工業(yè)催化答案

1、1. 名詞解釋（1） 活性：催化劑使原料轉(zhuǎn)化的速率，工業(yè)生產(chǎn)上常以每單位容積 反應(yīng)物的數(shù)量來表示，如每立方米催化劑在每小時內(nèi)能使原料轉(zhuǎn)化的千克數(shù)。（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（或質(zhì)量）催化劑在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)化原料章實質(zhì)上是反應(yīng)系統(tǒng)中目的反應(yīng)與副反應(yīng)間反應(yīng)速度競爭的表現(xiàn)。選擇性：目的產(chǎn)物在總產(chǎn)物中的比例， 壽命：指催化劑的有效使用期限。均相催化反應(yīng)：催化劑 與反應(yīng)物同處于一均勻物相中的催化作用。I氧化還原型機理的催化反應(yīng) ：催化劑與反應(yīng)物分子間發(fā)生單個電子的轉(zhuǎn)移，從而形成活性物種。 絡(luò)合催化機理的反應(yīng)：反應(yīng)物分子與催化劑間配位作用而使反應(yīng)物分子活化。（額外補充）什么是絡(luò)合催化劑

2、？答：一般是過渡金屬絡(luò)合物、過渡金屬有機化合物。反應(yīng)途徑：反應(yīng)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成產(chǎn)物的路徑。催化循環(huán)：催化劑參與了反應(yīng)過程，但經(jīng)歷了幾個反應(yīng)組成的循環(huán)過程后，催化劑又恢復(fù)到初始態(tài), 反應(yīng)物變成產(chǎn)物，此循環(huán)過程為催化循環(huán)。（10）線速度：反應(yīng)氣體在反應(yīng)條件下，通過催化床層自由體積的的速率。（11）空白試驗：在反應(yīng)條件下，不填充催化床，通入原料氣，檢查有無壁效應(yīng)，是否存在非催化反應(yīng)。（12）催化劑顆粒的等價直徑 ：催化劑顆粒是不規(guī)則的，如果把催化劑顆粒等效成球體，那么該球體的直 徑就是等價直徑。（13）接觸時間：在反應(yīng)條件下的反應(yīng)氣體，通過催化劑層中的自由空間所需要的時間。（14）初級離子：內(nèi)部具

3、有緊密結(jié)構(gòu)的原始粒子。（15） 次級粒子：初級粒子以較弱的附著力聚集而成-造成固體催化劑的細(xì)孔。2. 敘述催化作用的基本特征，并說明催化劑參加反應(yīng)后為什么會改變反應(yīng)速度？ 催化劑只能加速熱力學(xué)上可以進行的反應(yīng)，而不能加速熱力學(xué)上無法進行的反應(yīng)。 催化劑只能加速反應(yīng)趨于平衡，而不能改變平衡的位置（平衡常數(shù)）。 催化劑對反應(yīng)具有選擇性。 催化劑的壽命。催化劑之所以能夠加速化學(xué)反應(yīng)趨于熱力學(xué)平衡點，是由于它為反應(yīng)物分子提供了一條輕易進行的反應(yīng)途 徑。3. 從反應(yīng)途徑說明什么是催化循環(huán)？催化劑是一種化學(xué)物質(zhì)，他借助于反應(yīng)物間的相互作用而起催化作用，在完成催化的一次反應(yīng)后，又恢復(fù) 到原來的化學(xué)狀態(tài)，因而

4、能循環(huán)不斷地起催化作用。催化劑暫時的介入反應(yīng)，在反應(yīng)物系的始態(tài)和終態(tài)間 架起了新的通道，從而改變了反應(yīng)的某種不穩(wěn)定的活性中間絡(luò)合物，后者再繼續(xù)反應(yīng)生成產(chǎn)物和恢復(fù)成原 來的催化劑。這樣不斷循環(huán)起作用。4. 說明催化科學(xué)的特點和催化劑和催化過程在化工生產(chǎn)中的效果？應(yīng)用催化的方法，既能提高反應(yīng)速率，又能對反應(yīng)方向進行控制，且催化劑原則上是不消耗的。效果：更新原料路線，采用更廉價原料，革新工藝流程，促進新工藝過程的開發(fā)；緩和工藝操作條件，打 到節(jié)能降耗的目的；開發(fā)新產(chǎn)品，提高產(chǎn)品收率，改善產(chǎn)品質(zhì)量；消除環(huán)境污染或開發(fā)從原料到產(chǎn)品的整 個化工過程，對資源的有效利用以及污染控制的環(huán)境有友好的“綠色催化工藝

