工业催化剂的要求应具备的三方面基本要求：1)适宜的活性2)较高的选择性2)较高的选择性3) 长寿命应具备的三方面基本要求：1)适宜的活性3.2 多相催化的反应步骤多相催化反应的步骤i.催化剂内表面催化剂外表面内扩散ii. 反应物由外表面向催化剂内表面扩散；iii. 反应物催化剂内表面催化剂外表面内扩散反应物由外表面向催化剂内表面扩散；吸附在表面上；反应物在表面上进行反应，生成产物；产物从表面上解吸；吸附在表面上；iv. 反应物在表面上进行反应，生成产物；v. 产物从表面上解吸；vi. 产物从内表面向外表面扩散；产物从外表面向气体主体扩散气相产物外表面物从内表面向外表面扩散；vii. 产物从外表面向气体主体扩散气相产物外表面 3.3.1 Langmuir 吸附等温式Langmuir吸附模型理想吸附模型：吸附模型(理想吸附模型吸附模型理想吸附模型)：吸附是单分子层的每个吸附分子占据一个吸附位；当固体表面铺满一个单分子层以后，单分子层的–每个吸附分子占据一个吸附位⑴吸附是单分子层的每个吸附分子占据一个吸附位；当固体表面铺满一个单分子层以后，吸附达到极限，吸附达到极限，V=Vm；；表面是均匀的--固体表面各处吸附能力相同固体表面各处吸附能力相同；⑵表面是均匀的固体表面各处吸附能力相同；吸附质只与吸附剂间发生相互作用；⑶表面上的吸附质分子间无相互作用--吸附质只与吸附剂间发生相互作用；表面上的吸附质分子间无相互作用吸附质只与吸附剂间发生相互作用吸附平衡是一动态平衡。⑷吸附平衡是一动态平衡。单分子吸附的Langmuir 等温式单分子吸附的(A –吸附质分子；σ--活性表面）吸附质分子；活性表面）活性表面为吸附体积，设表面覆盖率q = V/Vm，则空白表面为，则空白表面为(1-q )；其中V 为吸附体积，Vm 为吸满单分子层；的体积。于是有：的体积。于是有：则有：则有：单分子吸附的Langmuir等温式；其中，为气体分压，称为吸附平衡常数。Langmuir等温式-- 单分子吸附的Langmuir等温式；其中，p为气体分压，K 称为吸附平衡常数。 3.3.3 BET 吸附等温式三人提出的多分子层吸附公式。由Brunauer-Emmett-Teller 三人提出的多分子层吸附公式。建立在Langmuir 吸附理论基础上的，基于两点假定：吸附为物理吸附，吸附力为分子间力，发生多层吸附；础上的，基于两点假定：①吸附为物理吸附，吸附力为分子间力，发生多层吸附；第一层吸附与以后多层不同，后者与气体的凝聚相似；吸附达平衡时，吸附与以后多层不同，后者与气体的凝聚相似；②吸附达平衡时，每吸附层上的蒸发速度必等于凝聚速度。必等于凝聚速度。式中，是与吸附热有关的常数是与吸附热有关的常数；为铺满单分子层所需气体的体积和分别为吸附时为铺满单分子层所需气体的体积；式中，c是与吸附热有关的常数；Vm为铺满单分子层所需气体的体积；p和V分别为吸附时的压力和体积；是实验温度下吸附质的饱和蒸气压是实验温度下吸附质的饱和蒸气压。的压力和体积；p0是实验温度下吸附质的饱和蒸气压。[适用范围：相对压力为适用范围]：力为0.05～0.30。相对压力太小，小于适用范围相对压力为～。相对压力太小，小于0.05时建立不起多层物理吸附平时
建立不起多层物理吸附平相对压力大于0.30时，毛细凝结变得显著，能破坏多层物理吸附平衡。衡；相对压力大于时毛细凝结变得显著，能破坏多层物理吸附平衡。[应用：固体吸附剂、催化剂的表面积测定应用]：应用固体吸附剂、[例] 标准法测定催化剂比表面积的步骤：例标准BET 法测定催化剂比表面积的步骤：基准物质)的吸附等温线①测定在0.05＜p/p0 ＜0.35 范围内吸附物N2 (基准物质的吸附等温线；②以p/V(p0-p) ＜基准物质的吸附等温线；作图得一条直线，可以得到：对p/p0 作图得一条直线，可以得到：计算表面积；其中，③由直线的斜率和截距计算Vm；④计算表面积；其中，Am(N2)=0.162 nm2 由直线的斜率和截距计算；3.4.3 分子在金属表面上的活化及其吸附强度分子在金属表面上的活化及其吸附强度-- 在催化反应中，金属特别是过渡金属的重要功能之一，是能将双原子分子解离活化，为在催化反应中，金属特别是过渡金属的重要功能之一，是能将双原子分子解离活化，其他反应分子或反应中间物提供活化原子。金属对气体分子化学吸附强度的顺序为：其他反应分子或反应中间物提供活化原子。金属对气体分子化学吸附强度的顺序为：1) O2最易吸附，N2最难吸附。最易吸附，最难吸附最难吸附。最易吸附2) 有的金属能够吸附所有这些气体分子，有的只能吸附，多数是居中间的，只能吸附从有的金属能够吸附所有这些气体分子，有的只能吸附O2，多数是居中间的，O2到H2。到。3) 金是所有金属中唯一的例外，甚至对O2也不发生化学吸附。金是所有金属中唯一的例外，甚至对也不发生化学吸附。也不发生化学吸附固体酸、4.1.1 固体酸、碱的定义和分类Br? 酸碱质子理论(B酸碱) (B酸碱J.N Br? nsted 酸碱质子理论(B 酸碱) 凡是能给出质子的物质称为酸（质子给予体）；凡是能接受质子的物质称为碱（能给出质子的物质称为酸）；凡是能接受质子的物质称为碱凡是能给出质子的物质称为酸（质子给予体）；凡是能接受质子的物质称为碱（质子接受体）酸碱电子理论(L酸碱) (L酸碱G.N Lewis 酸碱电子理论(L酸碱) 凡是能够接受电子对的物质称为酸；凡是能够给出电子对的物质能够接受电子对的物质称为酸能够给出电子对的物质称为碱凡是能够接受电子对的物质称为酸；凡是能够给出电子对的物质称为碱 4.1.2.1 酸位的类型及其鉴定酸的催化作用机理不同，采用NH (IR)可以B酸、L酸的催化作用机理不同，采用NH3或吡啶在固体酸表面上吸附的红外光谱法(IR)可以区分B酸位与L酸位。