催化剂工程导论复习题库
一、名词解释
催化剂——一种物质，旧称触媒，它能够改变反应的速度而不改变反应的吉布斯自由焓变化，这种作用称催化作用。
载体——固体催化剂所特有的组分，起增大表面积，提高耐热性和机械强度的作用，有时还担当共催化剂或助催化剂的角色。
抑制剂——如果在主催化剂中添加少量的物质，能使前者的催化活性适当降低，甚至在必要时大幅度下降，则这种少量的物质称为抑制剂。（和助催作用相反）。均匀共沉淀法——是使待沉淀金属盐溶液与沉淀剂母体充分混合，预先造成一种十分均匀的体系，然后调节温度和时间，逐渐提高pH值，或者在体系中逐渐生成沉淀剂等方式，创造形成沉淀的条件，使沉淀缓慢进行，以制得颗粒十分均匀而且比较纯净的沉淀物。
陈化——沉淀在其形成之后发生的一切不可逆变化称为沉淀的陈化。
浸渍法——将载体浸泡在含有活性组分（注、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的溶液，再经过干燥、焙烧和活化，即可制得催化剂。
熔融法——是在高温条件下进行催化剂组分的熔合，使其成为均匀的混合体，合金固溶体或氧化物固体。适用于少数不得不经熔炼过程的催化剂，为的是要借助高温条件将各个组分熔炼成为均匀分布的混合物，甚至形成氧化物固溶体或合金固溶体。
离子交换法——借用离子交换剂作为载体，以阳离子的形式引入活性组分，制备高分散、大比表面积、均匀分布的附载型金属或金属离子催化剂。
机械强度——催化剂抗拒外力作用而不致发生破坏的能力。强度是任何固体催化剂的一项主要性能指标，它也是催化剂其他性能赖以发挥的基础。
寿命——指催化剂在使用条件下，维持一定活性水平的时间（单程寿命），或者每次活性下降后经再生而又恢复到许可活性水平的累计时间（总寿命）。寿命是对催化剂稳定性的总概括。
转化率——反应物A已转化的物质的量与反应物A起始的物质的量之比，以百分数表示。
空速——物料的流速（单位时间的体积或质量）除以催化剂的体积就是体积空速或是质量空速，单位s-1。
选择性——选择性=（所得目的产物的物质的量/已转化的某一关键反应物的物质的量）×100%。
收率——收率=（产物中某一类指定的物质总量/原料中对应于该类物质的总量）×100%。
单程收率（得率）：单程收率（得率）=（生成目的产物的质量的量/起始反应物的物质的量）×100%。
比表面积——单位质量催化剂多孔物质内外表面积的综合，简称比表面，单位为m2/g。
二、填空
催化剂是化学工业的基石。
当催化剂与反应物形成均一相时，这种催化反应称为均相反应。
催化剂和反应物均为气体时成为气相均相催化反应。
催化剂与反应物均为液相时则称为液相均相反应。
催化剂和反应物均为处于不同相时，反应称为多相催化反应。
气体反应物和固体催化剂组成的反应体系称为气-固多相催化反应。
按工艺与工程特点分类：催化剂可分为多相固体催化剂、均相配合物催化剂和酶催化剂等三大类。
主催化剂（活性组分）是起催化作用的根本性物质，没有它，就不存在催化作用。
共催化剂是能和主催化剂同时起作用的组分。
助催化剂是催化剂中具有提高主催化剂活性、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。
沉淀法的关键设备一般是沉淀槽，其结构如一般的带搅拌的釜式反应器。
多组分共沉淀法是将催化剂所需的两个或两个以上组分同时沉淀的一种方法。常用的沉淀剂：NH4OH，NH3，（NH4）2CO3，碱类、碳酸盐类、有机酸、铵盐等。
加料顺序有：顺加法、逆加法、并加法。
以洗涤液除去固态物料中杂质的操作常用的洗涤液是纯水，包括去离子水和蒸馏水。
干燥是固体物料的脱水过程，通常在60～200℃下的空气中进行，一般对化学结构没有影响。
影响还原操作的因素：还原温度、压力、还原气体组成和空速等。
压片成型适用于高压高流速固定床反应器。
挤条成型主要用于塑性好的泥状物料：铝胶、硅藻土、盐类和氢氧化物成型。油中成型主要用于生产高纯度氧化铝球，微球硅胶等。
转动成型主要用于产品机械强度不高，表面粗燥，形状规整。
一般而言，衡量一个催化剂的质量与效率，集中起来是活性、选择性和使用寿命这三个指标。
对于活性的表达方式，还有一种更直观的指标就是转化率，该指标使用更广泛。催化剂密度的大小反映出催化剂的孔结构与化学组成、晶相组成之间的关系。用量筒测量催化剂的体积，所得到的催化剂的密度称为堆密度。
三、判断题
1、催化剂能使反应按新的途径，通过一系列基元步骤进行，催化剂是其中的第一步反应物也是最后一步产物。
2、催化作用是一种化学作用。
3、光、电、热以及磁场等物理因素，虽然有时也能引发并加速化学反应，但其所应起的作用一般不能成为催化作用，而特殊的可以称为电催化和光催化作用等。
催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。
催化剂只能改变化学反应的速率，而不能改变化学平衡的位置。
催化剂不改变化学平衡，意味着对正方向有效的催化剂对反方向也有效。
苯乙烯聚合中所用引发剂——二叔丁基过氧化物，它在聚合过程中消失了，故不能称为催化剂。
干燥对催化剂的物理结构，特别是孔结构及机械强度会产生影响。
还原操作可以叫做活化，但是并非所有的活化操作都是还原操作。
还原吸热反应，提高温度有利于催化剂的彻底还原，反之，提高温度不利于还原。催化剂的评价一般在完全相同的操作条件下，比较不同催化剂的性能的差异；评价催化剂时改变催化剂不改变条件，动力学实验，改变条件不改变催化剂。对于一个选定反应器，改变待评价催化剂颗粒大小，测定其反应速率，如果不存在内扩散，其反应速率不变。
一般地说，催化剂孔体积越大，其密度越小。
催化剂组分中重金属含量越高，则密度越大；载体的晶相不同，密度也不同。在有内扩散阻力存在的情况下，催化剂的孔结构对复杂体系反映的选择性有直接的影响。
四、简答题
1、催化剂的基本特性有哪些？
答：（1）催化剂能够加快化学反应速率，但本身并不进入化学反应的计量；
