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工业催化原理课后习题汇编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 0r 值是相同的，即K f 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，ln p G RT k ，其中p k 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。
根据K f = ,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？载体和助催化剂的功能分别是什么？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。
3。
1、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。
《催化原理》复习题一．填空1.“催化作用”一词最早是由瑞典化学家_________于_________年提出的。
2．在已开发的使用催化剂中，有四类催化剂最具特色，它们分别是_________，_________，_________和_________。
3．在同一个化学反应中，之所以有不同的选择性有以下三种原因，第一个原因是由于_________导致的，第二个原因是由于_________引起的，第三个原因是由于_________造成的。
4．气体在固体表面的吸附可分为两类：_________和_________。
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_________，组成表面络合物。
在多相催化过程中，化学吸附是个重要的阶段，催化过程之所以能加快反应速度，一般来说，是由于_________。
5．Langmuir吸附等温式所依据的模型是①___ ______ ②__ _______ ③______ ___ ④____ _____。
6．高活性催化剂常易被外来分子污染而中毒，那些具有_________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_________，因此这些分子是毒性很强的毒物。
7．一个好的固体催化剂必须具有_________；_________ ；________和_________。
8．氧化铝按晶型可分为八种，所有这些氧化铝都是用希腊字母来命名的。
它们可归纳为两大类，低温氧化铝（在低于6000C煅烧而得），包括_________四种；高温氧化铝（在高于6000C煅烧而得），包括_________四种；_________为终态，俗称刚玉。
9．分子筛的基本结构单元是硅氧四面体。
_________原子在四面体的中心，_________占据四面体的顶点。
四面体中的_________原子可被_________原子取代，便成为铝氧四面体。
10．由于人类生产实践的不断扩大，在地球范围内，催化剂出现了许多新的应用领域，这些新的应用领域主要是_________；_________；_________；_________。
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。
催化剂催化机理1.乙炔在Pd表面选择加氢的反应机理如图所示。
其中吸附在Pd表面上的物种用*标注。
下列有关说法正确的是()A.吸附反应为吸热反应B.该正反应历程中最大能垒(活化能)为85 kJ·mol -1C.Pd为固体催化剂,其表面积大小对催化效果无影响D.C2H2*+H*C2H3*只有化学键的形成过程2.以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径,该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示。
下列说法正确的是()A.过程①中钛氧键断裂会释放能量B.该反应中,光能和热能转化为化学能C.使用TiO2作催化剂可以降低反应的焓变,从而提高化学反应速率D.CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g)2CO(g)+O2(g)ΔH=+30 kJ·mol-13.中科院兰州化学物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氢合成低碳烯烃反应,所得产物含C2H4、C3H6、C4H8等副产物,反应过程如图所示,下列说法正确的是()A.第ⅰ步反应为CO2+H2CO+H2OB.第ⅰ步反应的活化能低于第ⅱ步C.Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氢合成低碳烯的ΔH减小D.添加不同助剂后,反应的平衡常数各不相同4.三甲胺N(CH3)3是重要的化工原料。