区分B酸位与L酸位。NH3吸附法吸附在L酸中心时，是用氮的孤对电子配位到L酸中心上，NH3吸附在L酸中心时，是用氮的孤对电子配位到L酸中心上，其红外光谱类似于金属离子同-1 的配位络合物，吸附峰在3300cm-1 NH3的配位络合物，吸附峰在3300cm 及1640cm 处；-1 吸附在B酸中心上，接受质子形成NH4+ 吸收峰在3120cm-1 NH3吸附在B酸中心上，接受质子形成NH ，吸收峰在3120cm ，及l450cm 处。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，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，使其脱附更困难。当升温排气时，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，更困难。当升温排气时，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。--用碱性气体的脱附温度表示酸的强度，该温度下的脱附峰面积用碱性气体的脱附温度表示酸的强度可以给出酸强度和酸量。--用碱性气体的脱附温度表示酸的强度，该温度下的脱附峰面积表示该强度的酸量。表示该强度的酸量。用于吸附的气态碱：用于吸附的气态碱：NH3、吡啶、正丁胺、三乙胺等吡啶、正丁胺、测试方法：测试方法：石英弹簧秤重量吸附法程序升温脱附法(TPD (TPD法程序升温脱附法(TPD法) 将预先吸附了某种气态碱的固体酸在等速升温并通入稳定流速载气条件下载气条件下，-- 将预先吸附了某种气态碱的固体酸在等速升温并通入稳定流速载气条件下，表面吸附的碱到了一定的温度范围便脱附出来，碱到了一定的温度范围便脱附出来，在吸附柱后用色谱检测器记录描绘碱脱附速率随温度的变化，即得TPD曲线。的变化，即得TPD曲线。TPD曲线均与固体酸的表面性质有
关。TPD曲线的形状峰面积大小及出现最高峰时的温度T 曲线的形状、TPD曲线的形状、峰面积大小及出现最高峰时的温度Tm值，均与固体酸的表面性质有关。低温脱附中心与弱酸位相对应；低温脱附中心与弱酸位相对应；高温脱附中心与强酸位相对应 4.2.2分子筛的结构构型 4.2.2分子筛的结构构型四面体; 多元环; 分子筛的第一结构层次- TO4四面体;分子筛的第二结构层次- 多元环;分子筛的第三结构多面体和笼; 层次-多面体和笼; A型分子筛①晶体结构骨架：笼的6 桥相互联结(联结处形成γ骨架：β笼的6个四元环通过氧桥相互联结(联结处形成γ笼）主晶穴(孔穴) 笼和12 12个笼围成的一个α，（最大窗孔八元环，孔径4.2 最大窗孔：4.2?）主晶穴(孔穴)：8个β笼和12个γ笼围成的一个α笼，（最大窗孔：八元环，孔径4.2 ）型分子筛的晶胞化学组成式②A型分子筛的晶胞化学组成式 4.2.3分子筛的催化性能与调变 4.2.3分子筛的催化性能与调变分子筛酸位的形成与其本征催化性能分子筛表面酸性的来源如下四个方面：分子筛表面酸性的来源如下四个方面：分子筛表面上的OH基显酸位中心；骨架外铝离子会强化酸位，形成L酸中心；OH基显酸位中心1分子筛表面上的OH基显酸位中心；2骨架外铝离子会强化酸位，形成L酸中心；3多价阳离子也可能产生OH基显酸位中心；OH基显酸位中心子也可能产生OH基显酸位中心；4过渡金属离子还原可能形成酸位中心 4.3 4.3各类催化剂及其催化作用金属催化剂的类型: 1) 金属催化剂的类型: 块状金属催化剂电解银催化剂、融铁催化剂、如：电解银催化剂、融铁催化剂、铂网催化剂等2) 分散或负载型的金属催化剂重整催化剂、加氢催化剂等；Pt-Re/η如：Pt-Re/ -Al2O3重整催化剂、Ni/Al2O3加氢催化剂等；3) 合金催化剂Cu-Ni合金加氢催化剂等合金加氢催化剂等金属互化物催化剂4) 如：Cu-Ni合金加氢催化剂等金属互化物催化剂可催化合成气转化成烃，是二十世纪70年代初开发的一类新型催化剂，70年代初开发的一类新型催化剂如：LaNi5可催化合成气转化成烃，是二十世纪70年代初开发的一类新型催化剂，也是磁性材料，是氢的贮存器；材料，是氢的贮存器；5) 金属簇状物催化剂烯烃氢醛化制羰基化合物的多核Fe 催化剂等，至少要有2个以上的金属原子，如：烯烃氢醛化制羰基化合物的多核Fe3(CO)12催化剂等，至少要有2个以上的金属原子，以满足催化活化引发所必需。满足催化活化引发所必需。金属化学键理论研究金属化学键的理论方法有三种：研究金属化学键的理论方法有三种：能带理论价键理论配位场理论d带空穴与催化活性过渡金属的d能带中某些能级未被充满称为“d带空穴”. 中某些能级未被充满，过渡金属的d能带中某些能级未被充满，称为d带空穴. 从催化反应的角度看，带空穴的存在，从催化反应的角度看，d带空穴的存在，使金属有从外界接受电子和吸附物种并与之成键的能力。能力。带空穴越多可供反应物电子配位的数目越多；带空穴也不是越多时，d带空穴越多可供反应物电子配位的数目越多；但d带空穴也不是越多时，金属的催化活性就越大，过多时可能造成吸附太强，--过多时可能造成吸附太强不利于催化反应；不利于催化反应；主要从相匹配来考虑d带空穴数目。就越大，过多时可能造成吸附太强，-主要从相匹配来考虑d带空穴数目。特性百分数，--是指在成键轨道包括空轨道) 是指在成键轨道( 轨道所占的百分数；d特性百分数，--是指在成键轨道(包括空轨道)中，d轨道所占的百分数；以符号d%表示它是关联金属催化活性和其它物性的一个特性参数。表示。d%表示。它是关联金属催化活性和其它物性的一个特性参数。金属的d%越大，相应的d能带中的电子填充越多，空穴越少。d%与d%越大金属的d%越大，相应的d能带中的电子填充越多，d空穴越少。d%与d带空穴是从两不同角度反映金属电子结构的参量，且是相反的电子结构表征。个不同角度反映金属电子结构的参量，且是相反的电子结构表征。它们分别与金属催化剂的化学吸附和催化活性有某种关联。就金属加氢催化剂而言，d%在催化剂的化学吸附和催化活性有某种关联。就金属加氢催化剂而言，d%在40%~ 50% 之间为宜。之间为宜。d%与催化活性d%与催化活性d特性百分数是一个经验参量。实验证明，过渡金属