（2）催化剂对反应具有选择性，即催化剂对反应类型、反应方向和产物结构具有选择性；
（3）催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应，而不能加速热力学上无法进行的反应；
（4）催化剂只能改变化学反应的速率，而不能改变化学平衡的位置；\
（5）催化剂不改变化学平衡，意味着对正方向有效的催化剂对反方向也有效。
2、多相固体催化剂的化学组成有哪些？
答：（1）主催化剂（活性组分）：是起催化作用的根本性物质，没有它，就不存在催化作用；
（2）共催化剂：是能和主催化剂同时起作用的组分；
（3）助催化剂：是催化剂中具有提高主催化剂活性、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；
（4）载体：是固体催化剂所特有的组分，起增大表面积，提高耐热性和机械强度的作用，有时还担当共催化剂或助催化剂的角色。与助催化剂不同：载体在催化剂中的含量远大于助催化剂；
（5）其他：稳定剂和抑制剂。
3、稳定剂的作用是什么？
答：从晶体结构的角度考虑，会导致结晶表面积减少的主要因素是由于相邻的较小的结晶的扩散、聚集而引起的结晶长大，像金属或金属氧化物以累简单的固体，如果它们是以细小的结晶形式存在，特别容易烧结。鉴于这种理由，当催化剂中活性组分是一种熔点较低的金属时，通常还应含有很多耐火材料的结晶，后者起着“间隔体”的作用。
4、固体非均相催化剂优点有哪些？
答：气液相产物易于固体催化剂相分离，满足其催化过程，仅需要简单的设备条件和有限的操作，催化剂耐热性好，因而易于控制，产物质量高。
固体非均相催化剂的缺点有哪些？
答：多相催化机理复杂，相间现象变得重要，扩散和吸收，吸附等所有因素，对反应速率起着重要的作用，表明反应机理分析困难，难以在实验室研究清楚。5、均相催化优点有哪些？
答：易于在实验室研究清楚，易于表征，由于均相配合物可溶于反应介质，分子
扩散于溶液中，不受相间扩散的影响，因而它的活性往往比多相催化剂高
6、催化本质是什么？
答：催化剂之所以具有催化活性，是由于它能够降低所催化反应的活化能，而催化剂之所以够降低所催化反应的活化能则又是由于在催化剂的存在下，改变了非催化反应得历程。
7、常用工业催化剂的制造方法有哪些？
答：常用工业催化剂的制造方法有沉淀法、浸渍法、混合法、熔融法和离子交换法等几种。
8、沉淀法又可分为哪几类？
答：沉淀法又可分为单组分沉淀法、多组分沉淀法、均匀共沉淀法、浸渍沉淀法和导晶沉淀法等几类方法。
9、选择沉淀剂的注意事项有哪些？
答：（1）尽可能使用易分解挥发的沉淀剂；
（2）形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤；
（3）沉淀剂的溶解度要大；
（4）形成的沉淀物溶解度要小；
（5）沉淀剂必须无毒，不应造成环境污染。
10、焙烧目的是什么？
答：焙烧的目的有3个：
（1）除去化学结合水和挥发性物质（CO2、NO2、NH3 等），使之转化成所需的化学成分和化学形态，气体逸出后在催化剂中留下空隙，使内表面增加；（2）通过控制焙烧温度，使基体物料向一定晶型或固溶体转变；
（3）在一定的气氛和温度条件下，通过再结晶与烧结过程，控制微晶粒的数目与晶粒大小，从控制催化剂的孔径和比表面等，控制其初活性，还可以提高机械强度。
11、浸渍法的优点有哪些？
答：（1）可以用既成外形与尺寸的载体，省去催化剂成型的步骤；
（2）可以选择合适的载体，提供催化剂所需物理结构特性（比表面积，孔半径。机械强度、热导率）；
（3）附载组分多数情况下仅仅分布在载体表面上，利用率高，用量少，成本低。
12、常用的浸渍方法有哪些？
答：（1）过量溶液浸渍法；（2）等体积浸渍法；（3）多次浸渍法；（4）浸渍沉淀法；（5）流化喷洒浸渍法；（6）蒸气相浸渍法。
13、离子交换法的特点是什么？
答：负载的活性组分分散度高，尤其适用于低含量，高利用率的贵金属催化剂的制备。能将小至0.3～4nm直径的微晶的贵金属粒子负载在载体上，而且分布均匀；在活性组分含量相同时，催化剂的活性和选择性比一般用浸渍法制备的催化剂要高。
14、成型方法种类有哪些？
答：成型方法有压片成型、挤条成型、喷雾成型、油中成型和转动成型等几种。
15、催化剂比表面积测试方法有哪些？
答：催化剂比表面积测试方法有经典的BET 法、容量法、重量法和气相色谱法等几种。
16、催化剂参考样品剖析的最终目的是什么？
答：通过化学分析和物力测试，推断催化剂参考样品的原料、配方、制备工艺主要制备条件；通过对催化活性、选择性、机械强度及其他性能的评价测试和表征，了解参考样品的基本性能特点，为待开发催化剂提供比较基准。
17、主催化剂的选择途径有几种？
答：从活性样本推断、从吸附和吸附热推断、从几何对应性推断、从电子态效应推断。
18、常用选助催化剂方法是什么？
答：将助催化剂引入主催化剂的晶体结构中，从而改变主催化剂阳离子的位置和价态，可以达到改变主催化剂的某些性质的目的；将助催化剂引入主催化剂的结构，形成固溶体（固体溶液），以改变主催化剂的性质或（和）稳定的主催化剂的高分散度。
19、结构性助催化剂选择原则是什么？
答：（1）要有较高的熔点，在使用条件下是稳定的，最好不易被还原成金属；（2）对于催化反应是惰性的，否则就可能改变催化剂的活性或选择性；
（3）结构性助催化剂应不与活性组分（助催化剂和调变性助催化剂）发生化学变化，如生成新的化合物或合金，则会使活性组分产生结构性中毒。
20、载体选择应考虑的因素有哪些？
答：两个方面因素。
化学方面：比活性，活性组分间的相互作用（涉及选择性、双功能催化剂），催化剂失活（稳定性、抗毒、抗烧结），和反应物或溶剂无相互作用等。
物理方面：比表面积（影响活性、活性组织分布）、孔隙率（影响传质传热）、颗粒尺寸与形状(涉及孔扩散、阻力降)、机械稳定性、热稳定性、堆密度（单反应器体积活性组分含量）、活性相稀释（避免热点）、可分离性（粉末催化剂过滤）等。
