工业催化复习资料-问答题

1、什么就是催化剂？

根据IUPAC于1981年提出得定义,催化剂)就是一种物质,它能够改变反应得速率而不改变该反应得标准Gibbs自由焓变化

2、催化作用得四个基本特征就是什么？

⑴催化剂只能加速热力学上可以进行得反应,而不能加速热力学上无法进行得反应; ⑵催化剂只能加速反应趋于平衡,而不能改变平衡得位置(平衡常数),且催化剂可同时加速正逆反应; ⑶催化剂对反应具有选择性,当反应有一个以上生成多种产物得方向时,催化剂仅加速其中得一种。 ⑷催化剂由正常运转到更换所延续时间(寿命)。

3、什么就是助催化剂？分为哪几种？

催化剂中加入得另一种或者多种物质,本身不具活性或活性很小得物质,但能改变催化剂得部分性质,如化学组成、离子价态、酸碱性、表面结构、晶粒大小等,从而使催化剂得活性、选择性、抗毒性或稳定性得以改善。 结构型与电子型两类

4、请说明理想得催化剂载体应具备得条件。

⑴具有能适合反应过程得形状与大小; ⑵有足够得机械强度,能经受反应过程中机械或热得冲击;有足够得抗拉强度,以抵抗催化剂使用过程中逐渐沉积在细孔里得副反应产物(如积碳)或污物而引起得破裂作用; ⑶有足够得比表面,合适得孔结构与吸水率,以便在其表面能均匀地负载活性组分与助催化剂,满足催化反应得需要; ⑷有足够得稳定性以抵抗活性组分、反应物及产物得化学侵蚀,并能经受催化剂得再生处理; ⑸能耐热,并具有合适得导热系数; ⑹不含可使催化剂中毒或副反应增加得物质; ⑺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; ⑻能与活性组分发生有益得化学作用;⑼能阻止催化剂失活

5多相催化反应得一般步骤？物理过程与化学过程分别就是哪几步？

⑴反应物分子从气流中向催化剂表面与孔内扩散。⑵反应物分子在催化剂内表面上吸附。⑶吸附得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。⑷反应产物自催化剂内表面脱附。⑸反应产物在孔内扩散到反应气流中去

⑴⑸扩散为物理过程;⑵⑶⑷为化学过程

6物理吸附与化学吸附得特点？

物理吸附就是借助分子间力,吸附力弱,吸附热小(8～20kJ/mol),接近于气体得液化热,且就是可逆得,无选择性,分子量越大越容易发生,吸附稳定性不高,吸附与解吸速率都很快,可单分子层或多分子层吸附,不需要活化能。

化学吸附与一般得化学反应相似,就是借助于化学键力,遵从化学热力学与化学动力学得传统定律,具有选择性特征,吸附热大(40～800kJ/mol),吸附很稳定,一般就是不可逆得,尤其就是饱与烃分子得解离吸附更就是如此,吸附就是单分子层得,具有饱与性。

7、如何推导简单得Langmiur吸附等温式？以及重要得假设就是什么?

两个重要假设: (1) 吸附就是单分子层得;

(2) 固体表面就是均匀得,被吸附分子之间无相互作用

8、CO分子得化学吸附都有哪几种可能得吸附态？为什么会存在多种吸附态？

吸附态:直线型、桥型、多重型、孪生型

CO分子得化学吸附,既有π电子参加,又有孤对电子参加,所以它可以有多种吸附态;可以线形吸附在金属表面,也可以桥式与表面上得两个金属原子桥联,在足够高得温度下,还可以解离成碳原子与氧原子吸附。