催化剂对某些反应的催化活性与其d%有特性百分数是一个经验参量。实验证明，过渡金属催化剂对某些反应的催化活性与其d%有d% 一定关系。一定关系。实验测出，不同金属催化同位素交换反应的速率常数与对应金属的d%有较好的线性关系。d%有较好的线性关系实验测出，不同金属催化同位素交换反应的速率常数与对应金属的d%有较好的线性关系。4.4半导体的能带结构及其催化活性 4.4半导体的能带结构及其催化活性型半导体(Negative n-型半导体(Negative type semiconductor) 型半导体，指依靠与金属原子结合的电子导电的半导体故又称电子型半导体；的半导体，n-型半导体，指依靠与金属原子结合的电子导电的半导体，故又称电子型半导体；2+ 存在Zn 过剩，处于晶格的间隙中；型半导体金属氧化物属非计量化合物。如非计量ZnO 存在Zn 过剩，处于晶格的间隙中；n-型半导体金属氧化物属非计量化合物。如非计量ZnO1-x，2+ 2+ 由于晶格要保持电中性，过剩的Zn 离子拉住一个电子在附近，形成eZn 由于晶格要保持电中性，过剩的Zn 离子拉住一个电子在附近，形成eZn ，在靠近空带附近2+ 形成一附加能级，该电子可以认为是施主，所在的能级称为施主能级；温度升高时，形成一附加能级，该电子可以认为是施主，所在的能级称为施主能级；温度升高时，eZn 拉住的电子释放出来，跃迁到空带，拉住的电子释放出来，跃迁到空带，形成导带n-型半导体生成条件非化学计量比化合物中含有过量的金属原子或掺杂低价正离子可生成n型半导体；1) 非化学计量比化合物中含有过量的金属原子或掺杂低价正离子可生成n型半导体；氧缺位；2) 氧缺位；高价离子取代晶格中的正离子；3) 高价离子取代晶格中的正离子；4) 引入电负性小的原子型半导体的有ZnO ZnO、CdO、CuO等在空气中受热时失去氧( 属n-型半导体的有ZnO、Fe2O3、TiO2、CdO、V2O5、CrO3、CuO等，在空气中受热时失去氧(留下电子) 阳离子氧化数降低，下电子)，阳离子氧化数降低，直至变成原子态型半导体(Positive p-型半导体(Positive type semiconductor) 型半导体，指依靠晶格中正离子空穴传递而导电的半导体，故又称空穴型半导体；p-型半导体，指依靠晶格中正离子空穴传递而导电的半导体，故又称空穴型半导体；缺正离子造成非计量性，型半导体金属氧化物亦属非计量化合物。如非计量NiO 缺正离子造成非计量性，p-型半导体金属氧化物亦属非计量化合物。如非计量NiO1+x，2+⊕形成阳离子空穴为了保持电中性，在空穴附近有两个Ni2+变成Ni2+⊕可看作Ni2+ 阳离子空穴；形成阳离子空穴；为了保持电中性，在空穴附近有两个Ni 变成Ni ，可看作Ni 束缚一个正电空穴，在价带附近形成一个附加能级该正电空穴可看作是受主，缚一个正电空穴，在价带附近形成一个附加能级，该正电空穴可看作是受主，所在能级称为受主能级；温度升高时正电空穴变成自由空穴，在固体表面迁移，能级称为受主能级；温度升高时正电空穴变成自由空穴，在固体表面迁移，是NiO1+x 导电的来源p-型半导体生成条件非化学计量比氧化物中出现正离子缺位；a) 非化学计量比氧化物中出现正离子缺位；用低价正电离子取代晶格中正离子；b) 用低价正电离子取代晶格中正离子；c) 向晶格掺入电负性大的间隙原子型半导体的有NiO CoO、NiO、PbO、在空气中受热获得氧(电子转移到氧) 属p-型半导体的有NiO、CoO、Cu2O、PbO、Cr2O3等，在空气中受热获得氧(电子转移到氧)，阳离子氧化数升高，阳离子氧化数升高，造成晶格中正离子缺位逸出功( ) 逸出功(Φ) 电子的逸出功Φ, 电子克服原子核的束缚，电子的逸出功, 电子克服原子核的束缚，从材料表面逃逸至外界变成自由电子时所需的最小能量；小能量；级是物质基态时电子排布的最高能级，到导带顶部的能量差就是逸出功ΦEf 能级是物质基态时电子排布的最高能级，故从Ef 到导带顶部的能量差就是逸出功。半导体催化剂的活性调变方法---掺半导体催化剂的活性调变方法--掺络合催化，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络合催化，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催化剂在反应过程中对反应物起络合作用的过程9.1.1 沉淀法制备工业催化剂沉淀法是借助沉淀反应，用沉淀剂(如碱类物质)将可溶性的催
