催化题Word文件下载.docx
- 文档编号:21289367
- 上传时间:2023-01-29
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:54.74KB
催化题Word文件下载.docx
《催化题Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《催化题Word文件下载.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
C.化学吸附与吸附活化能有关
D.化学吸附可有较大的温度范围变动
11.下列氧化物属于绝缘体的是(C)
A.ZnOB.Cu2OC.Al2O3D.NiO
12.ZnO金属氧化物属于(A)
A.n型半导体B.p型半导体C.绝缘体D.本征半导体
13.关于晶体的表面结构说法不正确的是(D)
A.晶体表面的原子处于与体相中的原子不同的状态
B.它的配位数小于体相中原子的配位数
C.它的相邻原子没有完全补足
D.晶体表面质点的排列完全和晶体体相中平等于表面的任何平面中的排列一样
14.N2O在n型的ZnO半导体上分解时会使ZnO半导体(B)
A.导电率上升,化学吸附量低B.导电率减少,化学吸附量低
C.导电率上升,化学吸附量高D.导电率减少,化学吸附量高
15.根椐吸附与催化的“火山形原理”,下列说法哪一种是正确的(C)
A.吸附越强,反应活性越好B.吸附越弱,反应活性越好
C.中等吸附强度,反应活性最好D.中等吸附强度,反应活性最差
16.用沉淀法制备窄分布的小颗粒催化剂时,应控制(A)
A.成核速率比长大速率快B.成核速率比长大速率慢
C.成核速率与长大速率相当D.与成核速率和长大速率无关
17.B.E.T.方程式的导出是基于(B)
A.化学吸附的多分子层理论,借用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的B.物理吸附的多分子层理论,借用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的C.物理吸附的单分子层理论,借用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的
D.物理吸附的多分子层理论,借用Freundlich的非理想表面吸附模型推导出来
18.在-Al2O3中加入少量SiO2或者ZrO2的目的是(C)
A.增加-Al2O3比表面B.降低-Al2O3的比表面
C.增加-Al2O3的热稳定性D.降低-Al2O3的热稳定性
19.乙烯氧化制环氧乙烷所用银催化剂的适宜载体是(D)
A.-Al2O3B.SiO2C.SiO2-Al2O3D.-Al2O3
20.催化剂在催化反应时能够(D)
A.加快正向反应速度,降低逆向反应速度;
B.缩短达到反应平衡所需要的时间,同时提高平衡转化率;
C.降低反应活化能,改变热力学平衡常数;
D.降低反应活化能,改变反应历程。
21.下列选项中关于物理吸附描述正确的是(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
22.两种反应物参加的多相催化反应中(B)
A.两种反应物都必须发生化学吸咐B.至少一种反应物发生化学吸附
C.至少一种反应物发生物理吸附D.以上都可以
23.NiO金属氧化物属于(D)
A.绝缘体B.本征半导体C.n型半导体D.p型半导体
24.在沉淀法制备Al2O3时,如果焙烧温度达到1200oC,将得到(C)
A.-Al2O3B.-Al2O3C.-Al2O3D.-Al2O3
25.助催化剂(B)
A本身对某一反应有很好的活性B加入的量一般小于催化剂总量的10%
C对载体没有帮助D对催化活性组分无影响
26.下列哪种物质属于本征半导体(D)
A.MgOB.NiOC.Fe2O3D.单晶硅
27.下列哪种制备方法是控制均匀沉淀的有效方法(B)
A.在金属盐溶液中加NaOH作沉淀剂
B.在金属盐溶液中加尿素作沉淀剂并加热