我国科学家实现了使用铜催化剂将N,N-二甲基甲酰胺(N(CH3)2NCHO,简称DMF)转化为三甲胺的合成路线。
结合实验与计算机模拟结果,研究单一DMF分子在铜催化剂表面的反应历程,如图所示:该历程中最大能垒(活化能)=________eV,该步骤的化学方程式为__ ___ ____ ____ __。
5.科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时,得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示,其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用“*”标注。
下列说法错误的是()A.②中包含C—H键的断裂过程B.该历程中能垒(反应活化能)最小的是③C.该历程中制约反应速率的方程式为CH3OH*CH3O*+H*D.由此历程可知:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)ΔH<06.甲硫醇是一种重要的原料和化工试剂,硫化氢与甲醇合成甲硫醇的催化过程如图。
第一章：习题参考答案：1催化作用的定义：答：“催化剂能加快化学反应速度，但它本身并不因化学反应的结果而消耗，它也不会改变反应的最终热力学平衡位置。
2从催化作用的定义中可得出哪些结论：答：催化作用的定义可体现如下内函：一、催化剂只加速热力学可行的反应；二、催化剂不影响平衡常数；三、k正与k逆有相同倍数增加；（注：上面讨论的催化剂对平衡体系的影响是指对一平衡体系或接近平衡体系时，催化剂以同样倍数提高正逆方向反应速率常数，在远离平衡时，催化剂对正逆反应速率的影响当然是不同的。
）四、改变反应历程；五、降低了反应活化能3催化剂成分主要由哪几个部分构成，它们各起什么作用？答：催化剂成分主要由活性组分，载体和助催化剂三部分构成，它们所起作用分别描述如下：（1）、活性组分（active components）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。
构成活性组分的主要有：金属、半导体氧化物和硫化物、绝缘体氧化物和硫化物等。
（2）、载体（support or carrier）载体有多种功能，如高表面积、多孔性、稳定性、双功能活性和活性组分的调变以及改进催化剂的机械强度等。
最重要的功能是分散活性组分，作为活性组分的基底，使活性组分保持高的表面积。
常用的载体材料主要为高熔点氧化物、粘土和活性炭等。
（3）、助催化剂（promoter）助催化剂本身对某一反应没有活性或活性很小，但加入它后（加入量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。
加入助催化剂或者是为了帮助载体或者为了帮助活性组分帮助载体：帮助控制载体的稳定性、抑制不希望有的活性、获得双功能的活性等；帮助活性组分：对活性组分的助催化剂可能是结构的或电子的。
4转换频率（Turnover Frequency）的定义是什么？答：单位时间内单位活性位上转化反应分子(底物)的数目．5活性位（active site）的定义是什么？答：在催化剂中真正起催化作用的那部分原子或原子集团。
精品文档催化化学复习题起酸催化与载体起氧化催化作用，AlOB．Pt32作用选择题只作为载体而没起脱氢催化作用，AlO）C．Pt1．一般用于填充床的球形催化剂的颗粒直径为（A32有催化作用C．20~40mm A．1~20 mm B．2~ 10mmO只起酸催化作用D．Pt起脱氢催化作用，AlD．8~14目32(C )10. 苯加氢变环己烷反应所使用的催化剂是2．关于催化剂描述不正确的是(C)A．催化剂量与化学计量方程式无关B．反A．AlO B．VO C．Ni/AlO322253 D ．CuO 应速度通常与催化剂量成正比11.C．加速反应但不参加反应者也是催化剂D．参乙醇在?-AlO 催化下脱水生成乙烯的反应属于(B) 32 A．气液多相催化反应B．气加反应后催化剂会有变化但很微小固多相催化反应3.?-Al 是(A) O32 C．液固多相催化反应D．．酸性载体B．两性载体C．中均A相催化反应D性载体．碱性载体12.MgO载体是一般来讲反应器直径与催化剂颗粒的直径比应控制在(D) 4.(B) A．酸性载体B．两性载体C．中性载体D．碱性载体．A1-5 B．5-1013.下列选项中关于物理吸附的描述正确的是：（10-15．C）CA．物理吸附前后分子结构发生变化15-20 D． B. 物理吸附涉及的是价键力 5.浓硫酸催化甲酸与甲醇的酯化反应是(D)C. 物理吸附热一般较小酶液多相催化反应A．液- B．D.物理吸附总是吸热的。
