催化剂设计与制备习题
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一、选择题:1.什么是催化剂:A. 加入到反应体系中,能显著改变化学反应速率,但反应前后自身化学性质和质量不变的物质。
B. 加入到反应体系中,能加快化学反应速率,但反应前后自身化学性质和质量不变的物质。
C. 加入到反应体系中,能减慢化学反应速率,但反应前后自身化学性质和质量不变的物质。
D. 加入到反应体系中,能显著改变化学反应速率,且反应前后自身化学性质和质量发生改变的物质。
2.催化剂的活性中心是什么:A. 催化剂表面起催化作用的那些部分B. 催化剂表面的某些原子C. 催化剂表面的某些原子基团D. 催化剂表面的缺陷部位3.关于催化剂制备方法中,正确的是:A. 沉淀法中,加料方式不同,沉淀性质没有差异B. 浸渍法的优点是活性组份在载体上的分布比较均匀C. 机械混合法制备的催化剂分散性和均匀性较高D. 离子交换法适用于低含量,高利用率的贵金属催化剂4. 催化剂活性的表示方法中不正确的是:A. 催化剂对反应物的转化率%100.⨯==ax Conv 该反应物的起始量某反应物转化的量 B. 产物的收率%100⨯=产物的总生成量某产物实际生成量y C. 催化剂对产物的选择性%1001⨯=产物的总生成量某一产物的生成量S D. 催化剂对产物的选择性%1002⨯=该反应物的转化总量的某反应物的量生成所要某产物时消耗S5. 下列关于反应速率(reaction Rate)描述不确切的是:A. 单位质量催化剂在单位时间内产物的增加量或反应物的减少量;B. 催化剂单位表面积上单位时间内产物的增加量或反应物的减少量;C. 单位体积催化剂在单位时间内产物的增加量或反应物的减少量;D. 催化剂单位密度上在单位时间内产物的增加量或反应物的减少量6. 关于催化反应动力学表达不正确的是:A. 间歇式反应器反应在一个密闭体系内进行,反应物料和催化剂一次性加入,反应过程中与外界无物质交换。
B. 间歇式反应器动力学处理是通过测定不同时间体系中反应物的浓度或产物的浓度,按照密闭体系的动力学方程和方法进行处理。
化学实验中的催化剂与反应机理练习题化学实验中催化剂的应用广泛,对促进反应速率具有重要作用。
同时,了解催化剂的反应机理也是化学研究的重要内容。
下面是一些催化剂和反应机理的练习题,帮助读者巩固对这一领域知识的理解。
第一题:某化学反应的催化剂某个实验室正在研究某种有机化合物的合成反应,需要找到一个合适的催化剂以促进反应的进行。
以下列出了几种可能的催化剂,请根据催化剂的性质和反应条件选择一个最合适的催化剂:1. 铂金2. 酶3. 酸性氧化剂4. 碱性氧化剂请解释你的选择,并说明该催化剂的作用原理。
第二题:氧化反应的催化剂氧化反应是一类常见的化学反应,催化剂在其中起到关键的作用。
以下是几个常见的氧化反应,请选择合适的催化剂:1. 乙醇氧化为乙醛2. 甲烷燃烧为二氧化碳和水3. 氨氧化为氮气和水请写出你的选择,并说明该催化剂的机理。
第三题:催化剂的失活与再生催化剂在反应过程中有可能发生失活现象,影响反应的进行。
以下是几种常见的催化剂失活方式,请选择一种并详细说明其原因:1. 中毒失活2. 结构退化失活3. 活性损失失活请解释你的选择,并说明催化剂的再生方法。
第四题:催化剂的选择和设计选择适合的催化剂对于实验的成功至关重要。
以下是几个反应条件,请选择一个合适的催化剂:1. 高温2. 低温3. 高压4. 还原性条件请解释你的选择,并说明该催化剂的设计原则。
以上是化学实验中催化剂与反应机理的一些练习题,希望能够帮助读者加深对这一领域的理解。
催化剂的选择和反应机理的研究对于化学科学的发展至关重要,希望读者能够通过练习题的学习,提高自己在这方面的知识水平。
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。
1.1 、论述催化剂是如何加速反响速率的?催化剂可使化学反响物在不改变的情况下,经由只要较少活化能的路径来进行化学反响。
所以加速了反响速率。