催化剂工程导论 一、定义题 1.什么是助催化剂？（P18） 助催化剂是催化剂中具有提高催化剂活性、选择性，改善催化剂的耐热性、抗毒性、机械程度和寿命等性能的成分。虽然助催化剂本身并无活性，但只要在催化剂中添加少量助催化剂，即可明显达到改进催化剂性能的目的。 2.什么是设备放大效应？ P133 随着催化剂制备规模由小试而中试，再由中试而工业化大生产，设备逐步增容，构造还可能变化，由此而带来制品质量的种种差异，可称之为设备的放大效应。 3.什么是比表面积？(p93) 催化剂比表面积指单位质量多孔物质内外表面积的总和，单位为/ g ,有时也简称比表面 4.什么是TGDTA? TG指的是热重分析，DTA指的是差热分析，TG和DTA一般是在一台仪器上，也就是热重-差热分析仪. 5.什么是过渡浸渍？ 这个自己找一下 二、判断题 1、用沉淀法制备催化剂，加料方式对催化剂性能影响不大。（×） 答案在p35：经验证明，在溶液浓度，温度，加料速度等其他条件完全相同的条件下，由于加料方式的不同，所得沉淀的性质也可能有很大差异，并进而使最终催化剂或载体的性质出现差异。 2、催化剂不参与化学过程。（×） 实质是参加了化学反应，经过一次化学循环后又恢复到原来的组成 3、工业催化剂载体都是多孔惰性物质。（×） 正确说法：工业催化剂载体多数是孔性惰性物质 4、起加速化学反应的物质是催化剂。（×） 起加速化学反应的物质也可能不是催化剂。答案在p13第一段第二段：催化剂是在化学方面起加速化学反应的作用，而像光、电子热以及磁场等物理因素有时也能引起并加速化学反应，但其所起的作用一般不被称为催化作用。根据定义：起催化作用的物质称为催化剂，知其不是催化剂。 5、合成氨催化剂中的Al2O3是电子型助催化剂。（×） 答案在P19 :它是结构型助催化剂。 三、选择题 1、双金属重整催化剂中，氧化铝作什么成分？（载体） 2、制备骨架镍催化剂应采用（热熔融法）P46~47 3、干燥温度范围（80~200℃），焙烧温度范围（≥600℃）P37 4、分子筛中择形性最好的是哪个？ZSM5 5、浸渍法制备多组分催化剂应采用（多次浸渍）P43 四、简答题 1 简述Dowden建议的催化剂设计程序。 答：靶反应——化学计量分析——热力学分析——分子反应机理——表面反应机理——反应通道——催化剂性质——催化剂材料——推荐的催化剂
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
催化裂解题库 填空： 1．主风机、气压机润滑油的化验周期为＿＿＿＿。 答案：半个月 2．再生烟气中控制指标为＿＿＿%。 答案：2—5% 3．联合装置区的废水全部采用＿＿＿＿的原则分流出装置。 答案：清污分流 10．催化裂解装置设计所用的原料是＿＿＿。 答案：直馏蜡油 11．沉降器藏量通常是通过调节＿＿＿＿来控制。 答案：待生滑阀开度 13．催化裂解装置再生器采用的型式为＿＿＿＿。 答案：烧焦管+床层 14．为了抑制重金属对催化剂的污染需加＿＿＿＿。 答案：钝化剂 15．余热锅炉发蒸汽时，需使用＿＿＿＿。 答案：除氧水 17．再生器内旋风分离器的作用是＿＿＿＿。 答案：回收烟气中的催化剂细粉 18．反应器提升管出口温度控制指标为＿＿＿＿。 答案：475--515℃ 19．再生器压力的控制指标为＿＿＿＿。 答案：0.14—0.245Mpa 22．催化裂解进料喷嘴有＿＿组。 答案：4 23．催化裂解进料喷嘴设在＿＿＿＿偏底部。 答案：提升管 24．装置污水有生活污水、含油污水、＿＿＿＿等。 答案：含硫污水 25．仪表自动控制系统包括＿＿＿＿，测量元件及变送器，调节器和＿＿＿＿。 答案：调节对象，执行机构 27．按仪表所用的能源来分，化工仪表分为＿＿＿＿、＿＿＿＿和液动仪表。 答案：气动，电动 30．原料油主要由＿＿、＿＿两种元素组成，此外还有少量的硫、氮及金属元素。 答案：碳，氢 32．催化裂解反应器有＿＿＿＿组旋风分离器。 答案：2 33．催化裂解再生器有＿＿组旋风分离器。 答案：8 38．以沸点范围不同将油品分成若干成份称为＿＿。 答案：馏份 43．裂解装置的主要产品有＿＿、＿＿、＿＿、＿＿、＿＿。
(单选题)1.催化剂失活的原因不包括下列哪项（）。 A: 玷污 B: 中毒 C: 变形 D: 积碳 正确答案: C (单选题)2.催化剂类型和牌号的选择的原则：催化剂的（）要与催化反应器的结构和操作工艺条件相适应，相匹配 A: 性能特长 B: 外观 C: 抗压性 D: 分子结构 正确答案: A (单选题)3.在稳定地工业装置上以小口径侧线引出部分工艺气体，至催化剂测流反应器，进行评价实验。反应后（）称为工业装置测流实验。 A: 气体返回原工业装置主流工艺气中继续使用 B: 直接废弃 C: 回收利用但不能用于原工业装置主流工艺气中 D: 洗涤之后再使用 正确答案: A (单选题)4.配合物催化剂的通式可以写成（） A: MnL B: MLn C: MnLm D: M2Ln 正确答案: B (单选题)5.抗压碎和（）是催化剂机械强度的测试方法 A: 抗磨损性能评价 B: 抗拉性 C: 延展性 D: 韧性 正确答案: A (单选题)6.配合物催化剂的通式可以写成（）。 A: MnL
B: MLn C: MnLm D: M2Ln 正确答案: B (单选题)7.催化剂寿命的三阶段正确顺序为（） A: 成熟、衰老、稳定 B: 衰老、成熟、稳定 C: 成熟、稳定、衰老 D: 衰老、稳定、成熟 正确答案: C (单选题)8.催化剂中毒的分类包括（） A: 暂时性的中毒 B: 永久性中毒 C: 暂时性的中毒和永久性中毒 D: 局部性中毒 正确答案: C (单选题)9.活化的逆操作是（）。 A: 钝化 B: 烧结 C: 积碳 D: 中毒 正确答案: A (单选题)10.转化率、选择性、收率三者的关系（） A: 收率=转化率*选择性 B: 收率=转化率/选择性 C: 收率=转化率+选择性 D: 收率=转化率-选择性 正确答案: A (单选题)11.金属键类型的催化剂属于以（）分类的催化剂A: 离子键 B: 配位键 C: 化学键 D: 氢键