5、”等。5. 說明均相催化反應(yīng)和非均相催化反應(yīng)各有何優(yōu)缺點？均相催化 優(yōu)點：反應(yīng)性能單一，具有特定的選擇性；反應(yīng)條件溫和，有利于節(jié)能；因其作用機理較清楚明 晰，易于精心設(shè)計調(diào)配研究和把握。缺點：穩(wěn)定性差，與產(chǎn)物分離困難。非均相催化劑的最大優(yōu)點是容易從反應(yīng)體系中分離岀來，這是相對于均相催化劑而言的 .缺點則是催化效率不如均相催化劑，反應(yīng)也不如均相催化劑容易控制.6. 催化劑的作用有幾個方面？提高反應(yīng)速率控制反應(yīng)方向7 典型催化反應(yīng)分哪幾種類型？工業(yè)催化劑是如何分類的1) 按催化體系分均相、非均相和酶催化反應(yīng)2) 按催化反應(yīng)類型分類分為加氫反應(yīng)，氧化反應(yīng)，裂解反應(yīng)，聚合反應(yīng)，水合反應(yīng)等等。3) 按催

6、化反應(yīng)機理分酸堿反應(yīng)和氧化還原反應(yīng).工業(yè)催化劑：化肥催化劑，煉油催化劑，石油催化劑8固體催化劑的組成成分主要有哪些固體催化劑的組成包括主催化劑、助催化劑和載體.9.分別說明什么是助催化劑和載體？他們各自有哪些類型？1) 助催化劑是加入到催化劑中的少量物質(zhì)，是催化劑的輔助成分，其本身沒有活性或者活性很小。載體是催化活性組分的分散劑、黏合物和支撐體，使負(fù)載活性組分的骨架。=2) 助催化劑類型：結(jié)構(gòu)性助催化劑電子型助催化劑調(diào)變型助催化劑 擴散型助催化劑 毒化型助催化劑載體的類型：低比表面積載體有剛玉、碳化硅、浮石、硅藻土、石棉等I高比表面積載體有氧化鋁、鐵磯土、白土、氧化鎂、硅膠、活性炭等10. 簡

7、述載體的功能，如何理解其中的助催化劑及其催化作用？提供有效的表面和孔結(jié)構(gòu)維持活性組分高度分散是載體最重要的功能之一 增強催化劑的機械強度改善催化劑的傳導(dǎo)性減少活性組分含量載體提供附加的活性中心活性組分與載體之間的溢流現(xiàn)象和強相互作用1.2.3.4.5.6.功能：7.11. 催化劑的紋理構(gòu)造即表面積和孔結(jié)構(gòu)與反應(yīng)系統(tǒng)的特征有關(guān)。表面積與孔結(jié)構(gòu)通過什么途徑來調(diào)節(jié)? 催化劑的表面積與孔結(jié)構(gòu)可由制備方法與條件來調(diào)節(jié)12. 催化劑的物理性狀有哪些？催化劑的密度定義有幾種怎樣測定？ 孔結(jié)構(gòu)機械強度比表面積：指每克催化劑的表面積空隙率：指催化劑床層的空隙體積與催化劑床層總體積之比 表觀密度：即包括催化劑顆粒

8、中的孔隙容積時，該顆粒的密度堆積密度：是對催化劑反應(yīng)床層而言。即當(dāng)催化劑自由地進入反應(yīng)器中時，包括床層中的自由空間，每單 位體積反應(yīng)器中催化劑得到質(zhì)量。13簡述多相催化的反應(yīng)步驟，說明外、內(nèi)擴散與內(nèi)、外擴散的系數(shù)1)2)3)4)5)反應(yīng)物分子從氣流中向催化劑表面和孔內(nèi)擴散反應(yīng)物分子在催化劑內(nèi)表面上吸附吸附的反應(yīng)物分子在催化劑表面上相互作用或與氣相分子作用進行化學(xué)反應(yīng) 反應(yīng)產(chǎn)物自催化劑內(nèi)表面脫附反應(yīng)產(chǎn)物在孔內(nèi)擴散并擴散到反應(yīng)氣流中去 外擴散與外擴散系數(shù)擴散動力：催化劑顆粒外表面和氣流層之間的濃度梯度擴散阻力：催化劑顆粒周圍的滯留層Fick 定律：通量 =De(CH-Cs)De-外擴散系數(shù)；Ch-