化剂组分( 沉淀法是借助沉淀反应，用沉淀剂(如碱类物质)将可溶性的催化剂组分(金属盐类的水溶转化为难溶化合物，再经过滤、洗涤、干燥、焙烧、成型等工序制得成品催化剂。液)转化为难溶化合物，再经过滤、洗涤、干燥、焙烧、成型等工序制得成品催化剂。沉淀剂的选择1) 生产中常用的沉淀剂有：生产中常用的沉淀剂有：NaOH、碳酸盐：(NH 碱类：H 碱类：NH3·H2O、NaOH、KOH 碳酸盐：Na2CO3、(NH4)2CO3、CO2 有机酸：乙酸、草酸(比较理想但贵)最常用的是NH H 有机酸：乙酸、草酸(比较理想但贵)最常用的是NH3·H2O 和(NH4)2CO3 2) 沉淀剂的溶解度要大提高阴离子的浓度，使金属离子沉淀完全；被沉淀物吸附的量少，提高阴离子的浓度，使金属离子沉淀完全；被沉淀物吸附的量少，洗涤脱除容易3) 形成的沉淀物溶解度要小沉淀反应更完全，沉淀反应更完全，可节省贵金属用量4) 形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤尽量选用能生成晶型沉淀的沉淀剂5) 沉淀剂必须无毒，不应造成环境污染沉淀剂必须无毒，均匀沉淀法与共沉淀法 1. 均匀沉淀法使待沉淀溶液与沉淀剂母体充分混合，造成均匀的体系，再调节温度，使待沉淀溶液与沉淀剂母体充分混合，造成均匀的体系，再调节温度，使沉淀剂母体加热分解为沉淀剂，从而使金属离子产生均匀沉淀分解为沉淀剂，从而使金属离子产生均匀沉淀 2. 共沉淀法指将含有两种可两种以上金属离子的混合溶液与一种沉淀剂作用，指将含有两种可两种以上金属离子的混合溶液与一种沉淀剂作用，同时形成含有几种金属组分的沉淀物的沉淀法共沉淀的特点1) 几个组分同时沉淀2) 各组分间达到分子级的均匀混合3) 在热处理（煅烧）时可加速组分间的固相反应在热处理（煅烧）9.1.2 浸渍法制备工业催化剂浸渍法是将载体浸泡在活性组分( 助催化剂组分)的可溶性化合物溶液中，浸渍法是将载体浸泡在活性组分(主、助催化剂组分)的可溶性化合物溶液中，接触一定的时间后除去过剩(如果有)的溶液，再经干燥、焙烧和活化，时间后除去过剩(如果有)的溶液，再经干燥、焙烧和活化，即可制得催化剂浸渍法的一般原理i. 活性组份在载体表面上的吸附ii. 毛细管压力使液体渗透到载体空隙内部9.1.3 混合法制备工业催化剂混合法原理将组成催化剂的各种组分（活性组分、助催化剂、载体或黏结剂、润滑剂、造孔剂等）将组成催化剂的各种组分（活性组分、助催化剂、载体或黏结剂、润滑剂、造孔剂等）以粉状粒子的形态在球磨机或碾合机内边磨细边混合，使各组分粒子尽可能均匀分散，粉状粒子的形态在球磨机或碾合机内边磨细边混合，使各组分粒子尽可能均匀分散，再成型为成品催化剂干混法实例，锌锰系脱硫催化剂（合成氨厂的原料气净化，干混法实例，锌锰系脱硫催化剂（合成氨厂的原料气净化，脱除其中所含的有机硫化物湿混法实例，固体磷酸催化剂（促进烯烃聚合、异构化、水合、烯烃烷基化、醇类脱水）湿混法实例，固体磷酸催化剂（促进烯烃聚合、异构化、水合、烯烃烷基化、醇类脱水）9.1.4 离子交换法制备工业催化剂离子交换法，利用载体表面可进行交换的离子，离子交换法，利用载体表面可进行交换的离子，通过离子交换将活性组分(通常是阳离子交换)交换到载体上，再经过洗涤干燥、焙烧、还原等，过洗涤、交换)交换到载体上，再经过洗涤、干燥、焙烧、还原等，最后成型为产品催化剂催化剂的使用、催化剂的使用、失活与再生.1 催化剂在使用中的变化 2 催化剂的失活1) 中毒2) 积碳催化剂在使用过程中，逐渐在表面上沉积一层炭质化合物，减少了可利用的表面积，催化剂在使用过程中，逐渐在表面上沉积一层炭质化合物，减少了可利用的表面积，引起催化剂活性衰退的现象；催化剂活性衰退的现象；也可看作是副产物的毒化作用3) 烧结、挥发与剥落烧结、 3.催化剂的再生 3.催化剂的再生工业上常用的再生方法有以下几种：工业上常用的再生方法有以下几种：⑴蒸汽处理⑵空气处理通入H ⑶通入H2 或不含毒物的还原性气体⑷用酸或碱溶液处理10.1.1 催化剂设计的总体考虑11.1 11.1催化剂活性测试的基本概念11.1催化剂活性测试的基本概念催化剂活性测 1.评价催化剂活性的一般参量 1.评价催化剂活性的一般参量在给定的反应温度下原料达到的转化率；①在给定的反应温度下原料达到的转化率；原料达到给定转化程
度所需的温度；②原料达到给定转化程度所需的温度；在给定条件下的总反应速率；③在给定条件下的总反应速率；在特定温度下对于给定转化率所需的空速；④在特定温度下对于给定转化率所需的空速；⑤由体系的试验研究所推导的动力学参数影响催化剂活性测定的因素催化剂颗粒直径与反应管直径的关系为消除气流的管壁效应和床层的过热，反应管直径(d 和催化剂颗粒直径(d 之比应为: 为消除气流的管壁效应和床层的过热，反应管直径(dT)和催化剂颗粒直径(dg)之比应为: 6 < d d T g < 12 管壁效应，指靠近器壁的空间结构与其他部分有很大差别，器壁处的流动状况、传质、管壁效应，指靠近器壁的空间结构与其他部分有很大差别，器壁处的流动状况、传质、传热状况与主流体中也有很大差别(通常近反应器壁除的局部空隙率大造成流速分布不均。器壁除的局部空隙率大，热状况与主流体中也有很大差别(通常近反应器壁除的局部空隙率大，造成流速分布不均。特别是对小管径反应器而言）特别是对小管径反应器而言）外扩散限制的消除: 外扩散限制的消除: 检查是否存在外扩散影响的试验(p249 (p249，111. 检查是否存在外扩散影响的试验(p249，图11-14 避免外扩散影响的措施，使流体处于湍流状态(搅拌，增大流体流速等) 2. 