1.2 、催化作用有哪些根本特色?1)催化剂只能加速热力学上能够进行的反响,而不能够加速热力学上无法进行的反响。
2)催化剂只能加速反响趋于平衡,而不能够改变平衡的地址〔平衡常数〕。
3)催化剂对反响拥有选择性。
4)实质上催化剂其实不能够无量期地使用,在长远受热和化学、物理作用下,会发生不能逆的变化,这将以致催化剂活性下降,最后以致催化剂失活。
1.3 、说明催化剂为什么不能够改变平衡反响的平衡地址?对于给定的反响,在条件下,其催化和非催化过程的 - △ G r值是相同的,即 K f值是相同的,所以平衡地址没有改变。
另一种答案:化学平衡是由热力学决定的,GRT ln kp ,其中k p为反响的平衡常数,G是产物与反响物的标准自由焓之差,是状态函数,只决定于过程的向来态,而与过程没关。
催化剂的存在不影响G 值,它只能加速到达平衡所需的时间,而不能够搬动平衡点。
1.4 、拥有加氢功能的催化剂经常对脱氢反响也有活性。
试恩赐讲解。
依照 K f = , 催化剂能够以相同的比率加速正、逆反响的速率常数。
所以,对于可逆反响,能够催化正方向反响的催化剂,就应该能催化逆方向反响。
2.1 、平时固体催化剂有哪几个局部组成的?载体和助催化剂的功能分别是什么?平时估计催化剂由活性组分、载体和助催化剂三个局部组成。
(1〕载体:载体是催化剂活性组分的分别剂、黏合物或支撑体,是负载活性组分的骨架。
(2〕助催化剂:自己没有活性也许活性很小,但参加到催化剂中后,能够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、分别状态、机械强度等,从而提高催化剂的活性、选择性、牢固性和寿命。
2.2 、在甲烷催化氧化偶联反响研究中,若是反响物进料为甲烷和氧气,反响产物经气相色谱解析结果mol %组成以下: CH4 20%、 C2H430%、 C2H6 20% 、 CO2 20% 、 CO 10% 。
选择题:下列关于催化剂的说法中,正确的是?A. 催化剂只能加快化学反应的速率B. 催化剂在化学反应前后质量和性质都不变(正确答案)C. 催化剂只能减慢化学反应的速率D. 任何化学反应都需要催化剂在过氧化氢的分解反应中,常用哪种物质作为催化剂?A. 氧气B. 二氧化锰(正确答案)C. 水D. 氯酸钾催化剂在化学反应中的作用是?A. 改变反应物的性质B. 增加生成物的质量C. 改变化学反应的速率(正确答案)D. 减少反应物的用量下列哪个实验可以证明二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂?A. 将二氧化锰加入水中,观察是否有气泡产生B. 将过氧化氢溶液加入二氧化锰中,观察是否有气泡产生(正确答案)C. 将过氧化氢溶液加热,观察是否有气泡产生D. 将过氧化氢溶液和二氧化锰混合后加热,观察是否有气泡产生关于催化剂的说法,不正确的是?A. 催化剂可以降低化学反应的活化能B. 催化剂不能改变化学反应的平衡状态C. 催化剂在反应过程中一定会被消耗(正确答案)D. 催化剂可以提高某些化学反应的选择性在实验室制备氧气时,常用哪种催化剂来加速氯酸钾的分解?A. 氧化铜B. 二氧化锰(正确答案)C. 硫酸铜D. 碳酸钙催化剂在化学反应前后不发生变化的是?A. 物理状态B. 化学性质(正确答案)C. 质量分数D. 颗粒大小下列关于催化剂的描述中,错误的是?A. 催化剂可以参与化学反应过程B. 催化剂不能改变生成物的种类C. 催化剂只能用于加快化学反应速率(正确答案)D. 催化剂在反应前后质量和化学性质不变在工业生产中,为了提高化学反应的效率,常采用的方法是?A. 增加反应物的浓度B. 使用高效的催化剂(正确答案)C. 提高反应温度D. 延长反应时间。
有关催化剂试题及答案解析一、选择题1. 下列哪种物质不是催化剂?A. 二氧化锰B. 氧化铜C. 硫酸铜D. 硫酸答案:D解析:硫酸通常不作为催化剂使用,而是作为脱水剂或酸性反应介质。
2. 催化剂在化学反应中的作用是:A. 改变反应速率B. 改变反应的平衡位置C. 改变生成物的量D. 改变反应的热力学性质答案:A解析:催化剂的主要作用是改变化学反应的速率,而不影响反应的平衡位置、生成物的量或反应的热力学性质。