第一章:催化剂 催化剂: 一类能够改变化学反应的速度，不改变热力学平衡，并不被明显消耗的物质。 正催化剂：能加快反应速度的Cat. 负催化剂：能减慢反应速度的Cat. 催化作用：是一种化学作用，是靠用量极少而本身不被明显消耗的一种叫催化剂的外加物质来加速或减慢化学反应速度的现象。 催化剂的基本特性：（1）只加速热力学可行的反应；（2）催化剂不影响平衡常数；(3)k 正与k 逆相同倍数增加（4）改变反应历程；（5）降低了反应活化能。 Arrhenius 方程: 催化剂好差的评价（价值）：重要性顺序：选择性＞寿命＞活性 (1) 催化剂的活性（activity ）(2) 催化剂的选择性（selectivity ） (3) 催化剂的寿命（lifetime ），可以分为三个部分，成熟期，稳定期和衰老期。(4) 催化剂的价格（cost ）(5) 催化剂的稳定性（stability ） 补偿效应:在用不同方法制备的催化剂上，研究一个给定的催化反应时，用Arrhenius 方程表示反应速率常数时，不同催化剂的指前因子A 和活化能E 是以彼此补偿的方式变化的，导致不同的催化剂在相同的温度和压力下的反应速率常数（或反应速率）为恒值。 工业催化剂着重考虑的问题： （1）活性(包括选择性)（2）稳定性（3）流体流动性（4）机械性质 多组分催化剂的成分： （1）活性组分（active components ）或称主催化剂（maincatalist ）；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 （support 或 carrier ）；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（promoter ）：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 催化剂的命名方式： 通常： 1、用“/” 来区分载体与活性组分，如：Ru/Al 2O 3，Pt/Al 2O 3，Pd/SiO 2，Au/C 。2、用“-”来区分各活性组分及助剂， Pt-Sn/Al 2O 3，Fe-Al 2O 3-K 2O 催化剂体系的分类： 1．按催化反应体系物象的均一性分类：（1）均相催化（homogeneous catalysis ），反应物和催化剂分子分散在同一相中。（2）多相催化，反应物和催化剂处于不同的相。(3)酶催化，介于均值催化和多相催化之间。酶催化剂小，可与反应物分子分散在一个相中；酶催化剂大，则足以涉及表面上有许多活性部位。 2.按催化剂的作用机理分类：（1）氧化还原，反应物分子与催化剂之间发生单电子的转移而使反应物分子中化学键进行均裂，从而形成了活性物种。（2）酸碱催化，反应物分子与催化剂之间发生电子对的转移而使反应物分子中化学键进行非均裂，从而形成了活性物种。（3）配位催化，反应物分子与催化剂之间形成配位键而使反应物分子活化。 3.按催化反应类别分类：（见课本39页）。按反应类别分类的好处是：① 便于比较同类型的反应共性； ② 已知催化剂试探同类型的另一个反应，是开发新催化剂的方法之一。 思考题 1. 什么是催化剂、催化作用及催化反应的补偿效应。【催化剂是一类能够改变化学反应的速度，不改变热力学平衡，并不被明显消耗的物质。催化作用：是一种化学作用，是靠用量极少而本身不被明显消耗的一种叫催化剂的外加物质来加速或减慢化学反应速度的现象。补偿效应:在用不同方法制备的催化剂上，研究一个给定的催化反应时，用Arrhenius 方程表示反应RT E Ae k /-=
化工导论内容答案解析(参考) 考试必备 1.化学工程与技术包括哪些二级学科？各学科的研究内容和方向都有哪些？ 二级学科：1.化学工程：化工热力学、传递过程原理、分离工程、化学反应工程、过程系统工程及其他学科分支。 2.化学工艺：研究化学品的合成机理、生产原理、产品开发、工艺实施过程及装备的设计与优化，所涉及的工业领域包括采用化学加工过程，生产石油及石油化工、煤化工、基本有机化工、无机化工、化工冶金和高分子化工产品的工业部分。 3.生物化工：研究有生物体或生物活性物质参与过程的基本理论和工程技术。研究方向有遗传工程、细胞工程、酶工程及工程技术理论等。 4.应用化学：研究内容包括化工产品制备、分离与精制、产品复配与商品化，以及精细化学品、专用化学品、功能材料与器件研制过程中的合成化学、物理化学、化工单元反应及工艺、生物技术等。研究方向有化工、电子、能源、材料、航天、兵器、环境工程技术等。 5.工业催化：研究方向包括表面催化、分子催化、生物催化、催化剂制造科学与工程、催化反应工程、新催化材料与新催化工程开发、环境催化、能源与资源精化过程中的催化、化学工业与石油炼制催化等。 2.常用的化工原料有哪些？常用的化工原料有哪些？ 矿物原料：金属矿、非金属矿和化石燃料矿。生物资源：动物原料、植物原料；主要来自农、林、牧、副、渔的植物体和动物体。其他原料：空气、水、垃圾废料。 3.化学与化工有何区别？ 化学——新物质的合成、新化学反应的发现、研究物质的化学结构与性质、化学反应的机理、规律、理论。属于理科。化工——将实验室合成的化学物质或化学反应放大到工业规