9、氣流層中反應(yīng)物濃度；Cs-催化劑顆粒外通量-反應(yīng)物3分子通過滯留層的通量；表面處的反應(yīng)物濃度。外擴散速率的大小與流體的流速、催化劑顆粒粒徑及傳質(zhì)介質(zhì)的密度、粘度等有關(guān)。 內(nèi)擴散與內(nèi)擴散系數(shù)D擴散動力：催化劑顆粒外表面和孔內(nèi)之間的濃度梯度Fick 定律：通量=D( Cs-C)DI-內(nèi)擴散系數(shù)；C-催化劑顆?？變?nèi)的反應(yīng)物濃度；Cs-催化劑顆粒外表面處的反應(yīng)物濃度。14.說明宏觀動力學(xué)與本征動力學(xué)方程的區(qū)別？ 有擴散影響的動力學(xué)方程，稱為宏觀動力學(xué)方程無擴散影響的動力學(xué)方程，成為本征動力學(xué)方程第二章吸附與催化1、名詞解釋M+02-MO2(2e-)(0-) -2 ( O* 2 3 4 5 6 7-)O

10、O吸附態(tài)，得到不同產(chǎn)物，因此催化劑具在金屬表面上！,>-氧蹶子負(fù)離子O握活 如即便低溫下也能 與II” CO. G叫以及 壁亦煙反應(yīng)性好.反應(yīng)性能較在金屬氧牝物表面上:AcA« + OTAr(1) 定位吸附：吸附物從一個吸附中 心向另一吸附中心轉(zhuǎn)移需克服能壘。當(dāng)吸附物不具有此能壘能量時R3C+表示(R為烷基)。勺-Zbp或心岬Langmuir吸附等溫方程：寫作8、說明BET關(guān)系式在催化劑的比表面的測試中的應(yīng)用，簡述表面積測定的原理第三章酸堿催化劑1. 超強酸：固體酸的強度若超過 100%硫酸的酸強度，則稱為超強酸。 B酸：能夠給岀質(zhì)子的物質(zhì)。L酸：能夠接受電子對的物質(zhì)是帶有正電

11、荷的含碳離子。一類重要的活性中間體，可用H0：酸強度(給岀質(zhì)子的能力或者接受電子對的能力)函數(shù) 正碳離子： 潤載型固體酸：由液體酸附與固體載體構(gòu)成。靜電場學(xué)說： 靜電場模型認(rèn)為：陽離子在分子篩晶體表面會引起靜電場，能夠促進烴類分子極化冰造成半 離子對，從而利于正碳離子性反應(yīng)。2. 完整描述催化劑酸堿性質(zhì)包括哪幾方面，分別對催化劑活性、選擇性有哪些影響？對L酸來說是三方面：1.類型：屬于B酸、B堿、還是L酸、L堿。2.濃度：酸中心的數(shù)量，以單位重量催化劑所含酸的 毫摩爾數(shù)或單位表面積上酸中心數(shù)目表示。3.強度：酸強度對 B酸來說是給岀質(zhì)子的能力，接受電子對的能力。2.酸強度增加,影響：1.隨催化

12、劑脫水程度的增加，L酸中心數(shù)目增加， 但脫水到一定程度活性開始下降。反應(yīng)活性提高3.大多數(shù)酸催化反應(yīng)活性與酸濃度呈線性關(guān)系。3. 酸堿的定義有幾種，酸堿的種類對催化作用有何影響？如何檢驗酸的種類？ 四種定義：1.酸堿電離理論 2.酸堿質(zhì)子理論 3.軟硬酸堿理論 4.酸堿電子理論 酸堿種類不同，酸堿中心類型、強度、濃度都不同，對催化劑的活性有影響。用紅外光譜法或核磁共振法檢驗酸的種類。4. 分子篩具有酸性嗎？為什么？ 具有酸性；和Al，在它們形分子篩的酸性不是產(chǎn)生hT的能力強弱，而是指路易斯酸性，即有低能量的空軌道，如Si成化合物后還存在 3d空軌道，它們都體現(xiàn)路易斯路易斯酸性?？哲壍赖哪芰吭降?/p>