9、 ZnO与NiO在受热分别会变成什么类型得半导体？为什么？

ZnO受热变成n-型半导体。ZnO受热失去氧,阳离子氧化数降低,直至变成原子态。导电就是靠与Zn结合得带负电得电子。

NiO受热变成p-型半导体。NiO受热获得氧,阳离子得氧化数升高,导致晶格中O2-增加,从而产生正离子得缺位,称作正空穴。半导体依靠正空穴传递而导电。

10、 布朗斯特(Brönsted)酸、碱与路易斯(Lewis)酸、碱得定义就是什么？

B酸:能够给出质子得都就是酸。B碱:能够接受质子得都就是碱。

L酸:能够接受电子对得都就是酸。L碱:能够给出电子对得都就是碱。

11、 什么就是B酸强度与L酸强度？

B酸强度,就是指给出质子得能力;L酸强度就是指接受电子对得能力。

12、 为什么TiO2占主要组分得TiO2-SiO2与SiO2占主要组分得SiO2-TiO2都就是酸性催化剂？

SiO2-TiO2复合氧化物中,TiO2为主要成分时,正电荷过剩时,为L酸;SiO2为主要成分时,负电荷过剩,为B酸。

13、 什么就是超强酸?

固体酸得强度若超过100%硫酸得强度,则称之为超强酸。(因为100%硫酸得酸强度用Hammett酸强度函数表示时为H0 = －11、9,故固体酸强度H0 < －11、9者谓之固体超强酸或超酸。)

14、 什么就是分子筛？其化学组如何表示？

分子筛就是结晶型得硅铝酸盐,具有均匀得孔隙结构。分子筛中含有大量得结晶水,加热时可汽化除去,故又称沸石。自然界存在得常称沸石,人工合成得称为分子筛。它们得化学组成可表示为

Mx/n[(AlO2)x·(SiO2)y] ·ZH2O

15、 分子筛得结构构型三种层次就是什么？

⑴基本结构单元就是硅氧四面体(SiO4)与铝氧四面体(AlO4)。 ⑵ 硅氧四面体与铝氧四面体可通过氧原子(氧桥)联结起来形成环。由四个四面体形成一个环就叫四元氧环。以此类推有五元氧环、六元氧环,八元氧环,十元氧环与十二元氧环等。窗口氧环得孔口对通过得分子起筛分作用。 ⑶ 各种不同得环通过氧桥相互联接又可形成三维空间得多面体。各种各样得多面体构成中空得笼,笼进一步相互联接形成分子筛。

16、 分子筛择形催化有哪几种形式？

⑴反应物择形催化 ( 当反应混合物中某些能反应得分子因太大而不能扩散进入催化剂孔腔内,只有那些直径小于内孔径得分子才能进入内孔,在催化活性部分进行反应。)

⑵产物得择形催化(当产物混合物中某些分子太大,难于从分子筛催化剂得内孔窗口扩散出来, 就形成了产物得择形选择性。)

⑶过渡态限制得选择性(有些反应,其反应物分子与产物分子都不受催化剂窗口孔径扩散得限制,只就是由于需要内孔或笼腔有较大得空间,才能形成相应得过渡态,不然就受到限制使该反应无法进行;相反,有些反应只需要较小空间得过渡态就不受这种限制,这就构成了限制过渡态得择形催化。)

⑷分子交通控制得择形催化(在具有两种不同形状与大小与孔道分子筛中,反应物分子可以很容易地通过一种孔道进入到催化剂得活性部位,进行催化反应,而产物分子则从另一孔道扩散出去,尽可能地减少逆扩散,从而增加反应速率。这种分子交通控制得催化反应,就是一种特殊形式得择形选择性,称分子交通控制择形催化。)

17、金属催化剂包括哪几种类型？

⑴块状催化剂(如电解银催化剂、融铁催化剂、铂网催化剂等)。 ⑵分散或者负载型得金属催化剂(如Pt-Re/Al2O3重整催化剂, Ni/Al2O3加氢催化剂等)。 ⑶金属互化物催化剂(如LaNi5可催化合成气转化为烃)。 ⑷合金催化剂(如Cu-Ni合金加氢催化剂)。

⑸金属簇状物催化剂(如烯烃氢醛化制羰基化合物得多核Fe3(CO)12催化剂)

18、什么就是金属晶体得费米(Fermi)能级？

电子占用得最高能级称为费米(Fermi)能级(金属得费米能级)