模的运用与实现。属于工科。 4.分离工程中物系的分离方法可以如何分类？ 分离组分在原料中浓度大小：富集、浓缩、纯化、除杂。 采用方法的不同：物理分离、化学分离。 相态的不同：非均相混合物的分离、均相混合物的分离。 5 课程中都提到了那些化工单元操作？从本质上来说，这些单元操作可归纳为那些传递过程？ 流体输送、搅拌、加热、冷却、蒸发、蒸馏、萃取、吸收、吸附、沉降、过滤、干燥、离子交换、膜分离、结晶、颗粒分级等归结为：动量传递、质量传递和热量传递三大类 6 化学工业的定义及其分类化学工业的定义及其分类。 定义：产品的生产过程中化学方法占主要地位的制造工业。分类：按原料分：石油化学工业、煤化学工业、生物化学工业和农林化学工业。按产品吨位分：大吨位产品、精细化学品。按化学特性分：无机化学工业（基本无机工业、硅酸盐工业、无机精细化学品）、有机化学工业（包括石油炼制、石油化学工业、基本有机化学工业、高分子化学工业、有机精细化学品工业、生物化学品工业、油脂工业）。按统计学方法分：合成氨及肥料工业、硫酸工业、制碱工业、无机物工业、基本有机原料工业、染料及中间体工业、化学农药工业、医学药品工业等 7 化学反应工程研究的主要内容有哪些？ （1）对化学反应规律的研究，着重于建立反应速率的定量关系及实验测定和数据关联。（2）对反应器中传递规律的研究。
高等化学反应工程_福建农林大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年 1.效率因子法将反应特性和( )特性对表观反应速率的影响做了区分。 参考答案: 传递 2.传热准数的物理意义是反应器的传热能力和反应物料( )之比。 参考答案: 比热容 3.化学反应吸收的总传质系数不仅与气膜传质分系数和液膜传质分系数有关， 还和化学反应( )因子有关。（增强/衰弱） 参考答案: 增强 4.某反应器的停留时间分布的无量纲方差约为0.01，则可判断此反应器中流 体流动状况接近于( )理想流动模型。（全混流/平推流） 参考答案: 平推流 5.活化能E反映了反应速率对( )的敏感程度。（温度/浓度） 参考答案: 温度
6.利用实验反应器测得的动力学数据建立反应动力学模型一般要经过模型筛选、 实验数据处理和( )三个步骤。 参考答案: 模型的显著性检验 7.催化剂颗粒内的孔区分为和粗孔。 参考答案: 微孔 8.当催化剂的配方确定后，影响Thiele模数数值和内部传递作用大小的主要 因素是催化剂的粒度和由催化剂内部孔道结构和大小决定的。 参考答案: 有效扩散系数 9.通常气固相催化反应的主要温差出现在催化剂外部，而浓度差常出现在催化 剂。（内部/外部） 参考答案: 内部 10.当催化剂的配方确定后,影响内部传递作用大小的主要因素是催化剂粒度以 及由催化剂内部孔道结构和大小决定的。 参考答案: 有效扩散系数 11.均相反应器的特征是在反应器内存在（）种相态
参考答案: 一 12.右图所示的是那种反应器（）【图片】 参考答案: 釜式反应器 13.对于气固系统，热阻和温度梯度主要在催化剂外部。 参考答案: 正确 14.催化剂内部的传质过程、传热过程和化学反应过程之间，既不是串联过程， 也不是平行过程，而是传递和反应同时发生并交互影响的过程。 参考答案: 正确 15.对于平行孔模型来说，颗粒有效扩散系数与颗粒孔隙率的平方成反比。 参考答案: 错误 16.对于换热列管式固定床反应器，采用较小的管径主要是为了( )。 参考答案: 消除径向温度梯度
时空产率： 间歇操作，STY=（投料量×转化率×选择性）／（反应器体积×时间）；连续操作，STY=（进料×转化率×选择性）／(反应器体积×时间）。STY 以转化率和选择性分别与液时空速（LHSV ）或气时空速（GHSV ）相连。 [例一] 苯加氢生产环乙烷,年产15,000吨环乙烷的反应器,内装有Pt/Al2O3催化剂2.0m3，若催化剂的堆积密度为0.66g/cm3，计算其时空产率。（环己烷的分子量为84） [解] 环乙烷的分子量为84，一年按300天生产计算，则以单位体积（每米3）催化剂计算的YT.S.为： 根据0.66g/cm3，则2.0m3的催化剂重1320kg ，故用单位重量（kg ）催化剂计算的YT.S.为： [例二] 乙烯催化氧化制环氧乙烷，反应原料气中乙烯的体积百分浓度为cV ，进料空速为SV(m3/m3·cat ·h)，乙烯的转化率为x ，生成环氧乙烷的选择性为s ，计算催化剂的时空产率（以环氧乙烷为基准）。 [解] 根据题意，单位时间内、单位体积催化剂通入的乙烯量为SV ·cV ·x ·s/22.4千摩尔。因为根据反应计量关系，一分子乙烯可生成一分子环氧乙烷，故转化为环氧乙烷的乙烯千摩尔数，即为生成环氧乙烷的千摩尔数。此值乘以环氧乙烷的分子量44，即为以kg 计的环氧乙烷量。以计算式表达为： )/(578.1243001320100015000..h kg kg Y S T ?=???=催化剂h m kg s x c S Y V V S T ?????=（催化剂）环氧乙烷3../4 .2244
a、各种催化剂的制备方法、步骤、特点。影响因素 常用制备方法： （1）沉淀法（2）浸渍法（3）混合法 （4）离子交换法（5）熔融法 1、沉淀法（最常用方法之一） 用途：广泛用于制备高含量非贵金属、金属氧化物、金属 盐催化剂及载体 方法：可溶性cat.组分（金属盐水溶液）过饱 和状态成核长大凝胶溶液 老化水凝胶洗涤过滤 干燥干凝胶成型→焙烧→催化剂 影响因素： [1] 浓度的影响（因为浓度影响速率、速率影响晶体性质） [2] 温度的影响 [3] 溶液pH值的影响 [4] 加料顺序的影响 2、浸渍法 方法：将浸渍液浸泡载体后制备的催化剂 影响因素：（a）物理因素：1）颗粒大小、表面积、孔结构 2）载体导热性 3）载体机械强度 （b）化学因素：1）惰性载体—只提供形状、孔结构、机 械强度等 2）载体与活性组分有部分相互作用 3）载体本身也具有催化活性—双功能cat 3、混合法 干法： 活性组分、助Cat.、载体、粘接剂、润滑剂、造孔剂等 一起进行机械混合→成型→热处理（如转化镍Cat.） 湿法： 活性组分以沉淀得到的盐类或氧化物形式与干的助催化 剂，载体粘接剂以其进行湿式碾合成型→干燥→焙 烧→过筛→包装（SO2接触氧化钒催化剂）
