工业催化考试复习

工业催化复习要点一、论述题1、试说明催化剂的稳定性与寿命的区别和联系。

①催化剂的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的条件下，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。

②区别：催化剂的稳定性指的是变化情况，而催化剂的寿命指的是时间的长短。

③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，稳定性不好的寿命短。

2、半导体ZnO在氧气吸附之后电导比未吸附前低，现用ZnO作为CO氧化催化剂，反应时催化剂的电导增加。

请问（1）若O2的吸附为控制步骤时，（2）若CO的吸附为控制步骤时，分别提出增加催化剂的活性的措施。

根据半导体能带理论，ZnO是N型半导体，（1）O2的吸附为控制步骤时，O2得电子过程，应添加施主杂质，如Al3+等。

（2）CO的吸附为失电子过程，应添加受主杂质如Li+。

3、说说催化剂为什么不能改变平衡的位置。

因为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，只决定于过程的始态和终态，而与过程无关，催化剂的存在不影响DG0值，它只能加速达到平衡所需要的时间，而不能移动平衡点。

二、简答题1、什么是d带空穴？它与金属催化剂的化学吸附和催化性能的关系，d带空穴是越多越好吗？d带空穴是指金属的d带中某些能级未被充满，可看做d带中的空穴。

关系：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带空穴越多，对反应分子的化学吸附也越强。

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，然而对于一定的反应，要求催化剂具有一定的d空穴，而不是越多越好。

因为并不是d带空穴越多，其催化活性就越大。

过多可能造成吸附太强，不利于催化反应。

2、催化剂的四个基本特征是什么？①催化剂只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只能改变化学反应的速度，而不能改变化学平衡的位置；③催化剂参与化学反应: 通过改变反应历程、降低活化能而改变反应速度；④催化剂对反应的类型、方向及产物的结构具有选择性。

工业催化复习题工业催化复习题1一、填空1. 催化剂只能而不改变反应的。

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[PtCl 3(CH 2=CH 2)] 的空间构型及电子结构图,并指出CH =CH 2活化的原因。

三、（二选一）1.写出CO+O 2→CO 2 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。

四、载体的作用有哪些？五、举例说明混合氧化物的表面酸性是如何形成的。

六、判断与改错1.催化剂加快化学反应速度，增大反应平衡常数。

2.催化剂吸附气体能力越强，其催化活性越高。

3.金属催化剂的 d%越大，催化活性越高。

4.半导体的能带结构都相同。

工业催化原理复习题.doc工业催化原理2012-2013-2一、名词解释1.积炭发动机长吋间工作吋机汕、灰尘、杂物等留下的汕泥。

汽缸内的汕泥一般称为“积炭”。

2.吸附等温线吸附等温曲线是指在一定温度H容质分子在两相界面上进行的吸附过程达到T衡时它们在两相中浓度之间的关系曲线。

3.比孔容4.固体超强酸100%硫酸的酸强度用Hammett酸强度函数表示吋，其酸强度为Ho =-11.9,我们把酸强度H。

<一11.9的固体酸称为固体超强酸。

5.构型扩散二、填空题1._____________________________________ 根据催化体系催化反应可分为和_________________________________________ 。

2.__________________________ 催化剂的密度有____ , _______________ 和o3._________________________________ 金属化学键的理论方法有_________ , _____________________________________ 和____________ o4.半导体的导电性介于道题和绝缘体之间，导体分为_____________ , _________ 和____________ o_5._____________________________________ 根据反映程度氧化反应可分为和t6.__________________________________________________ 催化剂的活性变化可分为诱导期或成熟期、_________________________________ 和_____________ 三个阶段。

7.P型半导体中含宥易于接受电子的杂质，这种杂质称为____________________ o8._____________________________________________ 助催化剂根据其所起作用不同分为_______________________________________ 和________________ 。

工业催化1.什么是催化剂？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。

2.什么是催化反应？涉及催化剂的反应3.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）只能加速反应趋于平衡，不能改变平衡的位置，只能加速热力学上可以进行的反应3）对加速反应具有选择性 4）催化剂的寿命4.催化剂为什么不会改变化学平衡的位置？化学平衡是由热力学决定的，∆G0＝—RT1nKP ，其中KP为反应的平衡常数，∆G0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∆G0值，它只能加速达到平衡所需的时间，而不能移动平衡点。

5.催化剂为什么能加快反应速度？催化剂能降低反应的活化能6.按使用条件下的物态催化剂可分为几类，各是什么？酸碱催化剂，非纳米分子筛催化剂，金属催化剂，金属氧化物和硫化物催化剂，络合催化剂，7.催化剂的组成包括哪几部分？活性组分，助催化剂，载体8.吸附和催化有什么关系催化的前提是发生吸附，气—固相催化反应中，至少有一种反应物要吸附在催化剂的表面上。