C.在金属盐溶液中加Na2CO3作沉淀剂
D.在金属盐溶液中加醋酸作沉淀剂
28.在用压汞法测孔结构时(C)
A.样品孔半径越大,所需汞压越大B.样品孔半径越小,所需汞压越小C.样品孔半径越大,所需汞压越小D.样品孔半径与所需汞压无关
29.催化剂因烧结而发生的变化有(D)
A.催化剂微晶长大B.催化剂孔径分布发生变化
C.催化剂活性位减少D.以上变化都有可能发生
30.关于能带描述不正确的是(C)
A满带指能带已经充满电子B禁带是指电子不能存在的区域
C能带的电子充填情况等同于原子能级D能带中能级的密度随能量增加而增加
填空题
1.在多组分固体催化剂中,各种组分起作不同的作用,大体分为三类,它们是活性组分、载体和助催化剂。
2.按照催化应体系物相的均一性分类,包括均相催化,多相催化和酶催化。
3.活性组分按其导电性可分为:
金属,半导体和绝缘体三类。
4.化学吸附是指分子或原子化学吸附时的化学状态、电子结构,几何构型。
5催化剂的寿命曲线一般可分三个部分:
成熟期,稳定期,衰老期。
6.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所决定。
7.根据吸附剂与吸附质的作用力不同,将吸附分为物理吸附和化学吸附两类,化学吸附按活化能大小又可分为活化吸附和非活化吸附。
8.物理吸附可以达到 多层 吸附;
而化学吸附只能为单层吸附。
9.金属盐的沉淀过程分三阶段进行,即过饱和、成核和长大。
10粉状或粒状物料经加热到一定定范围而固结的过程称为烧结。
11催化剂经过一定处理又恢复了活性,这一过程称为催化剂的再生。
12.根据吸附质与吸附剂之间的电子云分配不同,吸附键可分为共价键,离子键和,极性键。
13离解化学吸附时,视吸附物单键断开的形式可分为均裂,非均裂。
14.分散度也称暴露百分,它显然和微晶的大小直接相关。
15.物理吸附的作用力是范德华力,化学吸附作用力是价键力;
物理吸附是非选择性的,化学吸附是有选择性的。
16.在半导体氧化物上进行的化学吸附中,造成载流子数目减少的吸附为消耗性化学吸附,使半导体的电导下降;
造成载流子数目增加的吸附为累积化学吸附,使半导体的电导增加。
是非题
1.催化剂能够影响平衡常数(非)
2.催化剂存在下,k正的增加倍数大于k逆。
(非)
3.加速反应但不参加反应者非催化剂。
(是)
4.凡是多相催化过程,至少有一个反应物在催化剂表面吸附。
(是)
5.物理吸附部是放热的,化学吸附总是吸热的。
6.载体使催化剂增大了活泼表面,降低了它对毒物的敏感性。
7.物理吸附热通常比化学吸附热大。
8.化学吸附具有选择性。
9.反应前后,键能和由大变小则吸热,由小变大则放热。
10.氧总是以负离子的形式化学吸附。
11.化学吸附是单层吸附。
12.载体的最重要功能是分散活性组分,使活性组分保持大的表面积。
13.从热力学的观点看,只有在绝对零度才存在理想晶体。
14.BET方程是基于多分子层吸附理论模型。
15.吸附等温线是在恒定温度下饱和吸附量与被吸附气体压力的关系曲线。
16.在沉淀法制备催化剂时以尿素代替常用的碱是为了得到颗粒大小宽分布的催化剂。
概念题
1催化剂:
能够加速反应的速度而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。
2催化作用:
催化剂所起的这种作用称为催化作用
3催化反应:
涉及到催化剂的反应称为催化反应
4活性中心催化剂并非所有的部分都参与反应物到产物的转化,因此那些参与的部分被称为活性中心。
5活性位:
在催化剂中真正起催化作用的那部分原子或原子集团。
6转换频率是指每个催化中心上单位时间内产生的给定产物的分子数。
7活性:
在特定反应条件下,单位质量(或体积)催化剂在单位时间内所生成的产物质量。
单位:
g产品/(g催化剂h)或g产品/(ml催化剂h)或t产品/(m3催化剂d)
8比活性:
相对于催化剂某一特定性质而言的活性。
例如:
每单位表面积的活性,每单位活性中心的活性等等。
9选择性(S):
生成目的产物所消耗的原料量与反应过程中消耗的原料总量之比。