13、，酸性越強。5. 氧化鋁有幾種晶型？它們都有酸催化作用嗎？氧化鋁7) 0 - 氧1) P -氧化鋁，2) X -氧化鋁，3) K 一氧化鋁，4) n 一氧化鋁，5) 丫一氧化鋁，6) 5 - 化鋁，8) a 一氧化鋁。3) .5).6).7)都有酸催化作6. 說明氧化物和混合氧化物酸中心的來源。單氧化物酸中心來源：IA、n A族元素的氧化物常表現(xiàn)岀堿性質(zhì)，而fflA和過渡金屬氧化物卻常呈現(xiàn)酸性質(zhì)。m A和過渡金屬氧化物經(jīng)過熱處理后具有了酸中心?；旌涎趸锼嶂行牡膩碓磥碓矗寒?dāng)兩種氧化物形成復(fù)合物是，兩種正電荷元素的配位數(shù)維持不變；主組分 氧化物的負(fù)電荷元素(氧)和配位數(shù)(指氧的鍵合數(shù))，對二元氧

14、化物中所有的氧維持相同。由價數(shù)不同或配位數(shù)不同的兩種氧化物組成的混合氧化物可形成兩個酸中心。H0>-4,或反應(yīng)要求H0>2,66頁有相關(guān)涉及資料糊弄一下吧。7. 采用SiO2-MgO或SiO2-AI2O3混合氧化物為某反應(yīng)的催化劑，若該反應(yīng)要求 是根據(jù)其酸強度分布圖，說明應(yīng)選何種催化劑，為什么？ 沒有酸強度分布圖，所以不好回答，具體只有參考課本8. 簡述怎樣測定酸強度和酸濃度。酸強度測定：胺滴定法：選用一種適合的劑(堿)，吸附與固體酸表面上，它的顏色將給岀該酸的H0。強度。滴定時先稱取一定量的固體酸懸浮于苯中，隔絕水蒸氣條件下加入幾滴所選定的指示劑，用正丁胺要求反應(yīng)H0>-4

15、,應(yīng)該選用SiO2-Al2O3 ;要求反應(yīng)H0v2，兩種都可，但 SiO2-MgO酸度更大，所以更佳。10、敘述質(zhì)子酸、堿催化（B酸、B堿）的反應(yīng)特征。對于B酸催化劑，反應(yīng)物分子含有容易接受質(zhì)子的原子（如N、O等）或基團時，可形成不穩(wěn)定的陽離子活性中間物種；對于B堿催化劑，反應(yīng)物應(yīng)為易給岀質(zhì)子的化合物，以便形成陰離子的活性中間物種。11、 布朗斯特規(guī)律有何用途？給岀了一個反應(yīng)，酸的催化系數(shù)ka與其電離常數(shù) Ka之間的對應(yīng)關(guān)系，我們可以通過此關(guān)系預(yù)測催化劑的活性，為選擇酸堿催化劑提供了參考。如何判斷一個反應(yīng)是酸催化還是堿催化？若Ka和ka的關(guān)系滿足下式：ka/p=Ga（q/p）KaFa ,則該反

16、應(yīng)為酸催化反應(yīng)；如果滿足下式kb/q=Gb（q/p）KbFB，則該反應(yīng)為堿催化反應(yīng)。12、 正碳離子的化學(xué)特征：穩(wěn)定性：叔正 C離子 >仲正C離子 >伯正C離子；正碳離子的重排傾向0于形成更穩(wěn)定的碳離子。13、 分子篩的構(gòu)造：可以分為三個層次：硅氧四面體（SiO4）和鋁氧四面體（AIO4 ），他們構(gòu)成了分子篩的骨架；相鄰的四面體由氧橋聯(lián)結(jié)成的環(huán)；氧環(huán)通過氧橋相互聯(lián)結(jié)而形成具有三維空間的各種各樣的多面體。分子篩的基本結(jié)構(gòu)單元：硅氧四面體（SiO4）和鋁氧四面體（AIO4） O14、 說明A型分子篩的籠型：A型分子篩結(jié)構(gòu)，類似于NaCI的立方晶系結(jié)構(gòu)若將 NaCI晶格中的Na+扣CI-

