东理工业催化考试重点

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0. PN 型半导体的形成原因?90面抄那个例子

N 型半导体:也称为电子型半导体。N 型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。

在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N 型半导体。在N 型半导体中,自由电子为多子,空穴为少子,主要靠自由电子导电。自由电子主要由杂质原子提供,空穴由热激发形成。掺入的杂质越多,多子(自由电子)的浓度就越高,导电性能就越强。

P 型半导体:也称为空穴型半导体。P 型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体。

在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位子,就形成P 型半导体。在P 型半导体中,空穴为多子,自由电子为少子,主要靠空穴导电。空穴主要由杂质原子提供,自由电子由热激发形成。掺入的杂质越多,多子(空穴)的浓度就越高,导电性能就越强。

1.什么是催化剂?

催化剂:是一种能够改变一个化学反应的速度,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消耗的化学物质;催化作用:指催化剂对化学反应所产生的效应。

定义:根据IUPAC 于1981年提出的定义,催化剂(catalyst)是一种物质,它能够改变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,涉及催化剂的反应为催化反应; 催化剂可使特定的反应循阻力较小的途径进行,降低所需的活化能,从而使反应加速。

2.催化作用的四个基本特征是什么?29面

3.什么是助催化剂?分为哪几种?32面

4.请说明理想的催化剂载体应具备的条件。

1具有能适合反应过程的形状和大小;2有足够的机械强度,能经受反应过程中机械或热的冲击;有足够的抗拉强度,以抵抗催化剂使用过程中逐渐沉积在细孔里的副反应产物(如积碳)或污物而引起的破裂作用;3有足够的比表面,合适的孔结构和吸水率,以便在其表面能均匀地负载活性组分和助催化剂,满足催化反应的需要;4有足够的稳定性以抵抗活性组分、反应物及产物的化学侵蚀,并能经受催化剂的再生处理;能耐热,并具有合适的导热系数;5不含可使催化剂中毒或副反应增加的物质;6原料易得,制备方便,在制备载体以及制备成催化剂时不会造成环境污染;7能与活性组分发生有益的化学作用;8能阻止催化剂失活;

5.催化指标?

催化指标 1活性:判断催化剂加速某化学反应能力高低的量度;2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稳定性:化学稳定性、耐热稳定性、抗毒稳定性、机械稳定性。

1请简述多相催化反应的步骤。

书本47面,反应物由气体主体向催化剂外表面扩散;反应物由外表面向催化剂内表面扩散;反应物吸附在表面上;反应物在表面上进行反应,生成产物;产物从表面上解吸;产物从内表面向外表面扩散;产物从内表面向外表面扩散;

2物理吸附与化学吸附是催化作用发生的基础。请比较物理吸附和化学吸附的特点?物理吸附发生时化学吸附一定会发生吗?化学吸附的条件有哪些,请列举出来?49面

物理吸附:借助分子间力,吸附力弱;吸附热小(8~20 KJ/mol);是可逆的;无选择性;分子量越大越容易发生。

化学吸附:借助化学键;遵从化学热力学和化学动力学的规律;吸附热大(40~800 KJ/mol);一般不可逆;具有选择性;单分子层吸附,具有饱和性;

3加氢反应产物的吸附比反应物的吸附弱,请指出依据何在。

吸附强弱的量度方法

-- 吸附物种与催化剂表面键合形成化学吸附健的强弱,由反应物与催化剂的性质及吸附条件决定

--其数值大小可由化学吸附热度量。吸附热越大,吸附键愈强;反之,吸附热越小.吸附键越弱。因此,吸附热是选择催化剂时要考虑的因素之一

4请综述Langmuir 吸附模型。 Langmuir 吸附模型为什么覆盖率与空位率之和等于1?

Langmuir 吸附等是单分子层吸附,它是建立在理想表面和理想吸附层概念的基础上,反映了理想吸附的规律。Langmuir 在推导公式时做了三个基本假定:

1.在固体吸附剂表面上有一定数目的吸附位,每个吸附位只能吸附一个分子或原子

2.表面上所有吸附位的吸附能力相同,也就是说在所有吸附位上的吸附热相等;

3.被吸附分子之间无相互作用。

对于Langmuir 吸附就是两种情况,要么吸附了,要么没有吸附,整个表面定义为1,也就是100%,所以覆盖率和空位率之和就是1

覆盖率=被吸附的位点/总的位点

空位率=未吸附的位点/总的位点

加起来当然为1

5[应用]:固体吸附剂、催化剂的表面积测定,[例] 标准BET 法测定催化剂比表面积的步骤:41面

①测定在 0.05< p/p0 <0.35 范围内吸附物 N2 (基准物质)的吸附等温线;

②以p/[V(p0-p)]对p/p0作图得一条直线,可以得到:

③由直线的斜率和截距计算Vm ;

④计算表面积;

其中, Am(N2)=0.162 nm2

1. 布朗

斯特(Brönsted)酸、碱和路易斯(Lewis)酸、碱的定义是什么?

2. 什么是B 酸强度和L 酸强度?51面 m

m m V c V c c V 111=-+=

+

3. 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?56面

4. 什么是超强酸?59面

5. 什么是分子筛?其化学组如何表示?67面

6. 分子筛的结构构型三种层次是什么?68面

7. 分子筛催化剂具有什么特点?72面

8. 分子筛择形催化有哪几种形式?73面

1.金属催化剂包括哪几种类型?77面

2.什么是金属晶体的费米(Fermi)能级?78

3.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?80

4. 什么溢流现象?其发生的条件是什么?

5.造成催化反应结构非敏感性的原因有哪几种?84

6.双金属系中作为合金催化剂主要有哪几类?85

1半导体主要分为哪几类?90

2氧化物表面M=O 键的成键方式有哪几种?92

3请说明正常的尖晶石结构?95

4什么是络合催化剂?络合催化的重要特征是什么?102

5CO 是如何配位活化的?104

以反应 为例

1)表面反应控制 此时第三步为速率控制步骤,该步的速率即等于反应速率,得:

2)前三步达到平衡,应用吸附等温式得: ,

代入速率方程,得:其中,

5.在Pt 催化剂上进行异丙苯分解反应:

以A,B 及R 分别表示异丙苯,苯及丙烯,反应步骤如下:

(1)

(2)

(3)

若表面反应为速率控制步骤,试推导异丙苯分解的速率方程。

6.设有反应,其反应步骤表示如下:

(1)

(2)

(3)

若(1)速率控制步骤,试推导其动力学方程。

R B A ⇔+σ

σσ

σσσσ

σσ

σ+⇔+⇔+⇔+⇔+R R R R B A B B B A A A V R s B A s θθ-θθr =R R B B A A A A A P K P K P K P K θ+++=

1R R B B A A B

B B P K P K P K P K θ+++=1R R B B A A R R R P K P K P K P K θ+++=1R R B B A A R B A v P K P K P K -θθθθ+++=

--=111221 1)P K P K P K ()

K P -P k(P )P K P K P K (P K -P K P K θθ-θθr R R B B A A p R B A R R B B A A R R s B B A A s v R s B A s +++=+++=

=B A s K K k =R s B A s p K /K K K =