吸附键的强度要适当，吸附的过强或过弱都不利于下一步化学反应的进行。

如果催化剂对反应物吸附过强，往往形成较稳定的表面络合物；吸附过弱，反应物分子活化不够，不利于反应。

9.物理吸附与化学吸附有什么区别。

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选择性无有热效应较小，近于液化热较大，近于化学反应热吸附速度较快，不受温度影响，不需活化能; 较慢，温度升高,速度加快，需要活化能a.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著变化。

b.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。

工业催化期末考试试题# 工业催化期末考试试题## 第一部分：选择题（每题2分，共20分）1. 工业催化中，催化剂的主要作用是：- A. 提高反应速率- B. 降低反应温度- C. 改变反应途径- D. 增加产物选择性2. 以下哪个不是催化剂的物理性质？- A. 比表面积- B. 孔隙结构- C. 化学稳定性- D. 反应活性3. 催化剂的活性中心通常具有以下哪些特性？- A. 高能量- B. 高选择性- C. 高稳定性- D. 低反应性4. 催化剂的失活通常由以下哪些因素引起？- A. 热失活- B. 毒化- C. 机械磨损- D. 所有以上5. 以下哪个是工业催化中常用的催化剂载体？- A. 活性炭- B. 氧化铝- C. 硅藻土- D. 金属铂## 第二部分：简答题（每题10分，共30分）6. 简述催化剂在工业生产中的重要性。

7. 描述催化剂的活性、选择性和稳定性之间的关系。

8. 解释催化剂失活的原因，并提出可能的解决策略。

## 第三部分：计算题（每题15分，共30分）9. 假设一个催化反应的速率常数 \( k \) 与温度 \( T \) 有关，关系式为 \( k = A \cdot e^{-\frac{Ea}{RT}} \)，其中 \( A \) 是频率因子，\( Ea \) 是活化能，\( R \) 是气体常数。

如果已知在温度 \( T_1 \) 时反应速率为 \( v_1 \)，在温度 \( T_2 \) 时反应速率为 \( v_2 \)，试推导出 \( T_1 \) 和 \( T_2 \) 之间的关系。

10. 某工业反应器中，催化剂的表面积为 \( S \)，反应物的浓度为\( C \)，反应速率与反应物浓度成正比，比例常数为 \( k \)。

如果反应器的体积为 \( V \)，试计算在稳态条件下，反应器中的反应速率。

## 第四部分：论述题（每题20分，共20分）11. 论述工业催化在环境保护和能源转换中的应用，并举例说明。

1.催化剂的作用催化剂能加快化学反应速度，但它本身不因化学的结果而消耗，它也不会改变反应的最终热力学平衡位置。

2.载体的作用有哪些？分散作用稳定化作用支撑作用传热和稀释作用助催化作用3.均相催化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。

4.多相催化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。

5.简述多相催化反应过程包括的五个过程。

反应物向催化剂表面扩散反应物向催化剂表面吸附被吸附的反应物在表面上迁移、化学重排和反应产物由催化剂表面上脱附产物离开催化剂周围的介质扩散6.烧结粉状或粒状物料经加热至一定温度范围而固结的过程7.选择性转化为目的的产物所消耗的某反应物量/某反应转化的总量8.在估量一个催化剂的工业价值时，哪三个因素最重要？考虑的顺序是什么？他们分别是活性、选择性和寿命。

考虑的顺序：9.简述化学吸附的单层与物理吸附的单层的不同之处化学吸附的单层吸附量，即为占领吸附剂的所有吸附部分所需的吸附质的量，而吸附质的吸附部位则是由吸附剂的结构和吸附物的化学性质所决定的。

物理吸附的单层吸附量，则是分子式以密集排列的形式，以完全的单层分子遮盖表面所需的吸附质的量10.如何确定半导体氧化物为n型或p型？N型氧化物的电导由导带中的电子数决定，而p型氧化物的电导则由价带中的正穴数决定。

基于这个原理，可以用下述方法确定非计量氧化物是n型还是p型。

将氧化物基于一定压力的氧气氛中，并测量氧化物的电导随氧气压的变化，如果电导随氧气压力增加而增加，则此氧化物为p型，相反则为n型。

11.在n型和p型半导体催化剂中加入施主杂质，其电导率和逸出功有何变化？N型半导体催化剂加入施主杂质后，它的导电率提高，逸出功降低。

因为n型半导体靠自由电子导电，加入施主杂质后，使得导带自由电子增加，所以导电率提高，Ef提高逸出功降低；而p型半导体催化剂加入施主杂质后，它的导电率降低，逸出功也降低。