避免外扩散影响的措施，使流体处于湍流状态(搅拌，增大流体流速等) 内表面利用率与内扩散限制的消除内表面利用率或效率因子η内表面利用率或效率因子观测到的反应速率rp η= < 1 本征反应速率rs Thiele模数( 描述反应速率与扩散速率的相对关系，也揭示催化剂颗粒大小、Thiele模数(hs)，描述反应速率与扩散速率的相对关系，也揭示催化剂颗粒大小、模数颗粒密度、颗粒密度、比表面积等宏观物性对扩散速率的影响的物理参量hs = d 3 ks rD 内表面利用率低，内扩散限制显著；d大、小、ks大，hs大，内表面利用率低，内扩散限制显著；内表面利用率高利用率高，d小、大、ks小，hs小，内表面利用率高，内扩散限制微弱消除内扩散影响的措施，减小催化剂颗粒的粒径，消除内扩散影响的措施，减小催化剂颗粒的粒径，或增大催化剂颗粒的内径催化剂的表面积及其测定 1 表面积与活性一般而言，表面积愈大，催化剂的活性愈高，一般而言，表面积愈大，催化剂的活性愈高，故常把催化剂做粉末或分散在表面积较大的载体上 2. 比表面积及其测定原理比表面积(Specific Area)，指单位质量或单位体积固体的表面积，常用1g 1g固体的比表面积(Specific Surface Area)，指单位质量或单位体积固体的表面积，常用1g固体的总表面积表示；其大小与颗粒的粒径及形状、表面缺陷及孔结构密切相关；总表面积表示；其大小与颗粒的粒径及形状、表面缺陷及孔结构密切相关；常用测定方法有化学吸附法和物理吸附法单点法比表面积和Langmuir 比表面积之间，c)很小斜率(c-1)/(Vmc) 很小，(c斜率(c 1）N2 作吸附质时，公式中的常数c 值在50~200 之间，以作吸附质时，BET 截距1/(Vmc)很小，的一实验点和原点连成直线，近似等于1/Vm，把p/p0= 0.2~0.25 的一实验点和原点连成直线，由斜率的倒数计算Vm，称单点法，单点法，测出的比表面积称为单点比表面积2）对于微孔(d<2.5nm)的物理吸附，可使用Langmuir等温方程式来描述，利用Langmuir方对于微孔(d<2.5nm)的物理吸附，可使用Langmuir等温方程式来描述，利用Langmuir方(d<2.5nm)的物理吸附Langmuir等温方程式来描述Langmuir p 1 = V Vm K 程式+ p Vm S 求出单层饱和吸附量V 求出单层饱和吸附量Vm，再根据g = NA m V m 22400 W (m 2 /g) 求出该微孔的比表面积，即为Langmuir比表面积求出该微孔的比表面积，即为Langmuir比表面积Langmuir 催化剂的密度测定其大小反映出催化剂的孔结构与活性组成、晶相组成之间的关系；其大小反映出催化剂的孔结构与活性组成、晶相组成之间的关系；一般催化剂的空体积越密度越小；催化剂组分中重金属含量越高，则密度越大；载体的晶相组成不同，大，密度越小；催化剂组分中重金属含量越高，则密度越大；载体的晶相组成不同，密度也不同。也不同。堆密度，用量筒测量催化剂的体积时，①堆密度，用量筒测量催化剂的体积时，所得到的密度V 堆= V 隙+ V 孔+ V 真ρ堆= m m = V堆V隙+ V 孔+ V 真颗粒密度，单粒催化剂的质( 量与其几何体积之比；②颗
粒密度，单粒催化剂的质(重)量与其几何体积之比；单粒催化剂的几何体积很难准确地测定，常取一定堆体积V 的催化剂精确地测量颗粒间的空隙V 很难准确地测定，常取一定堆体积V堆的催化剂精确地测量颗粒间的空隙V隙后，换算求得，再计算ρ求得，再计算颗ρ颗= V 堆m ? V = 隙V 孔m + V 真真密度，当测量的体积仅仅是催化剂的实际固体骨架的体积时，③真密度，当测量的体积仅仅是催化剂的实际固体骨架的体积时，测得的密度又（称为骨架密度）称为骨架密度）ρ真= m V 真比孔容、孔隙率、比孔容、孔隙率、平均孔半径和孔长比孔容的测定，①比孔容的测定，每克催化剂颗粒内所有孔的体积总和称为比孔体积或比孔容V 比孔容= 1 ρ? 1 颗ρ真孔隙率的测定，每克催化剂内孔体积与催化剂颗粒体积( ②孔隙率的测定，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，表示体积)之比，以θ表示 1 θ= ρ? 颗1 颗ρ真1 ρ= V 比孔容? ρ颗③平均孔半径和平均孔长的简化计算催化剂颗粒的简化模型，每颗催化剂具有n 个圆柱形孔，催化剂颗粒的简化模型，每颗催化剂具有np个圆柱形孔，每个孔的平均长度为孔的平均孔半径为，则有，r = 2 V S g g L = V S p x n P θ? S x ? S = 4 π? V g2 2 g 其中，比孔容，比表面积，颗粒的总几何体积，其中，Vg—比孔容，Sg—比表面积，Vp—颗粒的总几何体积，Sx—颗粒的几何表面积比孔容比表面积颗粒的总几何体积颗粒的几何表面积孔隙分布，孔隙分布，指催化剂的孔体积随孔径的变化孔隙分布的测定方法气体吸附法，以毛细管凝聚理论为基础①气体吸附法，以毛细管凝聚理论为基础r p = r K + t = ? 2 σV RT ln( L cos p / ? p 0 ) + t 压汞法，测大孔孔径分布和孔径4nm 4nm以上的中孔孔径分布②压汞法，测大孔孔径分布和孔径4nm以上的中孔孔径分布r = ? 2σcos p ? 催化剂机械强度的测定抗压强度，抗压强度，对被测催化剂均匀施加压力直至颗粒粒片被压碎为止前所能承受的最大压力或负荷, 负荷,或称压碎强度(1)单颗粒压碎强度由正、单颗粒压碎强度，(1)单颗粒压碎强度，由正、侧压压碎强度试验或刀刃压碎强度试验测得(2)堆积压碎强度堆积压碎强度，(2)堆积压碎强度，以某压力下一定量催化剂的破碎率表示工业催化剂寿命的考察影响催化剂寿命的因素: 影响催化剂寿命的因素: 1)热稳定性的影响2)化学稳定性的影响热稳定性的影响；1)热稳定性的影响；2)化学稳定性的影响催化剂中毒或被污染的影响；3) 催化剂中毒或被污染的影响；4）催化剂力学性能的影响