二、填空题3. 催化剂的特点可以概括为“一变二不变”,其中“一变”指的是______,而“二不变”指的是______和______。
答案:改变反应速率;质量和化学性质解析:催化剂能够改变化学反应的速率,但在反应过程中,催化剂的质量和化学性质保持不变。
三、简答题4. 描述一下催化剂在工业合成氨过程中的作用。
答案:在工业合成氨的过程中,催化剂(通常是铁基催化剂)的作用是降低氮气和氢气反应生成氨的活化能,从而加快反应速率,使得反应在较低的温度和压力下进行,提高了合成氨的效率和经济性。
四、计算题5. 如果一个反应在没有催化剂时的速率常数为 \( k_1 = 2.0 \times 10^{-3} \) s⁻¹,而在有催化剂存在时的速率常数为 \( k_2 = 3.5 \times 10^{-2} \) s⁻¹,计算催化剂使反应速率增加了多少倍?答案:催化剂使反应速率增加了 \( \frac{k_2}{k_1} =\frac{3.5 \times 10^{-2}}{2.0 \times 10^{-3}} = 17.5 \) 倍。
五、实验题6. 设计一个简单的实验来验证催化剂对反应速率的影响。
实验步骤:a. 准备两组相同的化学反应,一组加入催化剂,另一组不加。
b. 同时开始两个反应,并记录反应开始后特定时间点的反应速率。
c. 比较两组反应的速率,观察催化剂对反应速率的影响。
预期结果:加入催化剂的一组反应速率应明显快于未加催化剂的一组,从而验证催化剂的作用。
(完整版)催化化学习题及答案⼀、基本概念题1. 催化剂的⽐活性:催化剂的⽐活性是相对于催化剂某⼀特定性质⽽⾔的活性。
例如:催化剂每m2的活性。
2. 催化剂的选择性:催化剂有效地加速平⾏反应或串联反应中的某⼀个反应的性能。
3. 催化剂的机械强度:固体催化剂颗粒抵抗摩擦、冲击和本⾝的质量以及由于温变、相变⽽产⽣的应⼒的能⼒,统称为催化剂的机械强度。
4. 催化剂的密度:实际催化剂是多孔体,成型的催化剂粒团体积包括颗粒与颗粒之间的空隙V隙、颗粒内部实际的孔所占的体积V孔和催化剂⾻架所具有的体积V真,即V堆=V隙+V孔+V真。
(a)堆密度;(量筒)(b)颗粒密度;(压汞法)(c)真密度(氦⽓法)5. 催化剂的⽐表⾯:通常以1g催化剂所具有的总表⾯积m2/g6. 催化剂的⽐孔容:1g多孔性固体催化剂颗粒内部所有孔道的总体积。
ml/g7. 催化剂的孔隙率:多孔性固体催化剂颗粒内部所有孔道的总体积占催化剂颗粒体积的百分数。
8. 催化剂的孔分布:除了分⼦筛之外,⼀般催化剂中的孔道直径⼤⼩不⼀。
不同⼤⼩的孔道占总孔道的百分数称为孔分布。
不同范围的孔径(r>200nm称⼤孔,r<10nm 微孔,r为10~200nm过渡孔) 有不同的测定⽅法。
9. 催化剂的平均孔半径:⼀般固体催化剂(分⼦筛除外)中孔道的粗细、长短和形状都是不均匀的,为了简化计算,可以把所有的孔道都看成是圆柱形的孔,并假定其平均长度为L,平均半径为r。
10. 催化剂中毒:催化剂在使⽤过程中,如果其活性的衰退是由于反应介质中存在少量杂质,或是由于催化剂在制备时夹杂有少量杂质⽽引起的,则称为催化剂的中毒。
11. 催化剂的寿命:催化剂在实际反应条件下,可以保持活性和选择性的时间称为催化剂的寿命。
12. 催化剂的活化:催化剂在投⼊实际使⽤之前,经过⼀定⽅法的处理使之变为反应所需的活化态的过程。
13. 转化数:单位活性中⼼在单位时间内进⾏转化的反应分⼦数14. 转化率:反应物在给定的反应条件下转化为产品和副产品的百分数15. 产率:反应产物的量相对于起始反应物总量的百分数产率、选择性和转化率三者的关系为:产率=选择性*转化率16. 时空产率:催化反应中,反应物在单位时间内通过单位体积的催化剂所得某⼀产物的量。
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。
如质子、配位络合物、表面原子簇等。
一般用“*”表示。
