催化剂与催化作用第一章催化剂与催化作用基本知识
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第一章催化简史1、催化剂这一概念历史上最早是由哪个国家的哪位科学家于何年何刊物中正式提出的?答:1836年,瑞典科学家贝采利乌斯(J.J.Berzelius)在《物理学与化学年鉴》中首次提出“催化剂”这一概念。
2、催化剂的本质是什么?它最早由哪个国家的哪位科学家于何年提出?答:催化剂的本质是降低化学反应的活化能,把一个比较难发生的反应变成了两个很容易发生的化学反应。
在这两个反应中,第一个反应中催化剂扮演反应物的角色,第二个反应中催化剂扮演生成物的角色,所以说从总的反应方程式上来看,催化剂在反应前后没有变化。
3、工业合成氨催化剂的主要成分有哪些?历史上由于合成氨催化剂和工业化研究而获得诺贝尔化学奖的科学家是哪个国家的哪两位?答:工业合成氨催化剂为铁触媒,其主要成分为Fe、Al2O3、K2O,由于合成氨催化剂和工业化研究,德国科学家哈伯(F.Haber)获得1919年诺贝尔化学奖,博什(C.Bosch)获得1931年诺贝尔化学工程、高压设备奖。
4、合成高压低密度聚乙烯的催化剂历史上是由谁最早发明的?其主要组成为何?答:合成高压低密度聚乙烯的催化剂历史上是由德国科学家齐格勒(K.Ziegler)最早发明的,其主要组成为四氯化钛-三乙基铝[TiCl4-Al(C2H5)3]。
5、历史上最早模仿合成高压低密度聚乙烯的催化剂而发明聚丙烯合成催化剂的是哪个国家的哪位科学家。
他所发明的聚丙烯催化剂的组成为何?答:历史上最早模仿合成高压低密度聚乙烯的催化剂而发明聚丙烯合成催化剂的是意大利科学家纳塔(G.Natta),他所发明的聚丙烯催化剂的组成为三氯化钛-三乙基铝[TiCl3-Al(C2H5)3]。
第二章催化剂与催化作用1、什么是催化剂?什么是催化作用?催化作用的本质是什么?催化作用的特征主要有哪四个方面?答:催化剂是这样一种物质,由于它的存在,使化学反应趋于平衡的速度大大加快了,而它本身的组成、数量在反应前后没有发生变化。
Fsw第一章1催化剂和催化作用催化剂:是一种能够改变一个化学反应的反应速度,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地消耗的化学物质催化作用:是指催化剂对化学反应所施加的作用。
具体地说,催化作用是催化剂活性中心对反应物分子的激发与活化,使后者以很高的反应性能进行反应。
2催化剂性能指标:催化活性、选择性、产物收率、稳定性或寿命第二章1.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.这种现象称为吸附现象。
被吸附的气体称为吸附质。
吸附气体的固体称为吸附剂。
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,这样的状态。
2..3.化学吸附态:是指分子或原子在固体催化剂表面进行化学吸附时的化学状态、电子结构及几何构型。
4.画出Langmuir等温线,Langmuir的假设:1、吸附的表面是均匀的,各吸附中心的能量同构;2、吸附粒子间的相互作用可以忽略;3、吸附粒子与空的吸附中心碰撞才有可能被吸附,一个吸附粒子只占据一个吸附中心,吸附是单分子层的;4、在一定条件下,吸附速率与脱附速率相等,从而达到吸附平衡。
Langmuir吸附等温式:第三章1.比表面积:每克催化剂上具有的表面积称为比表面积2.BET理论的假设:1、吸附的表面是均匀的;2、吸附粒子间的相互作用可以忽略;3、多层吸附,各层间吸附与脱附建立动态平衡。
3.比孔容:每克催化剂颗粒内所有的体积总和称为比孔体积,或比孔容,以Vg表示。
4.孔隙率:催化剂的孔体积与整个颗粒体积的比,以θ表示。
5.中孔:中孔,指半径在(2—50)nm。
6.接触角:在液体和固体接触处,分别作液体表面和固体表面的切线,这两条切线在液体内的夹角称为接触角。
(会画)第四章1.多相催化反应过程分析:(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。
催化重点知识点一、概述催化剂定义描述:在反应体系中,若存在某一种类物质,可使反应速率明显变化(增加或减少),而本身的化学性质和数量在反应前后基本保持不变,这种物质称为催化剂。