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第一章催化剂基本知识1、名词解释 （1）活性：催化剂使原料转化的速率，工业生产上常以每单位容积(或质量)催化剂在单位时间内转化原料反应物的数量来表示，如每立方米催化剂在每小时内能使原料转化的千克数。 （2）选择性：目的产物在总产物中的比例，实质上是反应系统中目的反应与副反应间反应速度竞争的表现。 （3）寿命：指催化剂的有效使用期限。 （4）均相催化反应：催化剂与反应物同处于一均匀物相中的催化作用。 （5）氧化还原型机理的催化反应：催化剂与反应物分子间发生单个电子的转移，从而形成活性物种。 （6）络合催化机理的反应：反应物分子与催化剂间配位作用而使反应物分子活化。（7）（额外补充）什么是络合催化剂答：一般是过渡金属络合物、过渡金属有机化合物。 （8）反应途径：反应物发生化学反应生成产物的路径。 （9）催化循环：催化剂参与了反应过程，但经历了几个反应组成的循环过程后，催化剂又恢复到初始态，反应物变成产物，此循环过程为催化循环。
（10）线速度：反应气体在反应条件下，通过催化床层自由体积的的速率。 （11）空白试验：在反应条件下，不填充催化床，通入原料气，检查有无壁效应，是否存在非催化反应。 （12）催化剂颗粒的等价直径：催化剂颗粒是不规则的，如果把催化剂颗粒等效成球体，那么该球体的直径就是等价直径。 （13）接触时间：在反应条件下的反应气体，通过催化剂层中的自由空间所需要的时间。（14）初级离子：内部具有紧密结构的原始粒子。 （15）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。 2.叙述催化作用的基本特征，并说明催化剂参加反应后为什么会改变反应速度 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。 催化剂之所以能够加速化学反应趋于热力学平衡点，是由于它为反应物分子提供了一条轻易进行的反应途径。 3.从反应途径说明什么是催化循环
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 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
、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。
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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。
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
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
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
工业催化试卷答案整理 一，催化剂载体的功能？1.提供有效的表面和适宜的孔结构2增强催化剂的机械强度3改善催化剂的传导性4减少活性组分的含量5载体提供附加的活性中心6活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用。 二，工业催化剂的一般要求是什么？1具有高活性和选择性2稳定性好3环境友好和自然界的相容性。 三，络合催化剂有几个关键的基元反应？1配位不饱和与氧化加成反应2穿插反应3，B—氢转移反应4配位体解离和配位体交换反应 四，工业催化剂的制备方法有：沉淀法，浸渍法，混捏法，离子交换法，熔融法等。 常用是沉淀法，浸渍法，混捏法。 五，酶催化的特征为：酶是一种生物催化剂⑴酶具有化学催化的一般特征①不变性，催化剂只能加速催化剂反应的进行，但在反应前后，催化剂本身保持不变②可逆性，催化剂能以相同的效果加速正逆反应的进行，即催化剂只能加速化学平衡的到达，但不能改变化学平衡状态和平衡常数，催化剂只能加速热力学上可以实现的反应③选择性，催化剂能有选择的加速某个反应，从而提高目的产物的收率。⑵酶与一般催化剂比较具有以下特点①催化活性极高，对同一反应酶催化比一般化学催化效率高10～6-10～13倍②极高的催化专一性，酶只能加速一种底物或一些
结构相似的底物的化学反应。③催化反应条件很温和。酶催化可在常温常压和中性PH介质环境下进行。 ㈠催化作用的定义及特征？催化作用：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。这种作用称为催化作用。涉及催化剂的反应称为催化反应。催化作用的特征：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③催化剂对反应具有选择性④催化剂具有一定的寿命 ㈡催化助剂的种类？催化助剂是催化剂中具有提高催化剂活性、选择性、改善催化剂耐热性、抗毒性、机械强度和寿命等性能的组分。助催化剂本身并无催化活性，但只要在催化剂中添加少量的助催化剂即可显著改善催化剂的性能。 催化助剂有：结构助催化剂，电子助催化剂，晶格缺陷助催化剂，选择性助催化剂，扩散助催化剂等 （三）分子筛催化剂的择形催化特性？1.反应物的择形催化2.产物的择形催化3.过滤状态限制的择形催化4.分子交通控制的择形催化 （四）影响酶催化反应的因素是什么？一、温度对酶促的影响，温度对酶催化作用的影响体现于两个方面1）与一般的化学反应相同，在一定的温度范围内，酶促反应速率随着温度的升高而加快，一般每升高10度，反应速率提高1-2倍2）酶是蛋白质，
