催化化学复习资料
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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。
催化化学复习资料(一)引言概述:催化化学是化学领域中一门重要的学科,它研究的是催化剂如何促进化学反应的进行。
本文将针对催化化学进行复习,介绍催化剂的分类、催化反应的基本原理、催化剂的活性与选择性、催化剂的失活与再生以及催化反应中的动力学等内容。
一、催化剂的分类:1. 酸催化剂:介绍酸催化剂的作用原理和优点。
2. 碱催化剂:介绍碱催化剂的作用原理和应用领域。
3. 金属催化剂:介绍金属催化剂的特点和催化机理。
4. 酶催化剂:介绍酶催化剂在生物催化中的应用和特点。
5. 复合催化剂:介绍复合催化剂的结构和催化性能。
二、催化反应的基本原理:1. 催化反应的速率方程:介绍催化反应速率方程的推导和应用。
2. 催化剂与反应物之间的作用:探讨催化剂与反应物之间的作用机制和热力学因素。
3. 控制催化反应的条件:介绍催化反应的温度、压力和物质浓度等因素在催化反应中的作用。
4. 催化反应的平衡与动力学:解释催化反应达到平衡态和动力学控制的条件和方法。
5. 催化反应的催化剂和反应物的选择:讨论选择适当催化剂和反应物的重要性和方法。
三、催化剂的活性与选择性:1. 催化剂的活性和活性中心:介绍催化剂的活性和活性中心的定义和重要性。
2. 催化剂的选择性:探讨催化剂的选择性与反应路径的关系和调控方法。
3. 催化剂的表面修饰:介绍通过表面修饰提高催化剂活性和选择性的方法和原理。
4. 催化剂的载体:讨论不同载体对催化剂活性和选择性的影响和选择方法。
5. 催化剂的形态效应:解释催化剂形态对反应活性和选择性的影响和调节方法。
四、催化剂的失活与再生:1. 催化剂的失活类型:介绍物理失活和化学失活两种催化剂失活的类型和机制。
2. 催化剂的再生方法:探讨常见的催化剂再生方法和实际应用情况。
3. 催化剂失活的原因与控制:解释催化剂失活的原因和控制方法。
4. 催化剂寿命评价:介绍催化剂寿命评价的方法和实际应用。
5. 催化剂的稳定性:讨论提高催化剂稳定性的措施和研究方向。
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。
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。
催化原理复习题催化原理复习题催化反应是化学中一种重要的反应方式,它通过催化剂的作用,降低反应的活化能,加速反应速率。
催化原理是化学学习中的重要内容之一,下面我们来复习一些催化原理的相关问题。
1. 什么是催化剂?它在催化反应中起到什么作用?催化剂是指在化学反应中能够降低反应活化能,促进反应进行的物质。
催化剂在反应中不参与化学反应,因此在反应结束后仍能够重新使用。
催化剂通过提供新的反应路径,使得反应能够以更低的能量进行,从而加速反应速率。
2. 催化剂的选择与反应速率有什么关系?催化剂的选择对反应速率有重要影响。
合适的催化剂能够提供更佳的反应路径,降低反应的活化能,从而加速反应速率。
不同的反应需要选择适合的催化剂,以达到最佳的催化效果。
3. 催化剂的作用机理是什么?催化剂的作用机理主要有两种:表面机理和溶液机理。
表面机理是指催化剂与反应物在催化剂表面发生反应,生成中间体,然后再解离为产物。
溶液机理是指催化剂与反应物在溶液中发生反应,生成中间体,然后再解离为产物。
4. 什么是催化剂的活性中心?催化剂的活性中心是指催化剂中能够与反应物发生作用的部位。
催化剂的活性中心通常是一个或多个原子、离子或分子,具有特定的结构和性质。
活性中心能够吸附反应物,降低反应的活化能,促进反应进行。
5. 催化剂的选择与反应选择性有何关系?催化剂的选择对反应选择性有重要影响。
不同的催化剂能够引导反应物在不同的反应路径上进行,从而产生不同的产物。
合适的催化剂能够提高反应的选择性,使得产物得到更好的纯度和收率。
6. 催化剂的失活是什么原因造成的?催化剂的失活是指催化剂在反应中逐渐失去催化活性的现象。
催化剂的失活原因有多种,包括物理失活和化学失活。
物理失活是指催化剂的物理性质发生变化,如表面积减小、孔隙堵塞等。