精心整理 《化学反应工程》试题 一、填空题 1.质量传递、热量传递、动量传递和化学反应称为三传一反. 2.物料衡算和能量衡算的一般表达式为输入-输出=累积。 3.着眼组分A转化率x A的定义式为x A=(n A0-n A)/n A0。 4.总反应级数不可能大于3。 5.反应速率-r A=kC A C B的单位为kmol/m3·h，速率常数k的因次为m3/kmol·h。 6. 7. 8. 9.105倍。 10. 11. 12. 13.反应 14.n倍 15.n倍 16. 17.对于特定的活化能，温度越低温度对反应速率的影响越大。 18.某平行反应主副产物分别为P和S，选择性S P的定义为(n P-n P0)/(n S-n S0)。 19.某反应目的产物和着眼组分分别为P和A其收率ΦP的定义为(n P-n P0)/(n A0-n A)。 20.均相自催化反应其反应速率的主要特征是随时间非单调变化，存在最大的反应速率。 21.根据反应机理推导反应动力学常采用的方法有速率控制步骤、拟平衡态。 22.对于连续操作系统，定常态操作是指温度及各组分浓度不随时间变化。 23.返混的定义：不同停留时间流体微团间的混合。 24.平推流反应器的返混为0；全混流反应器的返混为∞。 25.空时的定义为反应器体积与进口体积流量之比。
26. 针对着眼组分A 的全混流反应器的设计方程为 A A A r x F V -=0。 27. 不考虑辅助时间，对反应级数大于0的反应，分批式完全混合反应器优于全混流反应器。 28. 反应级数>0时，多个全混流反应器串联的反应效果优于全混流反应器。 29. 反应级数<0时，多个全混流反应器串联的反应效果差于全混流反应器。 30. 反应级数>0时，平推流反应器的反应效果优于全混流反应器。 31. 反应级数<0时，平推流反应器的反应效果差于全混流反应器。 32. 对反应速率与浓度成正效应的反应分别采用全混流、平推流、多级串联全混流反应器其反应器体积的大小关 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 采用无因次化停留时间后，F (θ)与F (t)的关系为F (θ)=F (t)。 47. 无因次方差2θσ与方差2t σ的关系为2 22/t t σσθ=。 48. 平推流反应器的2θσ=0；而全混流反应器的2 θσ=1。 49. 两种理想流动方式为平推流和全混流。 50. 非理想流动2 θσ的数值范围是0~1。 51. 循环操作平推流反应器循环比越大返混越大。
硕士《催化反应工程》试题 注意：每大题各20分，第一至第四大题必做，第五、第六大题任选一题。 一、独立反应数与独立反应 1．说明反应体系的独立反应数与其原子矩阵和化学计量系数矩阵秩的关系； 独立反应数= 反应组分(n) - 原子矩阵的秩(Rβ) 独立反应数= 化学计量系数矩阵的秩(R) 2．以甲烷为原料通过变换反应制造合成气时，反应体系中包含以下组分：CO2、H2、CO、CH4、H2O、N2，确定反应系统的独立反应数，并写出一组独立反应。 对原子矩阵进行列变换之后： 由此得原子矩阵的秩(Rβ) = 4 独立反应数= 反应组分(n) - 原子矩阵的秩(Rβ) = 6 – 4 = 2 选定CH4和CO为关键组分，则得出反应方程式为： 二、催化反应本征动力学 很多研究者对在氧化铁催化剂上进行的逆变换反应CO2+H2=CO+H2O进行了研究，并提出了各自的动力学方程。试分析下述动力学方程各代表什么样的反
应机理。 1．CO CO CO CO p O H CO H CO CO p K p K K p p p p k dt dp ++-= - 222222 1)/( 此过程为催化剂表面吸附态的反应物及产物之间的表面化学反应所控制，其中H 2和H 2O 不被催化剂所吸附。 反应机理如下： （1） CO 2 + M → CO 2·M （2） CO 2·M + H 2 → H 2 O+ CO ·M （3） CO ·M → CO + M 推导过程如下： CO 2的吸附脱附达平衡： CO 的吸附脱附达平衡： 催化剂表面： 化学反应控制，则： 将的值带入，化简得： 令
催化剂工程（高起专） A卷 (题目数量：50 总分：100.0) 1.单选题 (题目数量：10 总分：20.0) 1. 半导体氧化物的最大特点是它的阳离子价态()。 A.不可变 B.可变 C.结构可变 D.结构不可变 答案: 可变 2. 催化剂类型和牌号的选择的原则：催化剂的（）要与催化反应器的结构和操作工艺条件相适应，相匹配 A.性能特长 B.外观 C.抗压性 D.分子结构 答案: 性能特长 3. 金属键类型的催化剂属于以( )分类的催化剂 A.离子键 B.配位键 C.化学键 D.氢键 答案: 氢键 4. 配合物催化剂的通式可以写成（）。 A.MnL B.MLn C.MnLm D.M2Ln 答案: MLn 5. 配合物催化剂是由通常所称的中心（）和环绕在其周围的许多其他离子或中心分子（即配位体）所组成的配合物。 A.金属 B.原子 C.非金属 D.电子 答案: 金属 6. 将催化剂所需的( )组分同时沉淀的一种方法 A.一个 B.两个 C.两个及两个以上 D.三个一上 答案: 两个及两个以上 7. 对反应的影响,()因素不是由于固体酸催化剂产生的。 A.酸量 B.固体表面结构 C.酸强度 D.内扩散 答案: 内扩散 8. 数学模型的分类：机理型和（）两大类 A.经验型 B.理论型 C.辅助型 D.模拟型 答案: 经验型 9. 关于催化剂描述不正确的是() 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 答案: 加速反应但不参加反应者也是催化剂 10. 在稳定地工业装置上以小口径侧线引出部分工艺气体，至催化剂测流反应器，进行评价实验。反应后（）称为工业装置测流实验。 A.气体返回原工业装置主流工艺气中继续使用 B.直接废弃 C.回收利用但不能用于原工业装置主流工艺气中 D.洗涤之后再使用 答案: 气体返回原工业装置主流工艺气中继续使用