17、 全部換成B籠用丫籠聯(lián)結(jié)起來，就得到A型分子篩的晶體結(jié)構(gòu)。3A、4A、5A分子篩的區(qū)別 在于分子篩中八元環(huán)孔徑大小不同。八元孔徑為3對應(yīng)的沸石稱為 3A分子篩，八元孔徑為4對應(yīng)的沸石稱為 4A分子篩，八元孔徑為5的對應(yīng)的沸石稱為 5A分子篩。15、 X型和Y型分子篩的主要區(qū)別 在于Si/AI比不同，X型的11.5;Y型的為1.53 o 為何催化活性 Mg-Y>Mg-X：因為Y型分子篩中SI比X型中的多第四章金屬催化劑1名詞解釋d空穴：d能帶上有能級而未被充滿，它具有獲得電子的能力費米能級：電子占用的最高能級.費米能級的物理意義是，該能級上的一個狀態(tài)被電子占據(jù)的幾率是1/2。對于金屬，絕對

18、零度下，電子占據(jù)的最高能級就是費米能級。如果一個能帶中的某一個能級的能量設(shè)為E，則該能級被電子占據(jù)的概率是符合一個函數(shù)規(guī)律的即f （E），f （ E）稱為費米函數(shù)。當(dāng) f （日 =1/2時，得出的E的值對應(yīng)的能級為費米能級d%:雜化軌道中d原子軌道所占的百分?jǐn)?shù)稱為d特性百分?jǐn)?shù) 晶面指數(shù)：是晶體的常數(shù)之一，是晶面 在3個結(jié)晶軸上的截距系數(shù)的倒數(shù)比，當(dāng)化為 整數(shù)比后，所得岀的3個整數(shù)稱為該晶面的米勒指數(shù)（Miller index ）。六方和三方晶系晶體當(dāng)選取4個結(jié)晶軸時，一個晶面便有4個截距系數(shù)，由它們的倒數(shù)比所得岀的4個整數(shù)則稱為晶面的米勒布拉維指數(shù)（Miller Bravaisin dices

19、 ）。以上兩種指數(shù)一般通稱為晶面指數(shù)。2、從催化劑的原子間距和晶面花樣說明催化作用的空間因素對于單位吸附，金屬催化劑的空間因素對催化作用的影響較?。弘p位吸附同時涉及兩個吸附位，所以金屬催化劑原子間距要與反應(yīng)物分子的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)：多位吸附同時涉及兩個以上吸附位，這不但要求金屬催化劑原子間距要合適，還要求晶面花樣也要合適。3. Fe和Ni形成金屬時分別形成d2sp2和d3sp2雜化軌道，請根據(jù)軌道圖指岀個軌道的類型及作用,并計算d%,并由此說明為什么合成氨催化劑用鐵，而乙烯加氫催化劑用鎳。 成鍵軌道：參與雜化，形成金屬鍵 原子軌道：與金屬磁性和化學(xué)吸附有關(guān)與Ni相比Fe的表面有足夠的未匹配對電子與原

20、子態(tài)的氮發(fā)生吸附，而且吸附強度適中，有利于加氫生成 氮氣。d%勺增加，催化活性也增加，Ni的d%tb Fe大，所以乙烯催化加乙烯在各種金屬薄膜上催化加氫，隨金屬 氫催化劑用Ni.4. 從d空穴說明為何氨加氫用鐵而烯烴加氫用鎳？烷烴的正常鍵交109.5 °對應(yīng)3.6A（上面有個圈），在寬雙位的吸附物種收到大的扭曲，更有利于烯烴的催 化加氫。而鎳的110與100晶面上的原子間距與3.6A很接近，故。5. 為什么乙烯加氫時的 110的活性最高，環(huán)己烷脫氫111晶面活性最高？晶體在其生長過程中由于參數(shù)的變化不同，在其表面上所暴露的的晶面不同，根據(jù)總表面能最小原則，晶體總是盡可能暴露表面能較低