化学失活是指催化剂与反应物或产物发生反应,形成不活性物质。
7. 如何减缓催化剂的失活?减缓催化剂的失活可以采取多种方法。
一种方法是定期对催化剂进行再生或修复,恢复其催化活性。
催化化学复习题选择题1.一般用于填充床的球形催化剂的颗粒直径为(A)A.1~20 mm B.2~ 10mm C.20~40mm D.8~14目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3.γ-Al2O3是(A)A.酸性载体B.两性载体C.中性载体D.碱性载体4.一般来讲反应器直径与催化剂颗粒的直径比应控制在(B)A.1-5 B.5-10 C.10-15 D.15-205.浓硫酸催化甲酸与甲醇的酯化反应是(D)A.液-液多相催化反应B.酶催化反应C.液固多相催化反应D.均相催化反应6.正丁烯异构为异丁烯选用的催化剂是(C)A.过渡金属催化剂B.过渡金属氧化物催化剂C.酸性催化剂D.碱性氧化物催化剂7.工业上用于空气氧化乙烯制环氧乙烷的Ag/α-Al2O3催化剂中Ag和α-Al2O3分别作为(B)A.主催化剂和助催化剂B.主催化剂和载体C.载体和主催化剂D.助催化剂和主催化剂8.合成氨催化剂Fe-K2O-Al2O3中对各组分作用描述正确的是(A )A.Fe是主催化剂,K2O是电子助催化剂,Al2O3是结构助催化剂B.Fe与K2O是主催化剂,Al2O3是结构助催化剂C.Fe是主催化剂,K2O是结构助催化剂,Al2O3是电子助催化剂D.K2O是主催化剂,Fe是电子助催化剂,Al2O3是结构助催化剂9. Pt/Al2O3重整催化剂中各组分所起的催化作用是(A)A.Pt起脱氢催化作用,Al2O3起酸催化与载体作用B.Pt起氧化催化作用,Al2O3起酸催化与载体作用C.Pt起脱氢催化作用,Al2O3只作为载体而没有催化作用D.Pt起脱氢催化作用,Al2O3只起酸催化作用10.苯加氢变环己烷反应所使用的催化剂是(C )A.Al2O3B.V2O5C.Ni/Al2O3D.CuO11.乙醇在γ-Al2O3催化下脱水生成乙烯的反应属于(B)A.气液多相催化反应B.气固多相催化反应C.液固多相催化反应D.均相催化反应12.MgO载体是(D)A.酸性载体B.两性载体C.中性载体D.碱性载体13.下列选项中关于物理吸附的描述正确的是:(C)A.物理吸附前后分子结构发生变化 B. 物理吸附涉及的是价键力C. 物理吸附热一般较小D. 物理吸附总是吸热的。
1.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.催化剂的组成:主催化剂,共催化剂,助催化剂,载体。
主催化剂又称活化组分,是多元催化剂中的主体,是必须具备的组分,没有它就缺乏所需要的催化作用。
共催化剂是和主催化剂同时起催化作用的物质,二者缺一不可。
助催化剂是加到催化剂中的少量物质,这种物质本身没有活性或者活性很小,甚至可以忽略,但却能显著地改善催化剂效能,包括催化剂活性、选择性和稳定性等。
载体是主催化剂和助催化剂的分散剂、粘合剂、支撑体。
3.催化剂反应性能好坏的指标:包括催化剂的活性、选择性、稳定性。
4.催化剂的稳定性:是催化剂在使用条件下具有稳定活性的时间。
包括化学稳定性、耐热稳定性、抗毒稳定性、机械稳定性。
5.物理吸附:是靠分子间作用力,即范德华力实现的,由于这种作用力较弱,对分子结构影响不大,可把物理吸附看成凝聚现象。
6.化学吸附:是气固分子相互作用,改变了吸附分子的键合状态,吸附中心和吸附质之间发生了电子的重新调整和再分配。
化学吸附属于化学键力。
由于这种作用力强,对分子吸附分子的结构有较大影响,可以把化学吸附看成是化学反应。
ngmuir方程依据的模型:a吸附剂表面是均匀的,各吸附中心能量相同,b吸附分子间无相互作用,c吸附是单分子层吸附,其吸附分子与吸附中心碰撞才能吸附,一个分子只占据一个吸附中心,d一定条件下,吸附与脱附可建立动态平衡。
8.BET等温方程:根据物理吸附的多分子层吸附,假设a固体表面是均匀的,自由表面对所有分子的吸附机会相等,分子的吸附、脱附不受其他分子存在的影响。
B固体表面与气体分子的作用力为范德华引力,因此在第一吸附层上还可以进行第二、第三等多层吸附。
9.酸碱质子理论:凡是能提供质子的物质称为B酸,凡是能接受质子的物质为B碱10.酸碱电子理论:凡是能提供电子的物质为L碱,凡是能接受电子的物质为L酸。