催化反应14.．C ．液固多相催化反应D均载体不可用于( D)A．改进催化剂的机械强度相催化反应B．改变由于温度变化引起的各种应力的能力6.正丁烯异构为异丁烯选用的催化剂是(C)C A ．过渡金属催化剂B．改变由于温度相变引起的各种应力的能力过D．改．变催化剂的活性组分渡金属氧化物催化剂15.关于吸附描述不正确的是(B) D．酸性催化剂C ．碱A．在不同温度下，可能不同的化学吸附机理占优势性氧化物催化剂B?工业上用于空气氧化乙烯制环氧乙烷的7.Ag/-Al．尽管温度不同，吸附层的活动性相同催O 32C 和化剂中Ag?-Al．吸附根据吸附剂与吸附质的作用力不同可分为化学分别作为O(B) 32吸附和物理吸附B．主催化剂和助催化剂 A ．主D．催化与化学吸附直接相关催化剂和载体16.C．载体和主催化剂助．对氮气有化学吸附作用的金属是(D) DA．Ag B．Na 催化剂和主催化剂C中对各组分作用描述正确OO-Al合成氨催化剂8.Fe-K．Mn D．Fe 32217.的是(A ) 下列哪个选项不属于吸附热的测定方法：（B）A 量热法B是结OAlO是电子助催化剂，KFeA．是主催化剂，从转化率计322算构助催化剂C测不同温度下的脱附速率是结构助催化剂O Al是主催化剂，O 与．BFeK D 从不同温322度的吸附等温线计算OK是主催化剂，Fe．OAl是结构助催化剂，是电C32218. 原子轨道通过线性组合成分子轨道时，（子助催化剂C）A 轨道数目改变是结B O轨道能级改Al是电子助催化剂，FeO是主催化剂，K．D322变构助催化剂C能级低于原子轨道的称为成键轨道9. Pt/Al D (A) 重整催化剂中各组分所起的催化作用是能级高于O32原子轨道的称为成键轨道O起酸催化与载体Al起脱氢催化作用，Pt．A 32(B) 作用关于化学吸附描述不正确的是19. 精品文档．精品文档A．化学吸附在比吸附物沸点高得多的温度也可A．导电率上升，化学吸附量低B．导电率减少，化学吸附量低以发生C．导电率上升，化学吸附量高DB．化学吸附的吸附量总是随着温度的升高而单．导电率减少，化学吸附量高调地减少30.根椐吸附与催化的“火山形原理”，下列说法哪一种C．化学吸附与吸附活化能有关是正确的．化学吸附可有较大的温度范围变动(C) D A20.下列氧化物属于绝缘体的是(C) ．吸附越强，反应活性越好B．吸附越弱，反应活性越好O B A．ZnO ．Cu2C．AlOC．中等吸附强度，反应活性最好D．中32等吸附强度，反应活性最差D．NiO31.下列哪一种物质最不易被过渡金属活化(A)21.在过渡金属中，下列哪种物质的化学吸附最弱(A)A．甲烷．乙烯A．乙烷B C．乙B．乙烯C．乙炔．苯炔D D．苯32. 关于结焦描述正确的是（A）22. 下列选项中不属于影响CO不同吸附态因素的是A 结焦的催化剂要更换或再生 B 结焦的量）（D不会高于20% C 温度和压力 A 金属的类别B遮盖率结焦增 D D 浓度 C 结焦后活性组分覆盖在碳上(A) 加了可达的表面积23. 累积性化学吸附使只能制备低含量金属负载型33.下列催化剂制备方法中， 1 B.半导体A.半导体电导增加，吸附覆盖度可以达到催化剂的是(C) 电导减少，吸附覆盖度可以达到1离C．A．沉淀法半导 C.半导体电导增加，化学吸附量只能很有限DB．机械混合法D．浸渍法体电导减少，化学吸附量只能很有限子交换法(A) 应控制34.金属氧化物属于24. ZnO(A) 用沉淀法制备窄分布的小颗粒催化剂时，．成核速率比长大速率快C．Bp型半导体．绝AnA．型半导体．本征半导体．成核速率比长大速率慢B 缘体D 25. 下述方法不是将氧化物分散于大表面积载体的方．成核速率与长大速率相当C ．与成核速率和长大速率无关D B法：（）T．方程式的导出是基于(B) 35. B ．C 干燥沉淀A B 离子交换E．LangmuirA．化学吸附的多分子层理论，借用浸渍D的理想表面吸附模型推导出来的D26.下列不属于化学组成和结构表示的是（）Langmuir．物理吸附的多分子层理论，借用B 元素组成、结构和含量A B 表的理想表面吸附模型推导出来的面的组成Langmuir C可能呈现的表面功能基的性质和含量．物理吸附的单分子层理论，借用C D 的理想表面吸附模型推导出来的物相间相互排列的方式Freundlich．物理吸附的多分子层理论，借用B1.5~15nm27. 孔半径范围在的孔现在称为（）D 的非理想表面吸附模型推导出来的中大孔中间孔 B C 微孔A(C) ZrO的目的是O36.在D大孔?-Al中加入少量SiO或者2322 O A．增加(D) ?