1.1、论述催化剂是如何加速反应速率的？ 催化剂可使化学反应物在不改变的情况下，经由只需较少活化能的路径来进行化学反应。因而加快了反应速率。 1.2、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) 实际上催化剂并不能无限期地使用，在长期受热和化学、物理作用下，会发生不可逆的变化，这将导致催化剂活性下降，最终导致催化剂失活。 1.3、说明催化剂为什么不能改变平衡反应的平衡位置？ 对于给定的反应，在已知条件下，其催化和非催化过程的-△G r值是相同的，即Kf值是相同的，所以平衡位置没有改变。 另一种答案：化学平衡是由热力学决定的，?G = ? RT ln k p ，其中kp 为反应的平衡常数，?G 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?G 值，它只能加速达到平衡所需的时间，而不能移动平衡点。 1.4、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。、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= ,催化剂可以以相同的比例加速正、逆反应的速率常数。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。 2.1、通常固体催化剂有哪几个部分组成的？通常估计催化剂由活性组分、载体和助催化剂三个部分组成。 （1）载体：载体是催化剂活性组分的分散剂、黏合物或支撑体，是负载活性组分的骨架。（2）助催化剂：本身没有活性或者活性很小，但加入到催化剂中后，可以改变催化剂的化学组成、化学结构、离子价态、酸碱性、晶格结构、表面结构、孔结构、分散状态、机械强度等，从而提高催化剂的活性、选择性、稳定性和寿命。 2.2、在甲烷催化氧化偶联反应研究中，如果反应物进料为甲烷和氧气，反应产物经气相色谱分析结果mol % 、在甲烷催化氧化偶联反应研究中，如果反应物进料为甲烷和氧气，反应产物经气相色谱分析结果组成如下：组成如下：CH4 20%、C2H4 30%、C2H6 20% 、CO2 20% 、CO 10% 。不考虑反应过程中的积碳问、、试计算（）甲烷的转化率；（2）题。试计算（1）甲烷的转化率；）乙烯的选择性。（乙烯的选择性。解：设产物以100mol计（1）x（转化率）= 30 × 2 + 20 ×2 + 20 × 1 + 10 ×1 ×100% = 88.67% 20 ×1 + 30 ×2 + 20 ×2 + 20 ×1 + 10 ×1 30 ×2 （2）s（选择性）= ×100% = 46.15% 30 ×2 + 20 ×2 + 20 × 1 + 10 × 1 2.3、试说明催化剂稳定性与寿命的区别与联系。、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。 3.1、多相催化反应通常包括哪个连续的步骤？、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
第一章催化剂基本知识 1、名词解释 （1）活性:催化剂使原料转化得速率,工业生产上常以每单位容积(或质量)催化剂在单位时间内转化原料反应物得数量来表示,如每立方米催化剂在每小时内能使原料转化得千克数。 （2）选择性:目得产物在总产物中得比例,实质上就是反应系统中目得反应与副反应间反应速度竞争得表现。 （3）寿命:指催化剂得有效使用期限。 （4）均相催化反应:催化剂与反应物同处于一均匀物相中得催化作用。 （5）氧化还原型机理得催化反应:催化剂与反应物分子间发生单个电子得转移,从而形成活性物种。 （6）络合催化机理得反应:反应物分子与催化剂间配位作用而使反应物分子活化。 （7）(额外补充)什么就是络合催化剂？答:一般就是过渡金属络合物、过渡金属有机化合物。 （8）反应途径:反应物发生化学反应生成产物得路径。 （9）催化循环:催化剂参与了反应过程,但经历了几个反应组成得循环过程后,催化剂又恢复到初始态,反应物变成产物,此循环过程为催化循环。 （10）线速度:反应气体在反应条件下,通过催化床层自由体积得得速率。 （11）空白试验:在反应条件下,不填充催化床,通入原料气,检查有无壁效应,就是否存在非催化反应。 （12）催化剂颗粒得等价直径:催化剂颗粒就是不规则得,如果把催化剂颗粒等效成球体,那么该球体得直径就就是等价直径。 （13）接触时间:在反应条件下得反应气体,通过催化剂层中得自由空间所需要得时间。 （14）初级离子:内部具有紧密结构得原始粒子。 （15）次级粒子:初级粒子以较弱得附着力聚集而成-----造成固体催化剂得细孔。 2.叙述催化作用得基本特征,并说明催化剂参加反应后为什么会改变反应速度？ ①催化剂只能加速热力学上可以进行得反应,而不能加速热力学上无法进行得反应。 ②催化剂只能加速反应趋于平衡,而不能改变平衡得位置(平衡常数)。 ③催化剂对反应具有选择性。 ④催化剂得寿命。 催化剂之所以能够加速化学反应趋于热力学平衡点,就是由于它为反应物分子提供了一条轻易进行得反应途径。 3.从反应途径说明什么就是催化循环？ 催化剂就是一种化学物质,她借助于反应物间得相互作用而起催化作用,在完成催化得一次反应后,又恢复到原来得化学状态,因而能循环不断地起催化作用。催化剂暂时得介入反应,在反应物系得始态与终态间架起了新得通道,从