11.软硬酸碱理论:对外层电子抓得紧的酸为硬酸(HA),而对外层电子抓的松的酸为软酸(SA),属于二者之间酸为交界酸。
对于碱,电负性大,极化率小,对外层电子抓得紧,难于失去电子对的物质为硬碱(HB),极化率大,电负性小,对外层电子抓的松,容易失去电子对的物质为软碱(SB),属于二者之间的碱为交界碱。
12.Tanabe(田部浩三)假设条件:A,C1为第一种氧化物金属离子配位数,C2为第二种氧化物金属离子配位数,两种金属离子混合后配位数不变。
B. 氧的配位数混合后有可能改变,但所有氧化物混合后氧的配位数与主成分的配位数不变。
C 已知配位数和金属离子电荷数,用图模型可计算出整体混合氧化物的电荷数,负电荷过剩时可呈现B酸中心,而正电荷过剩时为L酸中心。
13.固体酸的性质:酸中心的类型、酸中心的浓度、酸中心的强度。
14.Hammett指示剂的胺滴定法:利用某些指示剂吸附在固体酸表面上,根据颜色的变化来测定固体酸表面的酸强度。
若指示剂由碱性色变为酸型色,说明H0<=pKa,若指示剂仍为碱型色,说明酸强度Ho>pKa15.人工合成分子筛:是金属Na+阳离子型沸石分子筛,即Na2O•Al2O3•mSiO2•PH2O16.沸石的最基本结构单元:是一级结构单元,由Si、Al、原子通过sp3杂化轨道与氧原子相连,形成以Si或Al原子为中心的正四面体。
17.笼结构是构成各种沸石分子筛的主要结构单元。
A型沸石分子筛的骨架结构是β笼和立方体笼构成的立方晶系结构,β笼的6个四元环通过氧桥相互连接,构成A型沸石的主笼————α笼。
18.沸石分子筛酸性质的调变:1)合成具有不同硅铝比的沸石,或者将低硅沸石通过脱铝提高硅铝比,在一定硅铝比的范围内,一般随硅铝比增加反应的活性和稳定性增加。
2)通过调节交换阳离子的类型、数量,来调节沸石的酸强度和酸浓度,从而改变催化反应的选择性。
19.金属催化剂:是指催化剂的活性组分是纯金属或者合金。
20金属催化剂的电子逸出功:指将电子从金属催化剂中移到外界(通常是指真空环境)所需要做的最小功。
或者说电子脱离金属表面所需要的最低能量,在金属能带图中表现为最高空能级与能带中最高填充电子能级的能量差,用θ来表示。
21.反应物分子的电离势:指反应物分子将电子从反应物中移到外界所需要的最小功,用Ι来表示,它的大小代表反应物分子失去电子的难易程度。
22.通常认为氢在金属催化剂上化学吸附时,与吸附中心转移配位电子数为1,所以选用镍和钴是合适的,尤其是镍具有较高活性。
23.人们在研究乙烯在各种金属薄膜上催化加氢时,发现随金属d%增加,加氢活性也增加。
24.分散度:指金属晶粒大小而言,晶粒大,分散度小;反之晶粒小,分散度大。
分散度D=表相原子数/(表相+体相)原子数。
25.表面上的原子有三种:晶角上的,晶棱上的和晶面上的。
26.金属Pt催化含有C---H键变化的烃类反应(如加氢、脱氢反应)是结构不敏感的。
与含有C---H键的反应相反,C---C键的反应和其他一些反应,如氧化反应是结构敏感反应。
27.溢流:指被吸附的活性物种从一个相向另一个相转移,另一个相是不能直接吸附生成该物种的相,即称为溢流。
溢流的作用:可引起氢吸附速率和吸附量增加,氢溢流使许多金属氧化物的还原温度下降,氢溢流能将本来是惰性的耐火材料氧化物诱发出催化活性,氢溢流还能防止催化剂失活,可使沉积在金属活性中心周围和载体上的积碳物种重新加氢而去掉,使毒化贵金属的硫生成H2S而消失。
28.满带:凡是能被电子完全充满的能带叫满带,凡是没有完全被电子充满的能带叫导带,根本没有电子填充的能带叫空带。
只有导带能导电。
29.半导体分类:n型半导体、p型半导体和本征半导体。
30.能级出现在靠近导带下部,称为施主能级。
在施主能级上的自由电子,很容易激发到导带中,产生自由电子导电,这种半导体称为n型半导体。
31.p型半导体:杂质能级出现在靠近满带上部,称为受主能级,在受主能级上有空穴存在,很容易接受满带中跃迁的电子,是满带产生正电空穴,并进行空穴导电。
叫p 型半导体。
32.络合催化:通常指在均相(液相)系统中催化剂和反应物之间由于配位作用而进行的催化反应,包括催化剂与反应物发生络合活化作用,从开始直至反应完成的一切过程。
33.催化剂的主要制备方法:沉淀法,浸渍法,热分解法,熔融法,还原法。