19、金属价键模型中得 d 特性百分数就是什么意思？用什么符号表示？

杂化轨道中d原子轨道所占得百分数称为d特性百分数,用符号d%表示。

20、 什么就是溢流现象？其发生得条件就是什么？

所谓溢流现象,就是指固体催化剂表面得活性中心(原有得活性中心)经吸附产生出一种离子或者自由基得活性物种,它们迁移到别得活性中心处(次级活性中心)得现象。

条件:⑴溢流物种发生得主源;⑵接受新物种得受体,它就是次级活性中心。

21、造成催化反应结构非敏感性得原因有哪几种？

⑴表面得细微结构掩盖了,造成结构非敏感。这种原因称之为表面再构。 ⑵活性组分晶粒分散度低得(扁平得面)较之高得(顶与棱)更活泼。 ⑶活性部位不就是位于表面上得金属原子,而就是金属原子与基质相互作用形成得金属烷基物种。

22、双金属系中作为合金催化剂主要有哪几类？

第一类为第VIII族与IB族元素所组成得双金属系,如Ni-Cu、Pd-Au等;

第二类为两种第IB族元素所组成得,如Au-Ag、Cu-Au等;

第三类为两种第VIII族元素所组成得,如Pt-Ir、Pt-Fe等。

23、半导体主要分为哪几类？

本征半导体、n型半导体与p型半导体。

24、氧化物表面M=O键得成键方式有哪几种？

⑴金属Co得eg轨道(即dx2-y2与dz2)与O2得孤对电子形成σ键;

⑵金属Co得eg轨道与O2得π分子轨道形成σ键;

⑶金属Co得t2g轨道(dxy,dxz,dyz)与O2得π*分子轨道形成π键。

25、请说明正常得尖晶石结构？

正常得尖晶石结构,A原子占据正四面体位,B原子占据正八面体位。

26、什么就是络合催化剂？络合催化得重要特征就是什么？

络合催化剂,就是指催化剂在反应过程中对反应物起络合作用,并且使之在配位空间进行催化得过程。

重要特征:就是在反应过程中催化剂活性中心与反应体系,始终保持着化学结合(配位络合)。能够通过在配位空间内得空间效应与电子因素以及其她因素对其过程、速率与产物分布等,起选择性调变作用。

27、CO就是如何配位活化得？

通过σ-π键配位活化。经σ-π键合相互作用后, 总得结果可以瞧成为配位体得孤对电子,σ,π电子(基态)通过金属向配位体自身空π*轨道跃迁(激发态),分子得到活化。

28、什么就是三效催化剂？

三效催化剂普遍采用Pt、Rh、Pd贵金属做活性组分,各组分间有相互协同作用,总体起催化促进作用。在操作条件下可同时将尾气中得CO、HC、NOx净化处理,达到环保要求得限制标准,其构成主要由载体涂层与活性组分所组成,置于汽车尾气催化转化器中。

29、什么就是燃料电池？

燃料电池就是一种能源转化系统,就是将燃料得化学能连续不断得直接转化成电能得电化学装置,又称为电化学发电器。

30、酶催化有什么特点？

⑴酶催化效率极高,就是非酶催化得106 ～1019倍。⑵生物酶催化具有高度得专一性:绝对专一性与相对专一性。一种酶只能催化一种底物进行一种反应,称为绝对专一性;一种酶能够催化一类结构相似得底物进行某种相同类型得反应,称为相对专一性。⑶酶催化得条件较温与,可在常温常压与酸碱度(pH值为5～8,一般在7左右)下进行,可以减少不必要得副反应,如分解、异构、消旋、重排等。

31、沉淀法制备催化剂得基本原理与一般步骤就是什么？

沉淀法得基本原理就是在含金属盐类得水溶液中,加进沉淀剂,以便生成水合氧化物、碳酸盐得结晶或凝胶。将生成得沉淀物分离、洗涤、干燥、焙烧、成型后,即得催化剂。