-Al比表面关于晶体的表面结构说法不正确的是28.32 B．降低?的比表面-Al．A 晶体表面的原子处于与体相中的原子不同的O32O．增加状态C?-Al的热稳定性32．它的配位数小于体相中原子的配位数B?-AlO的热稳定性D．降低32(D) 37. ．它的相邻原子没有完全补足C乙烯氧化制环氧乙烷所用银催化剂的适宜载体是SiO?晶体表面质点的排列完全和晶体体相中平等D．A．-AlO．B232O．CSiO-Al 于表面的任何平面中的排列一样322型的n在OD29. N ．O?半导体ZnO半导体上分解时会使ZnO-Al322(B) (D) 催化剂在催化反应时能够38. 精品文档．精品文档A．加快正向反应速度，降低逆向反应速度; C．毛细管孔径越小，发生凝聚所需的蒸汽压越低B．缩短达到反应平衡所需要的时间，同时提高D．发生凝聚所需的蒸汽压与毛细管孔径关系不平衡转化率；大．降低反应活化能，改变热力学平衡常数；C46.催化裂化过程中，D．降低反应活化能，改变反应历程。
1.什么是催化剂？ (6)2.催化作用的四个基本特征是什么？ (6)3.什么是助催化剂？分为哪几种？ (6)4.请说明理想的催化剂载体应具备的条件。
(6)6物理吸附与化学吸附的特点？ (6)7.如何推导简单的Langmiur吸附等温式？以及重要的假设是什么? (6)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？ (6)9. ZnO和NiO在受热分别会变成什么类型的半导体？为什么？ (6)10. 布朗斯特(Brönsted)酸、碱和路易斯(Lewis)酸、碱的定义是什么？ (6)11. 什么是B酸强度和L酸强度？ (6)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？ (6)13. 什么是超强酸? (6)14. 什么是分子筛？其化学组如何表示？ (6)15. 分子筛的结构构型三种层次是什么？ (6)16. 分子筛择形催化有哪几种形式？ (7)17.金属催化剂包括哪几种类型？ (7)18.什么是金属晶体的费米(Fermi)能级？ (7)19.金属价键模型中的d 特性百分数是什么意思？用什么符号表示？ (7)20. 什么是溢流现象？其发生的条件是什么？ (7)21.造成催化反应结构非敏感性的原因有哪几种？ (7)22.双金属系中作为合金催化剂主要有哪几类？ (7)23.半导体主要分为哪几类？ (7)24.氧化物表面M=O键的成键方式有哪几种？ (7)25.请说明正常的尖晶石结构？ (7)26.什么是络合催化剂？络合催化的重要特征是什么？ (7)27.CO是如何配位活化的？ (7)28.什么是三效催化剂？ (7)29.什么是燃料电池？ (7)30.酶催化有什么特点？ .........................731.沉淀法制备催化剂的基本原理和一般步骤是什么？ (7)32.如何选择沉淀剂？ (7)33.晶形沉淀的形成条件是什么？ (7)34.焙烧在催化剂制备过程中的作用是什么？ (8)35.什么是催化剂的活化？其目的是什么？ (8)36.浸渍法的优点是什么？ (8)37.大多数固体催化剂由哪三部分组成？ (8)38.催化剂设计参数的四要素是什么？. 839.对许多涉及氧的反应，氧化物催化剂的活性顺序为？ (8)40.载体为什么能延长催化剂的寿命？. 841.什么是空速、堆密度和比孔体积(孔容)？ (8)42.如何消除外扩散限制？ (8)43.什么情况下可以认为已经消除了内扩散的影响？ (8)44.对催化剂抗毒性进行评价的方法有哪几种？ (8)45.影响催化剂寿命的因素有哪几种？. 846.催化剂的作用的特征有哪些？催化剂能否改变化学平衡？ (8)47催化剂如何加快化学反应速度？ (8)48.催化剂的活性、选择性的含义？ (9)49.催化反应的活化能是否与非催化反应的相同？为什么？ (9)50.催化剂为什么具有寿命？影响催化剂的寿命的因素有哪些？ (9)51.举例说明催化循环？ (9)52固体催化剂的组成？各组成的作用？结构型助剂与电子型助剂有何区别？.. 953一个好的工业催化剂应满足哪些条件？ (9)54何为转化率、收率和选择率、如何计算？ (9)55为什么加氢催化剂对脱氢反应也有活性？工业上可逆反应选择的催化剂为什么往往是不相同的？ (9)56朗格谬尔、BET吸附等温式的假设及用途是什么？ (9)57何为控制步骤？研究催化反应控制步骤对选择和改进催化剂有何用途？如何消除内、外扩散影响？ (9)58表面催化反应包括哪几个步骤？ (9)59.物理吸附和化学吸附的区别和特点分别是什么？吸附强度与催化剂活性的关系 (9)60何谓质子酸和非质子酸？它们的催化作用有何异同？ (10)61酸度和酸强度的含义？如何测定？区别B 酸和L 酸的实验方法？ (10)62分子筛催化剂有哪些重要特性？其表面酸性是怎样产生的？ (10)63影响分子筛催化剂的酸度和酸强度的主要因素是什么？改变其酸度和酸强度的方法有哪些？ (10)64如何判断气固相催化反应是扩散控制，还是动力学控制？ (10)65工业用合成氨催化剂的组成是什么？说明主催化剂和各助催化剂的作用。