10稳定性:
催化剂在反应前后维持活性和选择性的能力
耐热稳定性:
催化剂在高温苛刻反应条件下,长期具有稳定的催化性能。
要求:
良好导热性能,较高热容量;
较宽适应温度。
抗毒稳定性:
催化剂对少量有害杂质的毒化所具备的抵制能力。
不同催化剂对不同杂质具有不同的抗毒稳定性,同一种催化剂,对同一种杂质在不同的反应条件下,也有不同的抗毒稳定性。
11比表面积Sg:
单位质量催化剂所具有的总表面积(外表面加内表面),m2g-1。
BET吸附法测定
12比孔容:
Vg:
单位质量催化剂内部所有孔道的总体积,mlg-1
13孔隙率ε:
催化剂颗粒内部所有孔道总体积占催化剂体积的百分数。
孔隙率愈高,表明催化剂颗粒内孔道的容量愈大。
14孔分布:
不同大小的孔道占总孔道的百分数。
大孔:
r>200nm,微孔:
r<10nm,过渡孔:
r为10~200nm。
15活性组分的流失:
催化剂的某个或某些活性组分,在长期使用过程中发生升华或化学反应,而逐渐流失。
16机械强度:
催化剂颗粒抵抗磨擦、冲击和本身的质量负荷以及由于温变、相变而产生应力的能力。
17催化剂中毒:
催化剂在使用过程中,由于反应介质中存在少量杂质,或是由于催化剂在制备时夹杂有少量杂质而引起的活性下降。
均匀吸附中毒:
毒物分子均匀地分布在催化剂孔道内表面而引起的中毒;
孔口中毒:
毒物分子与催化剂表面仅需很少次数碰撞就使催化剂孔进口处内表面完全中毒,而孔道深处表面未被污染,又称选择性中毒。
可逆中毒:
由暂时性毒物所引起,活性可恢复。
不可逆中毒:
由永久性毒物引起,很难去掉,活性不易恢复。
18催化剂寿命:
催化剂在实际反应条件下维持活性和选择性的时间。
19活化:
钝态催化剂在使用之前,经过处理,变为所需活化态的过程。
20失活:
催化剂使用过程中由于中毒、积碳、融熔而失活。
21转化数:
单位活性中心在单位时间内转化的分子数。
转化数是温度、压力和反应物浓度的函数。
22转化率(X:
):
反应物在给定的反应条件下转化为产品(包括副产品)的百分数。
23产率:
反应产物量起始反应物总量的比值称。
产率Y、选择性S和转化率X的关系:
Y=SX
24时空产率:
反应物在单位时间内通过单位体积的催化剂所得产物的数量。
25空速:
单位时间内通过单位体积(或质量)催化剂的反应物的体积(或质量),单位:
h-1或s-1
26覆盖率:
催化剂表面被反应物分子吸附后,固体表面被覆盖的百分数
27电子型助催化剂:
作用是调整催化剂主要活性组分的电子结构、表面性质或晶形结构,从而提高催化剂的活性和选择性。
28结构性助催化剂的作用主要是提高活性组分的分散性和热稳定性。
通过加入这种助催化剂,使活性组分的细小晶粒间隔开来,不易烧结;
也可以与活性组分形成固熔体而达到热稳定,提高活性。
能起结构稳定作用的助催化剂,多为熔点较高、难还原的金属氧化物。
29双功能催化剂定义:
指其催化的过程包含了两种不同反应机理,催化剂具有不同类型的活性中心。
反应需要在各自独立的活性中心上进行才能完成而产生。
30当固体物质或预吸附了某些气体的催化剂,在载气中以一定的升温速率加热时,检测流出气体组成和浓度的变化或固体(催化剂)表面物理性质和化学性质变化的技术,称为程序升温分析技术(TPAT)。
根据预处理条件和气体性质不同,可分为程序升温脱附(TPD)、程序升温还原(TPR)、程序升温氧化(TPO)、程序升温表面反应(TPSR)和氢氧滴定脉冲色谱法(HOT)等
31前线轨道:
分子中有一系列能级从低到高的分子轨道,电子只填充了其中能量较低的一部分。
已填有电子的能量最高轨道称为HOMO,能量最低的空轨道称为LUMO。
这些轨道统称为前线轨道。
32分裂能:
中心离子的d轨道的简并能级因配位场的影响而分裂成不同组能级之间的能量差。
34将一些常见配体按光谱实验测得的分裂能从小到大次序排列起来,便得光谱化学序:
35所谓成对能是电子在配对时为了克服静电场的排斥作用所需的能量,通俗地讲就是使自旋成对的两个电子占据同一轨道所必须付出的能量,以P表示。