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。

⼯业催化考试重点第1、2章复习思考题1、催化剂是如何定义的？催化剂是⼀种能够改变化学反应速度⽽不能改变反应的热⼒学平衡位置，且⾃⾝不被明显消耗的物质。

2、催化剂在⼯业上的作⽤功能或者效果有哪些？1）使得原来难以在⼯业上实现的过程得以实现。

2）由过去常常使⽤的⼀种原料，可以改变为多种原料。

3）原来⽆法⽣产的过程，可以实现⽣产。

4）原来需要多步完成的，变为⼀步完成。

5）由原来产品质量低，能耗⼤，变为⽣产成本低，质量⾼6）由原来转化率低，副产物多，污染严重，变为转化率⾼，产物单⼀，污染减少3、载体具有哪些功能和作⽤？①分散作⽤，增⼤表⾯积，分散活性组分；②稳定化作⽤，防⽌活性组分熔化或者再结晶；③⽀撑作⽤，使催化剂具备⼀定机械强度，不易破损；④传热和稀释作⽤，能及时移⾛热量，提⾼热稳定性；⑤助催化作⽤，某些载体能对活性组分发⽣诱导作⽤，协助活性组分发⽣催化作⽤。

4、代表催化剂性能的重要指标是什么？催化剂的反应性能是评价催化剂好坏的主要指标，它主要包括催化剂的活性、选择性和稳定性。

（1）催化剂的活性：指催化剂能加快化学反应的反应速度的程度（2）催化剂的选择性：使反应向⽣成某⼀特定产物的⽅向进⾏。

（3）催化剂的稳定性：是指在使⽤条件下，催化剂具有稳定活性的周期5、多相催化反应的过程步骤可分为哪⼏步？实质上可分为⼏步？（1）外扩散—内扩散—化学吸附—表⾯反应—脱附—内扩散—外扩散（2）物理过程—化学过程—物理过程6、吸附是如何定义的？⽓体与固体表⾯接触时，固体表⾯上⽓体的浓度⾼于⽓相主体浓度的现象。

7、物理吸附与化学吸附的本质不同是什么？本质：⼆者不同在于其作⽤⼒不同，前者为范德华⼒，后者为化学键⼒，因此吸附形成的吸附物种也不同，⽽且吸附过程也不同等诸多不同。

不同的表现形式为：（后⾯）8、为何说Langmuir吸附为理想吸附？基本假设是什么？模型假设：①吸附表⾯均匀，各吸附中⼼能量相同；②吸附分⼦间⽆相互作⽤；③单分⼦层吸附，吸附分⼦与吸附中⼼碰撞进⾏吸附，⼀个分⼦只占据⼀个吸附中⼼；④在⼀定条件下，吸附与脱附可建⽴动态平衡。

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。

工业催化试题及答案一、选择题1. 工业催化是指利用催化剂促进化学反应进行的过程。

下列关于工业催化的说法正确的是：A. 催化剂会在反应中发生永久性变化B. 催化剂的用量在反应中一直保持不变C. 催化剂可以降低反应的活化能D. 催化剂在反应中会被完全消耗答案：C2. 工业催化中常用的催化剂包括以下哪一种：A. 金属材料B. 生物酶C. 无机盐D. 有机物答案：A3. 工业催化可以用于以下哪个领域：A. 化肥生产B. 汽车尾气处理C. 化妆品制造D. 塑料加工答案：A、B、D二、填空题1. 工业催化反应中，催化剂的作用是降低反应的活化能，并提高反应的________。

答案：反应速率2. 工业催化常用的催化剂具有_______活性，并具有较大的表面积。

答案：高3. 工业催化常用的金属催化剂有________、________等。

答案：铂、铜三、简答题1. 简述催化剂的作用原理及主要影响因素。

答：催化剂通过提供反应活化能的替代路径，降低了反应的活化能，加速了反应速率。

催化剂的活性主要取决于其表面结构和晶格缺陷等因素。

另外，催化剂的选择也受到温度、压力、反应物浓度等条件的影响。

2. 举例说明工业催化的应用。

答：工业催化广泛应用于各个领域。

例如，氨合成过程中，铁催化剂被用于促进氮气和氢气的反应生成氨。

另外，催化剂也被用于汽车尾气处理中的氧化还原反应，将有害废气转化为无害物质。

此外，工业催化还用于聚合物的生产、石油加工等领域。

四、论述题工业催化在现代化工生产中发挥着重要的作用。

它不仅可以提高反应速率和产物纯度，还可以减少能源消耗和环境污染。

工业催化的发展离不开催化剂的研究和设计。

催化剂的研究是工业催化的基础。

通过研究催化剂的物理、化学性质，可以了解催化剂的活性和稳定性，为催化反应的优化提供依据。

而催化剂的设计则是根据反应体系的需求，选择合适的催化剂材料和结构。

合理的催化剂设计可以提高反应效率和选择性，降低生产成本和环境风险。