2022工业催化原理期中考试练习题1.有人建议通过催化如下反应来实现对空气中N2的转化利用N2+CO2→CO+NO现测得反应的自由能与温度T（K）的关系曲线如下：ΔG=89070-4T㏒T-11.4T问我们是否采纳这项建议？(写出解题步骤)2.某催化剂研发小组想通过催化如下反应来制H2CH4→C+H2问可行性如何？这里已知ΔG=21600-26.2T3.某合成氨铁催化剂加入少量K2O催化剂的性能得到提高，通过实验测得加入K2O前后催化反应的活化能有明显变化，请问K2O在催化剂组成作为何种助剂起何作用？4.某催化剂失活的一个主要原因是催化剂受到原料或反应过程中产生的毒物强吸附在催化剂的活性位上造成的，但有些中毒是可以通过改变外界条件而使活性位重新恢复催化活性。
现在请问，研发出一种催化剂能催化如下的反应：A→B→C但我们想要得到目的产物只是中间产物B，能否利用催化剂的中毒方式来提高目的产物的选择性？5.某加氢催化剂原则上都可以用于脱氢催化反应，现在某研发小组，想在原有苯环类加氢过渡金属催化剂用于环己烷脱氢，在进行脱氢实验实过程中发现催化剂的活性不高，且容易发生失活。
通过某RD和TEM对催化剂进行分析后发现催化剂晶粒明显长大，并有团聚现象。
请问产生这种现象的原因是什么？如何改进？6.程序升温脱附（TPD）是催化研究中常用的方法之一，可以通过测量固体催化剂表面脱附的脱附物的组成和数量来鉴别固体催化剂表面的吸附性质。
TPD实验一般由按以下几步进行，（1）对装有催化剂的密闭系统反应器在较高的温度下进行抽真空并稳定大约1小时；（2）降到室温后切换为吸附系统进行吸附直到达到吸附平衡；（3）将惰性载气（N2）吹入反应器，吹扫大约1小时；（4）开启程序升温系统开始脱附利用质谱进行检测。
请指出上面四个步骤中每步涉及的是物理吸附（脱附）还是化学吸附（脱附）？7.由1-丁烯氧化脱氢制丁二烯的反应中，测得反应前后得物料组成为正丁烷正丁烯丁二烯异丁烷异丁烯正戊烷O2N2H2OCOCO2其他有机物反应前（mol％）0.637.050.060.500.130.027.172757.44///反应后（mol％）0.611.704.450.480.480.020.6426.1062.171.201.800.30求：⑴1-丁烯的转化率⑵丁二烯对1-丁烯的选择性⑶丁二烯的收率（提示：氮气不参与反应）8.1-丁烯氧化脱氢制丁二烯所用催化剂为MoO3/Bi2O3混和氧化物，反应由下列各步组成：⑴CH3－CH2－CH＝CH2+2Mo6＋＋O2－－－>CH2＝CH－CH＝CH2+2Mo5++H2O⑵2Bi3++2Mo5+－－>2Bi2++2Mo6+⑶2Bi2++1/2O2－－>2Bi3++O2－总反应为CH3－CH2－CH＝CH2+1/2O2－－>CH2＝CH－CH＝CH2+H2O试画出催化循环图。
《催化原理》习题（一）第一章一、填空题a)本世纪初，合成NH3 ，HNO3 ，H2SO4催化剂的研制成功为近代无机化学工业的发展奠定了基础。
催化裂化，催化加氢裂化，催化重整催化剂的研制成功促进了石油化工的发展。
b)随着科学的进步，所研制的催化剂活性的提高和寿命的延长，为化工工艺上降低反应温度、压力，缩短流程，简化反应装置提供了有力的条件。
四.回答题1.简单叙述催化理论的发展过程。
答：从一开始，催化剂的应用就走在其理论的前面。
1925年，Taylor的活性中心学说为现代催化理论的奠定了基础。
在以后的20多年中，以均相反应为基础，形成了中间化合物理论。
50年代，以固体能带模型为弎，又形成了催化电子理论。
60年以后，以均相配位催化为研究对象，又形成表面分子模型理论。
由此，催化理论逐渐发展起来。
2.哪几种反应可以在没有催化剂的情况下进行，在此基础上分析催化作用的本质是什么。
答：（1）下列反应可在没有催化剂时迅速进行：a)纯粹离子间的反应b)与自由基有关的反应c)极性大或配们性强的物质间的反应d)提供充分能量的高温反应（2）在含有稳定化合物的体系中加入第三物质（催化剂），在它的作用下，反应物的某些原子会发生离子化，自由基化或配位化，从而导致反应历程的变化，使反应较容易进行。
这就是催化剂催化作用的本质。
第二章一.概念题(催化剂的) 选择性，催化剂失活，可逆中毒，催化剂机械强度答：催化剂的选择性：是衡量催化剂加速某一反应的能力。
催化剂失活：催化剂在使用过程中，其结构和组成等逐渐遭到破坏，导致催化剂活性和选择性下降的现象，称为催化剂失活。