26在配体静电场的作用下,中心金属离子的d轨道能级发生分裂,其上的电子一部分进入分裂后的低能级轨道,一部分进入高能级轨道。
进入低能级轨道使体系能量下降,进入高能级轨道使体系能量上升。
根据能量最低原理,体系中的电子优先进入低能级。
如果下降的能量多于上升的能量,则体系的总能量将下降。
这样获得的能量称为晶体场稳定化能。
这种d轨道分裂和电子填入低能级轨道给配合物带来的额外的稳定化作用将产生一种附加的成键作用效应。
37催化反应由许多基元反应构成,如果其总速率由其中一步的速率决定,这一步就称为速率控制步骤。
38表面驰豫
晶体的三维周期性在表面处突然中断,表面上原子的配位情况发生变化,并且表面原子附近的电荷分布也有改变,使表面原子所处的力场与体内原子不同,因此,表面上的原子会发生相对于正常位置的上、下位移以降低体系能量。
表面上原子的这种位移(压缩或膨胀)称为表面驰豫。
39在平行基底的表面上,原子的平移对称性与体内显著不同,原子位置作了较大幅度的调整,这种表面结构的变化称为重构。
40偏析表面原子是从体内分凝出来的外来原子
42非化学计量化合物
又称非整比化合物。
晶体化合物中各元素原子数不是简单的整数比,其形成是由于晶体中某些元素呈现多余或不足,所以非化学计量化合物总是伴有晶体缺陷的。
43活化吸附:
需要活化能而发生的化学吸附
非活化吸附:
不需要活化能的化学吸附,如氢在金属表面的解离。
44溢流:
在一个相(给体相)表面上吸附或产生的活性物种向另一个在同样条件下不能吸附或产生该活性物种的相(受体相)表面上迁移的过程。
溢流可以发生在金属-氧化物、金属-金属、氧化物-氧化物和氧化物-金属各体系中。
45积分吸附热:
吸附量发生较大变化时,在恒温吸附的整个过程中吸附一个摩尔所产生的热效应,反映了许多不同吸附中心性能累积的平均结果。
微分吸附热:
吸附量发生极小变化时产生的吸附热效应,是瞬间的结果,反映了局部吸附中心的特征。
起始吸附热,当吸附量趋于零时的吸附热,表征的是新鲜的催化剂表面与吸附质的相互作用,这是吸附粒子间的相互作用最小。
46所谓d空穴就是d能带上有能级而无电子,它具有获得电子的能力。
d带空穴愈多,则说明末配对的d电子愈多(磁化率愈大),对反应分子的化学吸附也愈强。
47d特性百分数杂化轨道中d原子轨道所占的百分数称为d特性百分数,表以符号d%它是价键理论用以关联金属催化活性和其它物性的一个特性参数。
金属的d%越大,相应在的d能带中的电子填充的越多,d空穴越小。
加氢催化剂一般d%在40-50%之间为宜。
48酸量:
也叫酸度,指某一酸强度范围内酸中心的密度,通常表示为样品单位重量或单位表面积上酸位的毫摩尔数(mmol/g或mmol/m2)
49酸中心强度:
是指固体表面将吸附于其上的中性碱分子转变为它的共轭酸的能力
H0为酸度函数,是表征溶液酸强度的对数标度
H0愈小,则cBH+/cB愈大,即酸溶液使指示剂质子化成BH+的程度愈高,酸性愈强
50沸石分子筛规正均匀的孔口和孔道使得催化反应可以处于一种择形的条件下进行。
这就是所谓的择形催化。
51化学吸附:
其特征为有大的相互作用位能即有高的吸附热。
化学吸附发生时,在吸附质分子与表面分子之间有真正的化学成键,常在高于吸附质临界温度的较高温度下发生,需要活化能,有高的吸附势,其值接近于化学键能。
52络合催化剂,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的过程。
催化剂可以是溶解状态,也可以是固态;
可以是普通化合物,也可以是络合物,包括均相络合催化和非均相络合催化。
53几何对应原则:
多相催化反应过程中,反应物分子起反应的部分只涉及少数原子,而且作为活性中心的活性体也只是由几个原子所组成的多位体。
实现催化作用的基本步骤就是反应分子中起反应的部分与多位体之间的作用。
这种作用不仅能使反应物分子的部分化学键发生变形,而且会使部分原子活化,若条件合适,也会促使新键的生成。
多位体中原子必须正确排列组合,与反应分子发生键重排的有关原子的几何构型相对应。
问答题
1.说明催化剂为什么不能改变平衡反应的平衡位置?