34.沉淀剂和金属盐类的性质直接影响沉淀过程,为此沉淀剂多用氨气、氨水、碳酸铵等物质,因为这些物质在洗剂时容易除去,而不用KOH和NaOH,是因为某些催化剂不希望残留K+或Na+,再者KOH价格较高。
金属盐类多选用硝酸盐、碳酸盐、有机酸盐,因为这些酸根在焙烧过程中可分解为气体跑掉,而不会残留于催化剂中。
相反,若采用氯化物或硫酸盐,焙烧后残留的阴离子Cl—或SO42—会对催化剂强毒化作用。
35.催化剂的失活与再生:按照毒化作用的特性可分为永久中毒和暂时中毒。
暂时中毒可用无毒气体吹扫或除去进料中的毒物,催化剂活性可复原,即中毒作用是可逆的。
相反,永久中毒时不可逆的,即用无毒物的气体吹扫或从进料中除去杂质,催化剂活性仍不能回复。
36.BET等温方程计算式:PV(Po−P)=1CVm+c−1CVmP/Po V是平衡压力为P时的吸附量,P为吸附平衡时的压力,Po为吸附气体在该温度下的饱和蒸汽压,Vm为表面上形成单吸附层时所需要的气体体积,C是与第一层吸附热有关的常数。
37.Vm=1/(斜率+截距)比表面积定义为每克催化剂或吸附剂的总面积,Sg=VmV NaAmV=22.4x103cm3Na=6.02x1023Am是一个吸附分子的横截面积。
38.催化剂的密度:①堆密度ρ堆当V=V堆时求的密度称为催化剂的堆密度。
ρ堆=m/V堆=m/﹙V隙+V孔+V真)②颗粒密度(假密度)ρ假当V=V堆-V隙时求的密度称为催化剂的颗粒密度ρ假=m /(V堆-V隙)=m/﹙V孔+V真)③真密度(骨架密度)ρ真当V=V真时求得的密度称为真密度ρ真=m/V真=m/[V堆-(V隙+V孔)]④视密度ρ视=m/[V堆-(V隙+V孔)]39. 比孔容积Vg=1/ρ假+1/ρ真孔隙率θ=1--ρ假/ρ真平均孔半径r=2Vg/Sg40..从费米能级(Ef)到倒带顶之间的能量差就是逸出功(φ)。
不同列型半导体逸出功大小不同。
n型半导体<本征半导体<p型半导体38.用碳正离子反应规律说明下述反应机理。
CH 3CH 2CH 3265%H 2SO 4100℃加压CH 3C CH 2C CH 2CH 3CH 3CH 3答:①正碳离子生成(烯烃正碳离子生成)CH 3CH 2CH 3+H+CH 3+CH 3CH 3②正碳离子与烯烃作用生成新正碳离子。
CH 3CCH 2CH 3CH 3C+CH 3CH 3+CH 3C CH 2C+CH 3CH 33CH 3③催化剂还原CH 3C CH 2CH 2CH 3CH3CH 3+H+1.BET 公式中V m 表示:表面上形成单吸附层时所需要的气体的体积。
当得出V m 后,将如何计算出比表面积S g ? S g =(V m /V ')N A A m (V '为吸附质的摩尔体积22.4×103cm 3,N A 为阿伏伽德罗常数,A m 为一个吸附分子的横截面积)A m =1.091[M/(ρL N A )]2/3×106(ρL 液态吸附质密度,M 吸附质相对分子质量)A m =4×0.866×[M/(4√2N A ρS )]2/3(ρS 为固态吸附质密度,将吸附当做液化,式中ρS 改用ρL )2.已知Ni 的d 空穴数=0.6,Co 的d 空穴数=1.7,Tc 的d 空穴数=3.2,试说明对于乙烯的加氢、合成氨反应,应选用和重金属催化剂?why 若将少量铜加入催化剂中,催化活性有何变化?对于乙烯反应可选用Ni 或Co ;对于合成氨反应可选用Tc 。
根据过渡金属d 空穴数与催化剂活性关系得知:当d 空穴数≈反应物分子吸附时电子转移数时,为中等吸附,有较好的催化活性。
乙烯加氢反应,乙烯在金属表面上吸附时电子转移数为1,所以选用d 空穴数接近于1的Ni 或Co 较好;而合成氨反应中,N 在金属表面上吸附时电子转移数为3,所以选用d 空穴数接近3的Tc ,这样才能给出较好的活性。
Cu 的d 电子层已充满电子,但有未成对的s 电子,若将Cu 加入上述各种过渡金属中,Cu 的s 电子可转移到过渡金属的d 空穴中,是上述各种金属的d 空穴数减少。
Ni 的d 空穴数本来<1,加入Cu 后会进一步降低,所以表现出活性随Cu 加入而下降。
Co 中加入Cu 后会使Co 的d 空穴数减少,活性逐渐增加,当接近1时活性达到最大值,Cu 加入量更多时,使Co 的d 空穴数大大减少,会使其活性降低。