6在估量一个催化剂的工业价值时,通常认为哪三个因素是最重要的?考虑的顺序是答:它们分别是活性(activity)、选择性(selectivity)和寿命(lifetime)。
考虑的顺序:第一位是选择性,第二位寿命,最后才是活性7选择性(Selectivity)的定义是什么?答:Selectivity (%) = (转化为目的产物所消耗的某反应物量/某反应转化的总量)´100%8催化剂的寿命曲线通常包括哪三个周期?答:包括成熟期、稳定期和衰老期9按催化反应体物相均一性分类方法,可将催化体系分为:答:(1)、均相催化(homogeneous catalysis)所有反应物和催化剂分子分散在一个相中,如均相酸碱催化、均相络合催化。
(2)、多相催化(heterogeneous catalysis)催化剂与反应物处于不同的相,催化剂和反应物有相界面将其隔开。
如气-液、液-液、液-固、气-固、气-液-固。
(3)、酶催化(enzyme catalysis)兼有均相催化和多相催化的一些特性。
酶是胶体大小的蛋白质分子,它小到足以与所有反应物一起分散在一个相中,但又大到足以论及它表面上的许多活性部位。
10按催化剂作用机理分类,可将催化体系分为?答:氧化还原,酸碱催化和配位催化。
1多相催化反应一般包括哪几个步骤? 其中哪几个步骤属于化学过程?答:包括如下步骤::(1)反应物分子经过层流边界层的外扩散;(2)在催化剂孔隙中的内扩散;(3)在催化剂表面的化学吸附;(4)表面化学反应;(5)产物在催化剂表面脱附;(6)产物在催化剂孔隙中的内扩散;(7)在层流边界层中的外扩散。
其中, 反应物分子在催化剂表面的化学吸附,表面化学反应以及产物的脱附,属于化学过程。
在多相催化反应中,为什么至少有一种反应物必须经过化学吸附?答:通过化学吸附能活化反应物分子,降低反应的活化能,所以在多相催化反应中,一般至少有一种反应物必须经过化学吸附。
物理吸附、化学吸附的差别为何? 作用力不同物理吸附: 反应分子靠范德华引力吸附在催化剂表面上,类似于蒸气的凝聚和气体的液化. 化学吸附: 则类似于化学反应,在反应物分子与催化剂表面原子间形成吸附化学键。
♥吸附热:物理吸附热与气体的凝聚热差不多,一般为几百卡/克分子至2—3千卡/克分子; 化学吸附热接近化学反应的热效应,一般为20一120干卡/克分子。
♥吸附温度物理吸附类似于凝聚作用,所以只有在靠近或低于被吸附物质的沸点时才能发生;化学吸附的温度一般比同种气体物理吸附的温度高。
♥吸附的选择性物理吸附无选择性;化学吸附则具有选择性。
♥吸附层数化学吸附是单层的;物理吸附可以是单层或多层的。
♥吸附态光谱和光电子能谱物理吸附只能使原吸附分子的特征吸收带产生某些位移,或使原吸收带的强度有所改变,而光电子能谱一般没有变化;在紫外、可见及红外光谱区,若出现新的特征吸收带,或吸附前、后分子的光电子能谱发生明显的变化,就表示发生了化学吸附。
4化学吸附态的定义是?答:一般是指分子或原子在固体表面进行化学吸附时的化学状态、电子结构以及几何构型。
5氢的吸附态有?答:氢的吸附态有均裂和异裂两种方式,如下所示:室温下,氢在氧化锌上的化学吸附有两类,它们是? 第一类是快速可逆的吸附: 这类吸附的氢参与了乙烯加氢和氢-氘交换反应,表明它是处于活化状态;+ H 2H M M M MM M H H H M O M + H 2M O H HO (均裂吸附)(异裂吸附)第二类化学吸附是慢的、不可逆的: 示踪实验表明这类吸附的氢不能进行乙烯加氢和氢—氘交换反应,因而是没有得到活化的。
即所谓的高配位M —吸附态和低配位L —吸附态 在一些催化剂上,已经确定了哪几种氧吸附形式?答:在一些催化剂上,已经确定了几种氧吸附形式,即O -*,O 2-*,O 3-*,O 22-*和O 2-*等.最后一种巳变成表面或晶格氧离子。
由于O-*的反应能力强,人们认为,烃类的深度氧化主要与它有关。
关于烯烃在金属上的缔合化学吸附,已经提出了哪两种吸附态?答:有σ型[如乙烯在Ni(111)面的吸附]和π型[如乙烯在Pt(100)面的吸附]两种,即在酸性氧化物(SiO 2,A12O 3)表面上,烯烃与B 酸或L 酸作用模式是?答:在酸性氧化物(SiO 2,A12O 3)表面上,烯烃可能与表面B 酸中心作用产生正碳离子,也可能被L 酸中心脱去一个氢负离于而形成正碳离子.答:炔烃在金属表面的吸附要比烯烃强。