催化剂工程导论复习题库 一、名词解释 催化剂——一种物质，旧称触媒，它能够改变反应的速度而不改变反应的吉布斯自由焓变化，这种作用称催化作用。 载体——固体催化剂所特有的组分，起增大表面积，提高耐热性和机械强度的作用，有时还担当共催化剂或助催化剂的角色。 抑制剂——如果在主催化剂中添加少量的物质，能使前者的催化活性适当降低，甚至在必要时大幅度下降，则这种少量的物质称为抑制剂。（和助催作用相反）。均匀共沉淀法——是使待沉淀金属盐溶液与沉淀剂母体充分混合，预先造成一种十分均匀的体系，然后调节温度和时间，逐渐提高pH值，或者在体系中逐渐生成沉淀剂等方式，创造形成沉淀的条件，使沉淀缓慢进行，以制得颗粒十分均匀而且比较纯净的沉淀物。 陈化——沉淀在其形成之后发生的一切不可逆变化称为沉淀的陈化。 浸渍法——将载体浸泡在含有活性组分（注、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的溶液，再经过干燥、焙烧和活化，即可制得催化剂。 熔融法——是在高温条件下进行催化剂组分的熔合，使其成为均匀的混合体，合金固溶体或氧化物固体。适用于少数不得不经熔炼过程的催化剂，为的是要借助高温条件将各个组分熔炼成为均匀分布的混合物，甚至形成氧化物固溶体或合金固溶体。 离子交换法——借用离子交换剂作为载体，以阳离子的形式引入活性组分，制备高分散、大比表面积、均匀分布的附载型金属或金属离子催化剂。 机械强度——催化剂抗拒外力作用而不致发生破坏的能力。强度是任何固体催化剂的一项主要性能指标，它也是催化剂其他性能赖以发挥的基础。 寿命——指催化剂在使用条件下，维持一定活性水平的时间（单程寿命），或者每次活性下降后经再生而又恢复到许可活性水平的累计时间（总寿命）。寿命是对催化剂稳定性的总概括。 转化率——反应物A已转化的物质的量与反应物A起始的物质的量之比，以百分数表示。 空速——物料的流速（单位时间的体积或质量）除以催化剂的体积就是体积空速或是质量空速，单位s-1。 选择性——选择性=（所得目的产物的物质的量/已转化的某一关键反应物的物质的量）×100%。 收率——收率=（产物中某一类指定的物质总量/原料中对应于该类物质的总量）×100%。 单程收率（得率）：单程收率（得率）=（生成目的产物的质量的量/起始反应物的物质的量）×100%。 比表面积——单位质量催化剂多孔物质内外表面积的综合，简称比表面，单位为m2/g。 二、填空 催化剂是化学工业的基石。 当催化剂与反应物形成均一相时，这种催化反应称为均相反应。
反应工程习题库 第五章非均相反应动力学1.工业催化剂所必备的三个主要条件是:_______、_______、_______。(活性好、选择性高、寿命长) 2.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_______结合的，而化学吸附是靠_______结合的。(范德华力、化学键力) 3.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是_______分子层的，而化学吸附是_______分子层的。(多、单) 4.气体在固体表面上发生吸附时，描述在一定温度下气体吸附量与压力的关系式称为_______。(吸附等温方程) 5. _______吸附等温方程式是假定吸附热是随着表面覆盖度的增加而随幂数关系减少的。(Freundlich) 6._______吸附等温方程式是按吸附及脱附速率与覆盖率成指数函数的关系导出的。(Temkin) 7.固体催化剂的比表面积的经典测定方法是基于_______方程。(BET) 8.在气—固相催化反应中，反应速率一般是以单位催化剂的重量为基准的，如反应A?B，A的反应速率的定义为_______。 dn,1Ar,,,AWdt() 9.对于气—固相催化反应，要测定真实的反应速率，必须首先排除_______和_______的影响。(内扩散、外扩散) WFA010.测定气固相催化速率检验外扩散影响时，可以同时改变催化剂装量和进料流量，但保持_______不变。() WFA011.测定气固相催化速率检验外扩散影响时，可以同时改变_______和 _______，但保持不变。(催化剂装量、进料流量) WFA012.测定气固相催化速率检验内扩散影响时，可改变催化剂的_______，在恒定的下测_______，看二者的变化关系。 dp[粒度(直径)、转化率]
1、1976年国际纯粹及应用化学协会分布的催化作用的定义是什么？要求深刻理解其含义。答:催化作用是一种化学作用，是靠用量极少而本身不被消耗的一种叫做催化剂的外加物质来加速化学反响的现象。 2、什么是催化剂的根本特征？ 答:(1)催化剂能加速化学反响速率，但本身并不进入化学反响的计量。 (2)催化剂对反响具有选择性，即催化剂对反响类型、反响方向和产物的结构具有选择性。 (3)催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反响，而不能加速热力学上无法进行的反响。 (4)催化剂只能改变化学反响的速率，催化剂只能改变(或接近)这一极限所需要的时间，而不能改变这一极限的大小。 (5)催化剂不改变化学平衡，意味对正方向有效的催化剂，对反方向也有效。(对于任一可逆反响，催化剂既能正反响，也能同样程度地加速逆反响，这样才能使其化学平衡常数保持不变，因此某催化剂如果是某可逆反响的正反响的催化剂，必定也是其逆反响的催化剂。) (6)寿命(催化剂的使用期限是有限的)。 3、根据聚集状态，如何对催化剂进行分类？答:(气体)、(液体)、(固体)。 4、按工艺和工程特点如何对催化剂进行分类？ 答:多相固体催化剂、均相催化剂和酶催化剂三类。 5、主催化剂的定义是什么？ 答:主催化剂是起催化作用的根本性物质。没有它，就不存在催化作用。 6、共催化剂的定义是什么？ 