催化剂可以是正催化剂,也可以是负催化剂。
催化剂的组成:主体,载体,其他。
主体分为主催化剂、共催化剂、助催化剂。
助催化剂分为结构助催化剂、电子助催化剂、晶格缺陷助催化剂、扩散助催化剂。
主催化剂:起催化作用的根本性物质。
没有它不存在催化作用。
共催化剂:催化剂中含有两种单独存在时都具有催化活性的物质,但各自的催化活性大小不同,活性大的为主催化剂,活性小的为共催化剂。
两者组合可提高催化活性。
助催化剂:是催化剂中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、寿命等性能的组分。
催化反应:有催化剂参与的反应。
催化反应的分类:通常根据体系中催化剂和反应物的“相”分类;也可根据反应中反应分子间电子传递情况分类。
催化反应分为:均相催化反应,多相催化反应,酸碱反应,氧化还原反应。
均相催化反应:催化剂和反应物形成均一的相,可以是气相、液相。
多相催化反应:催化剂和反应物处于不同相,催化剂通常均为固体。
可分为气固、液固。
酸碱反应:在反应中发生电子对转移的称为酸-碱反应。
氧化还原反应:在反应中发生一个电子转移的称为氧化-还原反应。
催化特征:1催化是一种知识,是一种关于加快化学反应发生的“捷径”的知识。
2催化不能改变化学反应热力学平衡, 但促使热力学可自发发生的反应尽快发生,尽快达到化学平衡。
3催化是选择性的,往往要在一系列平行反应中特别地让其中一种反应尽快发生,尽速达到平衡。
如果可能,它还要同时抑制其它反应的进行。
四、如果热力学允许,催化对可逆反应的两个方向都是有效的。
催化的本质:在催化剂作用下,以较低活化能实现的自发化学反应被称为催化反应。
催化剂是一种中介物质,它提供了改变活化能的路径从而加快了反应速率(或降低了反应温度),但其自身最终并没有被消耗。
1.什么是催化作用?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。
2.催化作用的四个基本特征(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.催化剂有三种重要的催化指标:活性、选择性和稳定性。
4.催化剂的组成活性组分、载体、助催化剂。
5.什么是负载型催化剂将活性组分、助催化剂组分负载于载体上所制得的催化剂,称为负载型催化剂。
6.载体的种类载体的种类很多,可以是天然的,也可以是人工合成的。
可将载体划分为低比表面积和高比表面积两大类。
7.助催化剂按作用机理的不同一般区分为结构型和电子型两类。
8.载体的功能载体的功能主要有:(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,使催化剂具有一定的形状(3)改进催化剂的传导性(4)减少活性组分的含量(5)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9.一种良好的工业实用催化剂,应该具有三方面的基本要求:即活性、选择性和稳定性或者说寿命。
10.活性的表达(1)给定温度下完成原料的转化率;(2)温度(3)空速(4)时空收率11.工业催化剂的稳定性,包括热稳定性、化学稳定性和机械稳定性三方面。
12.均相催化是指催化剂与反应介质不可区分,与介质中的其他组分形成均匀物相的催化反应体系。
均相催化常用于液相反应。
13.多相催化的反应步骤(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)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。
从气流层经过滞流层向催化剂颗粒表面的扩散或其反方向的扩散,称为外扩散。
最新⼯业催化原理—作业汇总(含答案)第⼀章催化剂与催化作⽤基本知识1、简述催化剂的三个基本特征。
答:①催化剂存在与否不影响△Gθ的数值,只能加速⼀个热⼒学上允许的化学反应达到化学平衡状态⽽不能改变化学平衡;②催化剂加速化学反应是通过改变化学反应历程,降低反应活化能得以实现的;③催化剂对加速反应具有选择性。
