工业催化期末复习题优质文档Word文件下载.docx

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反应物分子从流体体相通过吸附在气、固边界层的静止气膜（或液膜）达到颗粒外表面，或者产物分子从颗粒外表面通过静止层进入流体体相的过程，称为外扩散过程。

内扩散：

反应物分子从颗粒外表面扩散进入到颗粒孔隙内部，或者产物分子从孔隙内部扩散到颗粒外表面的过程，称为内扩散过程。

为充分发挥催化剂作用，应尽量消除扩散过程的影响

外扩散阻力：

气固（或液固）边界的静止层。

消除方法：

提高空速

内扩散阻力：

催化剂颗粒孔隙内径和长度.

减小催化剂颗粒大小，增大催化剂孔隙直径

3解离吸附的Langmuir等温式的推导过程

4物理吸附与化学吸附的区别

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。

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。

吸附分子往往会解离成原子、基团或离子。

这种吸附粒子具有比原来的分子较强的化学吸附能力。

因此化学吸附是多相催化反应过程不可缺少的基本因素。

物理吸附与化学吸附区别

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，不需活化能较慢，温度升高速度加快，需活化能

第四章1

1通用酸碱定义

.凡是能给出质子或者接受电子对的物质称为酸（B酸或L酸）

.凡是能接受质子或者给出电子对的物质称为碱（B碱或L碱）

2固体酸类型鉴定方法以及B酸和L酸在IR上特征波数范围

（1）NH3为探针分子鉴别

NH3吸附在L酸中心时，是氮的孤对电子配位到L酸中心上形成的，其红外光谱类似于金属离子同NH3的配位络合物，吸附峰在3300cm-1及1640cm-1处，；

NH3吸附在B酸中心上，接受质子形成NH4＋，吸收峰在3120cm-1，及1450cm-1处。

NH3吸附在L酸中心上强度是B酸中心上强度的4倍。

（2）吡啶做探针的红外光谱法

吡啶吸附在L酸中心上形成配位络合物，特征吸收峰在1447—1610cm-1（1450/1490/1610cm－1）处。

吡啶吸附在B酸中心上形成吡啶离子，其红外特征吸收峰之一在l540－1550cm-1附近（l540）

4TPD测定酸强度的原理

程序升温脱附法（TPD）：

将预先吸附了某种碱（吸附质）的固体酸（吸附剂或催化剂），在等速升温且通入稳定流速的载气条件下，表面吸附的碱到了一定的温度范围便脱附出来，记录碱脱附的速率随温度的变化，即得TPD曲线。

5Hammett函数的定义及其物理意义

酸强度是指给出质子的能力（B酸强度）或者接受电子对的能力（L酸强度）。

酸强度表示酸与碱作用的强弱，是一个相对量。

用碱性气体从固体酸脱附的活化能、脱附温度、碱性指示剂与固体酸作用的颜色等都可以表示酸的强度。

通常用酸强度函数H0表示固体酸强度，H0也称为Hammett函数。

6以甲基红（pKa＝+6.8）做为Hammett指示剂，测定固体酸量，滴定出的是哪类酸？

（1）H0<

6.8,

（2）H0=6.8,（3）H0>

6.8

8固体酸类型对催化剂的那个性能影响最大？

1）活性

（2）选择性

9酸强度对催化剂的那个性能影响最大？

（1）活性

（2）选择性

10酸量对催化剂的那个性能影响最大？

11举例说明什么是超强酸？

一般用什么方法测定超强酸的酸强度？

超强酸：

酸强度大于100％硫酸的固体酸叫超强酸。

即H0<

-11.9的固体酸

超强酸包括卤素和非卤素类

超强的酸强度测定：

Hammett指示剂法和正丁烷骨架异构化成异丁烷法

12举例说明产生超强酸的机理

以SO42-促进的SO42-/MxOy型固体超强酸的酸中心主要是由于SO42-在表面上的配位吸附，在M-O上的电子云强度偏移，产生L酸中心。

而在干燥和焙烧过程中，由于所含的结构水发生解离吸附而产生了B酸中心。

13杂多酸第一层次粒子、第二层次粒子、第三层次粒子之间的关系

Keggin结构的三个层次

（1）第一层次：

杂多阴离子

（2）第二层次：

杂多阴离子的三维排布、平衡阳离子和结晶水等

（3）第三层次：

离子大小和孔结构等。

杂多化合物的第一层次结构对反应物分子具有特殊的配位能力，是影响杂多化合物催化活性和选择性的重要因素。

第二层结构的稳定性较差，易受外界影响发生变化。

第四章2

14A分子筛组成xNa2O•Al2O3•2SiO2•4.5H2O中x的值为？

Mx/n[（AlO2）x（SiO2）y]·

ZH2O

式中,M为金属离子，n为金属离子的价数，x为AlO2的分子数，y为SiO2的分子数。

Z为水的分子数。

若M的化合价n＝1，则M的原子数等于铝原子数，如果n＝2，则M的原于数只是铝原子数的一半。

2什么是分子筛的晶穴、晶孔、孔道？

什么是分子筛的主晶穴、主晶孔、主孔道？

晶穴：

沸石分子筛的各种笼叫做晶穴。

主晶穴：

沸石中有效体积最大的叫主晶穴.

晶孔：

晶穴与外部或者晶穴之间互相联通的部位.

主晶孔：

开孔直径最大的晶孔叫主晶孔.

孔道：

由晶穴和晶孔构成的通道.

主孔道：

主晶穴和主晶孔构成的通道.