乙炔加氢的催化剂活性之所以不高,就是因为乙炔的强烈吸附而使催化剂表面中毒。
12有关乙炔在金属表面上的吸附态,已经提出的吸附态有哪几种?答: 有关乙炔在金属表面上的吸附态,已经提出如下一些吸附态结构: 和桥式吸π-键吸附态13关于苯在金属上的吸附,已经提出的看法有?答: 关于苯在金属上的吸附,早期提出所谓的六位σ型吸附和二位σ型吸附:苯的另一种缔合型吸附态是η6π吸附态14在一种催化剂表面产生各种吸附态的成因是多方面的,主要原因有哪两种?答:可以概括为催化剂表面的固有不均一性和诱导不均一性两种。
15固有不均一性的定义是?M OL N i C N i O N i C CC **C *和MM C C H H H C M MC C H H*******答:固有不均一性是指表面原于(离子)微环境的不均一性,一般是指由催化剂本身的结构所决定的和(或)在制备过程中所产生的价不饱和性或配位不饱和性的差异。
16何谓化学吸附的火山形原理?答: 火山型原理:好的催化剂应该能形成中等强度的化学吸附键,它强到足以使吸附的反应物分子中的键断裂;但它又不能太强,以使表面中间物仅又短暂的滞留时间,并使产物分子迅速脱附,以便反应能以较大速率继续进行下去。
17 Langmuir 吸附的基本假设如何?答:1)吸附是单层的,即每个吸附分子占有一个吸附位;2)吸附剂表面是均匀的,即其上所有部位的吸附能力都相同; 3)吸附分子之间无相互作用,即发生吸附或脱附时与邻近有无吸附分子无关; 4)吸附与脱附间已建立平衡.概而言之,即分子在理想表面(不存在固有不均一性和诱导不均一性)进行吸附,且达平衡。
乔姆姆金等温式成立的条件是?答:只适用于化学吸附,且在较小的覆盖度范围内才有效.从化学吸附只能在一部分表面中心上进行(即吸附被子只能吸附在可以成键的吸附中心上)的观点来看,上述二者显然是一致的。
物理吸附的多分子层理论的基本假设是?答:(1)固体表面是均匀的,空白表面对所有分子的吸附机会相等,分子的吸附或脱附,不受其它分子存在的影响;(2) 固体表面和气体分子的作用力为van der WaaIs 引力,因此在第一层上还可进行第二层,第三层的吸附,这时的吸附宛如气体的凝聚一样。
Langmuir —Hinshelwood 机理?答:假定两反应分子均由吸附状态发生表面反应,且以表面反应为速度控制步骤(即所谓Langmuir —Hinshelwood 机理,简称L —H 机理),根据LangmuIr 表面质量作用定律,反应速度应与反应物在催化剂上的吸附量或覆盖度θ成正比,其覆盖度的指数等于相应的化学计量系数νi :如反应假定化学吸附是控制步骤, 请推导它的多相催化反应动力学方程.设反应按下列步骤进行其中,A 的吸附(I)是馒步骤.由于吸附未达平衡,A 的表面浓度q A不能用气相中A 的分压P A 表之,而是与某一压力P*A 处于平衡.由此可得反应速度 如何求P A *呢?因后续步骤[表面化学反应(II)和产物脱附(III)]已达到平衡,气相中的B 分子不仅与B*而且也与A*达成平街,即A BA +*A *( I )A *B *( II )B *B +*( III )v = k P A A = k P A 11 + a A P A +a B P B *这样的平衡称为吸附—化学平衡.上式的平衡常数为代入得:总过程A=B 的平衡常数等于吸附步骤(I)的平面常数与K'之积,即K = K' a A ,因此 得该催化反应的动力学方程这里A *B +*K ' =P A P B θAθA 1 + a A P A +a B P B*=a A P A*θ011 + a A P A +a B P B*=K ' =a A P A *P BP A =* P BK v =1 + a A +a B P B P B Kk P A =1 + k '' P Bk P A +a Ba A Kk '' =第六、七章习题参考答案:1、请简述工业催化剂制备的步骤。