可逆中毒：指毒物在活性中心上的吸附或化合较弱，可用简单方法使催化剂的活性恢复。
催化剂机械强度：指固体催化剂颗粒抵抗摩擦、冲击、重力的作用，以及温度、相变作用的能力。
二.填空题:a) 按照反应机理中反应物被活化的方式催化反应可分为: 氧化还原催化反应，酸碱催化反应，配位催化反应。
b)结构性助剂可改变活性组分的物理性质，而调变形助剂可改变活性组分的化学性质。
c) 催化剂的活化可分为 热活化 和 化学活化。
d) 消除外扩散的主要方法是 提高流体流速 ，消除内扩散的主要方法是 减小催化剂粒度至反应速度不随粒度而改变 。
e) 非均相催化反应可以分为 气固催化反应 ， 液固催化反应 ， 气液催化反应 。
三。
简答题a) 根据其功能的不同， 助剂可分为哪几类?答：可分主结构性助剂、调变性（电子性）助剂、晶格缺陷性助剂和扩散性助剂。
b) 根据使用条件下的物质类型，催化剂可分为哪几类?答：可分为过渡金属催化剂、金属氧化物催化剂、酸碱（固液）催化剂和金属络合催化剂。
c) 为什么象铝一样的轻金属不适宜作氧化还原反应的催化剂? 答：因为轻金属容易因为氧化而变质，从而失去活性。
d) 催化剂失活的主要因素有哪些?答：催化剂失活主要有化学组成变化和催化剂结构变化两种。
化学组成变化 主要有活性组分挥发、流失、活性组分的中毒；催化剂结构变化包括催化剂分散度下降，活性组分烧结、积碳、孔堵塞，机械强度下降。
e) 什么元素或基团可使过渡金属催化剂中毒，中毒机理是什么?答：S 、Se 、Te 、P 、As 、NH 3、PH 3、Bi 、Se 、Fe 、H 2O 及其化合物可使过渡金属催化剂中毒。
中毒机理是：过渡金属元素具有空的低轨道，而非金属元素结构上具有一个共同的特点，即有未公用的电子对，它能和金属的d 轨道成键。
三. 回答题a) 助剂在催化剂中的作用有哪些?答：助催化剂本身无活性或活性较小，加入少量后，可大大提高催化剂的活性、选择性、寿命、稳定性等性能的物质。
可区分为：i. 结构性助剂改变活性组分的物理性能。
如几何状态、孔结构、比表面使催化剂不易烧结。
ii. 调变性（电子性）助剂可以改变活性组分的电子结构（化学性能）来提高活性组分的活性和选择性。
iii. 晶格缺陷性助剂可以使活性相原子排列无序化，从而使活性物质微晶间形成更多的晶格缺陷，产生了新的活性中心，使活性提高。
iv. 扩散性助剂的作用则通过加入硝酸盐、碳酸盐或有机物，使之在焙烧时分解而在催化剂中形成孔，提高体相内活性组分的利用率。
b) CO 和 H 2甲烷化为CO +H 2 = CH 4 + H 2O ∆H = -49.3 kcal/mol当采用Ni/Al 2O 3为催化剂时，催化反应中CO 吸附，H 2和H 2O 不吸附，测得CO|的吸附活化能为10kcal/mol ，吸附热 Q = 16kcal/mol 。
吸附的CO 和气相中H 2表面反应活化能为32kcal/mol ，反应热Q = 44kcal/mol 。
CH 4的脱附活化能为20kcal/mol 。
（1）画出表面催化反应过程能量变化的示意图； （2）计算甲烷吸附活化能； 答：反应过程可以表示为：i.mol kcal Q SCO S CO /161=-⇔+ii. mol kcal Q O H S CH S CO /443H 2242=+-⇔+- iii.344Q SCH S CH +⇔-且由图可以看出：。
为所以，甲烷吸附活化能因此：又因为：则：所以：将上述三方程加和为：mol kcal mol kcal H E E E E H mol kcal H H H H H H H H O H CH H CO mol kcal Q H mol kcal Q H d a ad /9.3/3.9/10.7/44/16332133212422211=∆-=-=∆=∆-∆-∆=∆∆+∆+∆=∆+→+-=-=∆-=-=∆（3） 指出催化反应过程控制步骤； 答：由Arrehnius 方程：RT E a e k k /0-=可知： E a 越大，k 越小，r 就越小因此，该反应控制步骤为表面反应。
（4） 计算催化反应活化能E 。
答：催化反应活化能：mol kcal Q E E A /1612=-=c) 化学反应21A 2C 其中A 2为解离吸附，反应机理为21A 2A-S ;A-S + B-S C-S + S ;C-S 求在下列不同情况下的速率方程式 1）当化学反应为控制步骤时； 2）当吸附为控制步骤时；3）当脱附为控制步骤时。