3α笼、β笼是哪类分子筛的主晶穴？

β笼（方钠石笼）－削角八面体：

方钠石的主晶穴

α笼：

A沸石的主晶穴

第4章5

1.研究金属催化剂的理论方法有哪几种？

研究金属化学键的理论方法有三种：

能带理论、价键理论和配位场理论

2.简述金属催化剂能带模型的要点。

金属中单个原子的能级是分立的，N个相距无限远的原子能级也是分立的，当固体中N个原子紧密排列时，由于原子间的相互作用，原来同一大小的能级这时彼此数值上就有小的差异。

同一能级就分裂成为一系列和原来能级很接近的仍包含N个能量的新能级。

由于N的数值很大（～1023数量级）这些新能级基本上连成一片形成能带。

d轨道形成的导带具有催化作用。

3.简述金属催化剂价键模型的要点。

N个金属原子相互作用，使d轨道杂化，在杂化轨道中填充电子，当d轨道中电子的填充率40－50％时，催化活性最高。

4.简述金属催化剂的配位场模型的要点。

催化剂是由中心离子（金属离子M）和配体L组成，在八面体配位场中，由于配体L的影响，金属M的5个简并d轨道发生分裂，形成能量较高二重简并轨道eg轨道、能量较高三重简并轨道t2g轨道。

这些轨道的电子云均有方向性，所以反应物分子与M的作用就具有选择性，反应物分子优先在作用能量较低的方向上形成过度态化合物

5.简述金属氧化物催化剂具有催化作用的本质。

本质是氧化物与反应物之间可以

（1）互相传递电子（或空穴），

（2）互相传递氧原子。

传递电子的金属氧化物催化剂可以用半导体模型来描述，例如用于N2O分解为O2和N2的p型半导体NiO催化剂；

传递O的金属氧化物催化剂可以用晶格氧置换、表面过剩氧、表面缺陷氧模型来描述。

第六到八章

1.名词解释

绿色化学利用一系列原理来降低和消除在化工产品的设计、生产及应用中有害物质的使用和产生

氢经济利用氢气经过化学反应后所产生的能量，它不但不会产生废气污染环境而且也可以储存能量，是目前正在研究大量生产的方法。

E因子=千克废弃物/千克产物

2.WAO,CWAO的概念及其各自特征？

WAO：

（湿空气氧化），在一定的温度压力下，废水中的有机物或无机物与空气中的氧发生的液相反应 

WAO:

湿空气氧化，是处理废水，尤其是含有毒物和高有机物废水的重要技术。

WAO的特征:

a.涉及有机或无机可氧化组分在高温加压条件下的液相氧化, 

采用气相氧源（常用空气）;

b.作为清洁氧化剂适用于COD10~100g/L体系；

c.自成封闭系统；

无任何的污染转移；

应用于高有机含氮和氨 

体系可回收机械能；

需要的燃料少。

CWAO:

（催化湿式氧化法）在高温、高压和催化剂存在的条件下，将污水中的有机污染物和NH3—N氧化分解成CO2、N2和H2O等无害物质。

工业废液的催化净化技术。

就是在催化剂参与下的WAO。

Cu,Mn,Fe是广泛应用的CWAO催化剂。

3.生物质能源的特征？

再生性，清洁性，而且是取之不尽的。

4.生物催化反应的特征?

a.酶的催化效率极高；

b.酶催化剂的用量少c.生物酶催化具有高度的专一性，包括绝对专一性和相对专一性（最基本的特征）；

d.酶催化的条件温和

第十一章

1.什么是空速、堆密度和比孔体积（孔容）？

停留时间的倒数称为空速；

气体空速按反应物气体流量速率计算；

液体空速按液体流量速率计算；

重量空速按反应物质量流速除以催化剂重量所得比值计算；

堆密度：

用量筒测量催化剂体积V堆=V隙+V孔+V真

比孔体积（孔容）：

每克催化剂颗粒内所有孔的体积总和；

2.如何消除外扩散限制？

应用流动法测定催化剂的活性时，为了避免外扩散的影响，应当使气流处于湍流条件，因为层流会影响外扩散速率。

3.什么情况下可以认为已经消除了内扩散的影响？

当催化剂活性与催化剂粒径大小无关时，可以认为已经消除了内扩散的影响。

4.对催化剂抗毒性进行评价的方法有哪几种？

通常采用三种方法对催化剂抗毒性进行评价：

在原料中加入毒物使催化剂中毒后改用纯净原料，检测催化剂能否恢复活性和选择性；

维持一定活性和选择性，逐渐提高毒物量；

中毒催化剂再生后，检测活性和选择性的恢复程度

5.影响催化剂寿命的因素有哪几种？

影响催化剂寿命的因素

（1）催化剂热稳定性的影响

催化剂在一定温度下，特别是高温下发生熔融和烧结，固相间的化学反应、相变、相分离等导致催化剂活性下降甚至失活。

（2）催化剂化学稳定性的影响

在实际反应条件下，催化剂活性组分可能发生流失、或活性组分的结构发生变化从而导致活性下降和失活。

（3）催化剂中毒或被污染

催化剂发生结焦积炭污染或中毒。

（4）催化剂力学性能的影响

催化剂发生破碎、磨损，造成催化剂床层压力降增大、传质差等，影响了最终效果。

6.简述工业催化剂的制备方法？

a.沉淀法—借助沉淀反应，用沉淀剂（如碱类物质）将可溶性的催化剂组分转化为难溶化合物，再经分离，洗涤，干燥，焙烧，成型等工序制得成品催化剂。

用于制备高含量的非贵金属，金属氧化物，金属盐催化剂或催化剂载体

b.浸渍法—将再提浸泡在含有活性组分（主.助催化剂组分）的可溶性化合物溶液中