2、1-丁烯氧化脱氢制丁⼆烯所⽤催化剂为MoO3/BiO3混合氧化物,反应由下列各步组成(1)CH3-CH2-CH=CH2+2Mo6++O2-→CH2=CH-CH=CH2+2Mo5++H20(2)2Bi3++2Mo5+→2Bi2++2Mo6+(3)2Bi2++1/202→2Bi3++02-总反应为CH3-CH2-CH=CH2+1/202→CH2=CH-CH=CH2+H20试画出催化循环图。
CH3-CH22Bi3、合成氨催化剂中含有Fe3O4、Al2O3和K20,解释催化剂各组成部分的作⽤。
答:Fe3O4:主催化剂,催化剂的主要组成,起催化作⽤的根本性物质Al2O3:构型助催化剂,减缓微晶增长速度,使催化剂寿命长达数年K20:调变型助催化剂,使铁催化剂逸出功降低,使其活性提⾼第⼆章催化剂的表⾯吸附和孔内扩散1、若混合⽓体A和B2在表⾯上发⽣竞争吸附,其中A为单活性吸附,B2为解离吸附:A+B2+3*→A*+2B*,A 和B2的⽓相分压分别为p A和p B。
吸附平衡常数为k A和k B。
求吸附达到平衡后A的覆盖率θA和B的覆盖率θB。
解:对于⽓体A:吸附速率v aA=k aA P A(1—θA—θB) ;脱附速率v dA=k dAθA平衡时:v aA=v dA,即θA=(k aA/k dA)P A(1—θA—θB)=k A·k B(1—θA—θB)对于⽓体B:吸附速率v aB=k aB P B(1—θA—θB)2;脱附速率v dB=k dBθB2平衡时:v aB=v dB ,即θB2= k B P B(1—θA—θB)2。
催化剂与催化作用第一章催化剂与催化作用基本知识
催化剂是指能够改变化学反应速率但本身不参与反应的物质。
催化作
用是通过催化剂为反应提供新的反应路径,降低反应的活化能,从而加快
反应速率。
催化剂与催化作用是化学领域中的重要概念,本文将介绍催化
剂与催化作用的基本知识。
一、催化剂的作用机理
催化剂通过提供新的反应路径,降低反应的活化能,促进化学反应的
进行。
催化剂表面上的活性位点与反应物分子发生相互作用,进而改变反
应物的键能和键角,使得反应物易于发生化学反应。
催化剂不会消耗掉,
而是在反应结束后可以从体系中分离出来,因此催化剂可以在许多次反应
中重复使用。
二、催化剂的分类
催化剂可以根据其所参与的反应类型进行分类,常见的催化剂有酸性
催化剂、碱性催化剂和金属催化剂等。
1.酸性催化剂:酸性催化剂在催化作用中起到质子供给的作用,常见
的酸性催化剂包括硫酸、盐酸、磷酸等。
酸性催化剂一般用于酸催化反应,如酯的酸催化水解反应、糖类的酸催化裂解反应等。
2.碱性催化剂:碱性催化剂在催化作用中起到电子供给或接受的作用。
碱性催化剂常见的有氢氧化钠、氢氧化钾等。
碱性催化剂一般用于碱催化
反应,如酮类的否明反应、酮类的甲酰化反应等。
3.金属催化剂:金属催化剂可以通过改变反应物的电子结构或提供新
的电子通道来促进反应。
常见的金属催化剂有铂、铁、铂铁等。
金属催化
剂一般用于氧化还原反应、加氢反应等。
三、催化作用的特点
1.催化作用能够提高反应速率,有时甚至可以达到数个数量级的效果。
2.催化剂可以对多种不同的反应起到催化作用,具有广泛的适应性。
3.催化剂与反应物之间的相互作用是可逆的,催化剂可以在多次反应
中重复使用。
4.催化剂对反应的选择性较高,可以选择性地促进特定的反应。
四、催化剂的选择和设计
催化剂的选择和设计是催化反应的关键步骤。
合适的催化剂可以提高
反应速率,降低反应条件,并且具有良好的选择性。
1.催化剂的选择要考虑反应类型和反应物的特性。
不同类型的反应需
要使用不同的催化剂,如酸催化反应使用酸性催化剂,氧化反应使用氧化
剂催化剂等。
2.催化剂的活性位点要与反应物的特性相匹配。
活性位点是催化剂表
面上的能够与反应物相互作用产生催化效果的部位。
活性位点的设计要考
虑反应物的键能以及反应路径。
3.催化剂的稳定性要考虑在反应过程中是否容易失活。
一些因为与反
应物生成的不稳定中间体可能会降解或使催化剂失活。
综上所述,催化剂与催化作用是化学反应中重要的概念。
催化剂通过
提供新的反应路径,降低反应的活化能,从而加速反应速率。
催化剂可以
根据所参与的反应类型进行分类,并且具有良好的选择性和广泛的适应性。
催化剂的选择和设计要考虑反应类型、反应物的特性以及活性位点的设计。
催化剂在化学反应中起着至关重要的作用,对于提高反应效率和降低成本
具有重要的意义。