1.1、论述催化剂是如何加速反应速率的？催化剂可使化学反应物在不改变的情况下，经由只需较少活化能的路径来进行化学反应。 因而加快了反应速率。 1.2、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）实际上催化剂并不能无限期地使用，在长期受热和化学、物理作用下，会发生不可逆的变化，这将导致催化剂活性下降，最终导致催化剂失活。 1.3、说明催化剂为什么不能改变平衡反应的平衡位置？ 对于给定的反应，在已知条件下，其催化和非催化过程的-△ G r值是相同的，即Kf值是相同的，所以平衡位置没有改变。 另一种答案：化学平衡是由热力学决定的，?G = ? RT ln k p ，其中kp 为反应的平衡常 数，?G 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?G 值，它只能加速达到平衡所需的时间，而不能移动平衡点。 1.4、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。、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= , 催化剂可以以相同的比例加速正、逆反应的速率常数。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。 2.1、通常固体催化剂有哪几个部分组成的？通常估计催化剂由活性组分、载体和助催化剂三个部分组成。 （1）载体：载体是催化剂活性组分的分散剂、黏合物或支撑体，是负载活性组分的骨架。（2）助催化剂：本身没有活性或者活性很小，但加入到催化剂中后，可以改变催化剂的化学组成、化学结构、离子价态、酸碱性、晶格结构、表面结构、孔结构、分散状态、机械强度等，从而提高催化剂的活性、选择性、稳定性和寿命。 2.2、在甲烷催化氧化偶联反应研究中，如果反应物进料为甲烷和氧气，反应产物经气相色谱分析结果mol % 、在甲烷催化氧化偶联反应研究中，如果反应物进料为甲烷和氧气，反应产物经气相色谱分析结果组成如下：组成如下：CH4 20%、C2H4 30%、C2H6 20% 、CO2 20% 、CO 10% 。不考虑反应过程中的积碳问、、试计算（）甲烷的转化率；（2）题。试计算（1）甲烷的转化率；）乙烯的选择性。（乙烯的选择性。解：设产物以100mol 计（1）x（转化率）=30 X 2 + 20 X 2 + 20 X 1 + 10 X 1 X 100% =88.67% 20 X 1 + 30 X 2 + 20 X 2 + 20 X 1 + 10 X 1 30 X 2 （2）s （选择性）= X 100% = 46.15% 30 X 2 + 20 X 2 + 20 X 1 + 10 X 1 2.3、试说明催化剂稳定性与寿命的区别与联系。、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。 3.1、多相催化反应通常包括哪个连续的步骤？、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。 3.2、试比较物理吸附与化学吸附。、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
第一章催化剂基本知识1、名词解释 （1）活性：催化剂使原料转化的速率，工业生产上常以每单位容积(或质量)催化剂在单位时间内转化原料反应物的数量来表示，如每立方米催化剂在每小时内能使原料转化的千克数。 （2）选择性：目的产物在总产物中的比例，实质上是反应系统中目的反应与副反应间反应速度竞争的表现。 （3）寿命：指催化剂的有效使用期限。 （4）均相催化反应：催化剂与反应物同处于一均匀物相中的催化作用。 （5）氧化还原型机理的催化反应：催化剂与反应物分子间发生单个电子的转移，从而形成活性物种。 （6）络合催化机理的反应：反应物分子与催化剂间配位作用而使反应物分子活化。 （7）（额外补充）什么是络合催化剂？答：一般是过渡金属络合物、过渡金属有机化合物。 （8）反应途径：反应物发生化学反应生成产物的路径。 （9）催化循环：催化剂参与了反应过程，但经历了几个反应组成的循环过程后，催化剂又恢复到初始态，反应物变成产物，此循环过程为催化循环。 （10）线速度：反应气体在反应条件下，通过催化床层自由体积的的速率。（11）空白试验：在反应条件下，不填充催化床，通入原料气，检查有无壁效应，是否存在非催化反应。
（12）催化剂颗粒的等价直径：催化剂颗粒是不规则的，如果把催化剂颗粒等效成球体，那么该球体的直径就是等价直径。 （13）接触时间：在反应条件下的反应气体，通过催化剂层中的自由空间所需要的时间。 （14）初级离子：内部具有紧密结构的原始粒子。 （15）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。 2.叙述催化作用的基本特征，并说明催化剂参加反应后为什么会改变反应速度？ 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。 催化剂之所以能够加速化学反应趋于热力学平衡点，是由于它为反应物分子提供了一条轻易进行的反应途径。 3.从反应途径说明什么是催化循环？ 催化剂是一种化学物质，他借助于反应物间的相互作用而起催化作用，在完成催化的一次反应后，又恢复到原来的化学状态，因而能循环不断地起催化作用。催化剂暂时的介入反应，在反应物系的始态和终态间架起了新的通道，从而改变了反应的某种不稳定的活性中间络合物，后者再继续反应生成产物和恢复成原来的催化剂。这样不断循环起作用。