答:共催化剂是和主催化剂同时起作用的组分。 7、助催化剂的定义是什么？ 答:助催化剂是催化剂中具有提高主催化剂活性、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。虽然助催化剂本身并无活性，但只要在催化剂中添加少量助催化剂，即可明显到达催化剂性能的目的。 8、助催化剂可分为哪几类？ 答:(1)结构助催化剂(2)电子助催化剂(3)晶格缺陷助催化剂。 9、载体的定义是什么？(了解) 答:载体是固体催化剂所特有的组分，起增大外表积、提高耐热性和机械强度的作用，有时还能担当共催化剂或助催化剂角色载体是活性组分的分散剂、胶粘剂或支载物。 10、催化剂为什么具有催化剂活性？ 答:是由于催化剂能降低化学反响的活化能；而它之所以能够降低活化能，则又是由于催化剂的存在下，改变了非催化剂反响的历程。 11、写出沉淀法的一般操作步骤。 答:沉淀法的一般操作是在搅拌的情况下把碱性物质(沉淀剂)参加金属盐类的水溶液中，再将生成的沉淀物洗涤、过滤、枯燥和焙烧，制造出所需的催化剂粉末状前驱物。 12、单组分沉淀法用途是什么？(了解) 答:可以用来制备非贵金属的单组分催化剂或载体。 13、共沉淀法的用途是什么？ 答:常用来制备高含量的多组分催化剂或催化剂载体。 14、选择沉淀剂有何原则？ 答:(1)使用易分解挥发的沉淀剂。(2)沉淀物必须便于过滤和洗涤。(3)沉淀剂的溶化度要大，溶化度大的沉淀剂，可能被沉淀物吸附的量较少，洗涤脱除剩余沉淀剂等也较快。(4)沉淀物的溶化度应很小，沉淀反响愈完全，原料消耗愈少。(5)沉淀剂必须无毒，不应造成环境污染。
催化原理期末考试复习习题及答案 一、给出下面概念和术语的定义 1、催化剂的活性：是指催化剂影响反应进程变化的程度。 2、Bronsted 酸、Bronsted 碱：能给出H +的物质为Bronsted 酸，简称B 酸；能接受H +的物质为Bronsted 碱，简称B 碱。 3、金属分散度：金属在载体上微细的程度用分散度D 表示，其定义为： ）（总的金属原子数 表面的金属原子数催化剂g n n D t s == 4、载体：载体是催化活性组分的分散剂、黏合物或支撑体，是负载活性组分的骨架。 5、结构不敏感反应：结构非敏感反应是涉及H-H 、C-H 或O-H 的断裂或生成的反应，它们对结构的变化、合金化的变化或金属性质的变化敏感性不大，称这种反应为结构非敏感反应。 6、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，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。化学吸附为单分子层吸附，具有饱和性。 7、择形催化：分子筛结构中存在均匀的晶孔，当反应物和产物的分子线度与晶内孔径相近时，反应的选择性常取决于分子与孔径的比。这种选择性称为择形催化选择性。 8、催化剂的骨架密度：当测量的体积仅是催化剂的实际固体骨架的体积时，测得的密度称为真密度，又称为骨架密度。 9、催化剂的比孔容：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，亦称孔体积（孔容）。 10、努森(Knudsen)扩散：是分子与催化剂孔壁间的碰撞，且孔道的平均直径小于分子平均自由程时出现的内扩散。 11、催化剂的化学稳定性：在反应温度、反应物、产物和杂质的作用下，活性组份和状态稳定存在的能力，它包括活性组份的流失和化学态的改变。
催化剂工程导论 - 大纲及思考题答案 催化剂课程教学内容及教学基本要求 第一章工业催化剂概述 本章重点催化若干术语和基本概念，难点催化剂的化学组成和物理结构。 第一节催化剂在国计民生中的作用 本节要求了解催化剂在国计民生中的作用(考核概率5%)。 1 催化剂―化学工业的基石 2 合成氨及合成甲醇催化剂 3 催化剂与石油炼制及合成燃料工业 4 基础无机化学工业用催化剂 5 基本有机合成工业用催化剂 6 三大合成材料工业用催化剂 7 精细化工及专用化学品中的催化 8 催化剂在生物化学工业中的应用 9 催化剂在环境化学工业中的应用第二节催化若干术语和基本概念 本节要求理解催化若干术语和基本概念(考核概率90%)，掌握催化剂的化学组成和物理结构(考核概率95%)。 1 催化剂和催化作用 2 催化剂的基本特征 3 催化剂的分类 4 催化剂的化学组成和物理结构 5 多相和均相催化剂的功能特点 6 多相和均相催化剂的同一性 7 新型催化剂展望 第二章工业催化剂的制造方法 本章重点是沉淀法和浸渍法，难点是催化剂的制备原理和技术要点。第一节沉淀法 本节要求理解沉淀法的分类(考核概率60%)，掌握沉淀操作的原理和技术要点(考核概率80%)，了解沉淀法催化剂制备实例(考核概率20%)。 1 沉淀法的分类 2 沉淀操作的原理和技术要点 3 沉淀法催化剂制备实例第二节浸渍法 本节要求掌握各类浸渍法的原理和操作(考核概率80%)，了解浸渍法催化剂制备实例(考核概率20%)。 1 各类浸渍法的原理及操作 2 浸渍法催化剂制备实例第三节混合法 本节要求了解混合法制备催化剂（考核概率20%）第四节热熔融法 本节要求了解热熔融法制备催化剂（考核概率20%）第五节离子交换法
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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。化学吸附是在催化剂表面质点吸附分子间的化学作用力而引起的，如同化学反应一样，而两者之间发生电子转移并形成离子型，共价型，自由基型，络合型等新的化学键。吸附分子往往会解离成原子、基团或离子。这种吸附粒子具有比原来的分子较强的化学吸附能力。因此化学吸附是多相催化反应过程不可缺少的基本因素。 物理吸附与化学吸附区别 物理吸附化学吸附 吸附力范德华力化学键力 吸附层单层或多层单层