对于给定的反应,在已知条件下,其催化和非催化过程的-△G0r值是相同的,即Kf值是相同的,所以平衡位置没有改变。
另一种答案:
化学平衡是由热力学决定的,
,其中
为反应的平衡常数,
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
值,它只能加速达到平衡所需的时间,而不能移动平衡点。
2.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。
催化剂可以以相同的比例加速正、逆反应的速率常数。
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。
3.在甲烷催化氧化偶联反应研究中,如果反应物进料为甲烷和氧气,反应产物经气相色谱分析结果mol%组成如下:
CH420%、C2H430%、C2H620%、CO220%、CO10%。
不考虑反应过程中的积碳问题。
试计算
(1)甲烷的转化率;
(2)乙烯的选择性。
解:
设产物以100mol计
(1)
(2)
4、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。
5.如何判断一个催化反应是存在内、外扩散的控制?
如果反应物流量的改变对反应物的转化率影响较大,则存在外扩散控制;
如果催化剂的粒径大小的改变对转化率的影响较大,则存在内扩散控制。
6.如何消除外扩散限制?
为了消除内扩散对反应的影响而降低粒径时,会导致温度差升高。
同样温度差随反应器直径的增大而迅速升高,所以需要确定适宜的催化剂粒径和反应管直径。
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。
7.什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。
9.什么是助催化剂?
分为哪几种?
催化剂中加入的另一种或者多种物质,本身不具活性或活性很小的物质,但能改变催化剂的部分性质,如化学组成、离子价态、酸碱性、表面结构、晶粒大小等,从而使催化剂的活性、选择性、抗毒性或稳定性得以改善。
结构型和电子型两类
9、从催化作用的定义中可得出哪些结论:
答:
催化作用的定义可体现如下:
一、催化剂只加速热力学可行的反应;
二、催化剂不影响平衡常数;
三、k正与k逆有相同倍数增加;
(注:
上面讨论的催化剂对平衡体系的影响是指对一平衡体系或接近平衡体系时,催化剂以同样倍数提高正逆方向反应速率常数,在远离平衡时,催化剂对正逆反应速率的影响当然是不同的。
)
四、改变反应历程;
五、降低了反应活化能
10、催化剂的组成
主催化剂-活性组分是催化剂的主要成分--活性组分,是起催化作用的根本性物质。
助催化剂助催化剂是加到催化剂中的少量物质(<
5~10%),是催化剂的辅助成分,本身没有催化活性或活性很小。
可以改变催化剂的化学组成、结构、价态、酸碱性、分散度等
具有提高主催化剂的活性、选择性,稳定性和寿命。
助催化剂的种类:
结构性助催化剂和电子型助催化剂
载体载体是催化剂活性组分的分散剂、支撑体,是负载活性组分的骨架。
将活性组分、助催化剂负载于载体上所制得的催化剂,称为负载型催化剂。
载体有天然的和人工合成的,可划分为低比表面和高比表面两大类。
载体关系到催化剂的活性、选择性、热稳定性、机械强度,也关系到催化过程的传质特性
11、载体的作用
1、降低催化剂成本2、提高催化剂的机械强度
3、催化剂的活性和选择性4、延长催化剂寿命
12、理想的催化剂载体应具备下列条件
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;
5、能耐热,并具有合适的导热系数;
6、不含可使催化剂中毒或副反应增加的物质
7、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;
8、能与活性组分发生有益的化学作用;
9、能阻止催化剂失活;
13、晶体缺陷包括
点缺陷、线缺陷、面缺陷
14、催化剂的寿命曲线通常包括哪三个周期?
催化剂活性随时间变化曲线图
15、由1-丁烯氧化脱氢制丁二烯的反应中,测得反应前后得物料组成为:
反应前(mol%)
反应后(mol%)
正丁烷
0.63
0.61
正丁烯
7.05
1.70
丁二烯
0.06
4.45
异丁烷
0.50
0.48
异丁烯
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 催化