答：1）当化学反应A-S + B-S C-S + S 为控制步骤，则其余可以视为已达到平衡即：()()23221143213213332211C B A 422114442*********12CB ACB A vC B A CB Av v vc C vB B vA A C C v vB B v A A P K P K PK P K k P P K K K k k r P K P K P K P K P K P K K P k k K P k k K P k k +++-=-=+++==+++===⇒======-----θθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθ则：则：又2）当吸附为控制步骤时可分为两种情况：① A 的吸附为控制步骤，则24232C 43241211121214232C4C B A 4232C 434443C 332B B 2211111⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++-=-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++==+++====⇒======-----C B B BCB A A v AC B B v v vc C vB B BvB vC A C C v B A vv P K P K PK K P K P K K P K k P P k k P k r P K P K PK K P K P K P K P K K P K K K P k k K k k K P k k θθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθ则：则：又② B 的吸附为控制步骤，则242131C 421121314221212142131C 4211C B A 213143C 421A 14443C 33121A A 1111111⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++-=-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++==+++====⇒======-----C A A A CB A v AC A A v v v C A v B vc C vA C C vB A vv P K P K K P K P K P K K P K k P k k P k r P K P K K P K P K PK K P K K P K P K K P k k K k k K P k k θθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθ则：则：又3）当脱附为控制步骤时()()221321221142132144413212211C B A 1321322113332*********2BA B ACB A vC C BA B Av v vB A vBA C vB B vA A BA Cv v B B v A A P P K K K P K PK P k P P K K K k P k k r P P K K K P K P K P P K K K K P K P K K k k K P k k K P k k +++-=-=+++==+++====⇒======-----θθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθ则：则：又d) C 4H 8 = C 4H 6 + H 2C 4H 8 + S k1C 4H 7S + HS C 4H 7k 2C 4H 6 + HS2HSH 2 + 2S快试推导速率方程式答：因为第三个反应是快反应，则[HS]≈0C 4H 7S 为一中间产物，可以用稳态近似的方法来建立关系式： []074=dtS H C d即：0748421=-H C v H C k P k θθ 又：174=+H C v θθ则：AH C Av A H C P P k P k P k k =+=+=847411112112设其中θθ则反应速率：AA H C HC H C H C P k k P k k P k k P k k P k k k k r 122112*********4847411+=+=+==θe) 根椐反应物被活化的起因，判断下列反应属于哪一类催化反应， 并说明为什么?CH 3-CH=CH 2CH 3-CH-CH 3H ++2CH 3-CH-CH 3HOCH 3-CH-CH 3H 2O +-H +-答：判断该反应属于酸碱催化反应。
因为反应是因为H +有空轨道，而羟基中的O 有示共用的孤对电子，两者相互作用，O 将电子对转移到H +的最高占用轨道，形成一个活性中间体，而O 带正电荷，很不稳定，容易C 上的电子，而以水分子的形式脱离活性中间体，形成丙烷的碳正离子结构。
反应过程中发生了电子对转移，而原子的价态均未发生变化，因此是酸碱催化反应。