21、的表面，不同表面成分，具有不同的催化性能。簡單立方晶體體： 100<110<1111 ;面心立方晶體： 111<100<110 ;體心立方晶體： 110<100<111B催化作用1. 名詞解釋：CFSE:是晶體場穩(wěn)定化能XY分別還原為兩個負(fù)離子氧化加成：指某些配位不飽和的過渡金屬配位化合物有可能將一個中性分子X-和丫-,并分別加到中心金屬原子 (或離子)上去，中心金屬同時被氧化。2。 雖然加入各種不同的共價鍵都會產(chǎn)生氧化加成反應(yīng)，最常見的是加入碳-氫(C-H)， 氫一鹵(H-X)，及碳(sp3)-鹵鍵。sp2共混的碳(如乙烯基)，也可以發(fā)生氧化加成反應(yīng)。 氧

22、化加成反應(yīng)的機理可以分為：同步(concerted)加成，SN2型分步加成，電離型(ionic ， X-Y鍵先斷裂生成相應(yīng)的陰陽離子)分步加成，以及自由基型分布加成。以下分別是同步 加成和SN2型分步加成機理的圖示。還原消除：還原消去反應(yīng)是氧化加成反應(yīng)的逆反應(yīng)。反應(yīng)之后產(chǎn)生X-Y化合物，若新形成的X-Y鍵度強度較強，反應(yīng)平衡會往還原消去反應(yīng)的方向移動。不過X和Y原來需要在相鄰的位置(cis)和中心金屬原子配位，才會產(chǎn)生還原消去反應(yīng)。還原消去反應(yīng)通常是金 屬催化循環(huán)中產(chǎn)生最終產(chǎn)物的一步。締合循環(huán)：反應(yīng)物的活化過程在配位體內(nèi)部形成，系統(tǒng)中無獨立存在的第二種價態(tài)的催 化劑物種。共催化劑：共催化劑是能

23、和主催化劑同時起作用的組分，二者缺一不可。兩者單獨使用 活性都很低，但組合起來卻表現(xiàn)出很高的催化活性，所以稱它們?yōu)楣泊呋瘎?。助催化劑：是催化劑的輔助成分，量較少；助劑本身無活性或活性很小，加入之后可以 改變催化劑的 化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，從而能提高催化劑的活性、選擇性、穩(wěn)定性或壽命。2、計算正八面體構(gòu)型 d5高旋態(tài)的CFSE: CFSE=-2*6Dq+3(-4Dq)=03、 說明活性組分、共催化劑與助劑的作用主要的不同點 ：活性組分是真正在反應(yīng)中起到 關(guān)鍵作用的部分，而助催化劑是提高活性組分的效能，共催化劑是與主催化劑同時起作用 的組分。4、共催化劑與助催化劑有什么不同，并由此說明什么是催化循環(huán)。助

24、催化劑是加入到催化劑中的少量物質(zhì)，是催化劑的輔助成分，其本身沒有活性或活性很小，但把它加入到催化劑中后，可以提高催化劑的活性、選擇性、穩(wěn)定性和壽命。結(jié)構(gòu)助催化劑：阻止、減緩微晶燒結(jié)調(diào)變助催化劑：電子型助催化劑與前者不同，可改變催化劑的結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性共催化劑：單獨活性極低同時存在高活性.催化循環(huán)：催化劑在參與反應(yīng)過程中，先與反應(yīng)物生成某種不穩(wěn)定的活性中間絡(luò)合物，后者再繼續(xù)反應(yīng)生成產(chǎn)物和恢復(fù)成原來的催化劑。5、 以乙烯氧化物制乙醛為例說明什么是催化循環(huán)，PdCI2、CuCl2在催化劑組成中的功能 是什么？如下6、用價鍵理論解釋含有d9、d8、d7電子的過渡金屬離子和原子形成配合物是可能的空間構(gòu)型：

25、d9： sp3正四面體，dsp2平面正方形(更穩(wěn)定)cu2+ Ag+平面正四方形d8： dsp2平面正方形d7： dsp3三角雙錐，d2sp3正八面體。7、什么是締合催化循環(huán)，舉例說明。締合催化循環(huán)定義：在催化反應(yīng)過程中催化劑沒有價態(tài)的變化， 反應(yīng)物分子活化經(jīng)由催化 劑與反 應(yīng)物配位，形成絡(luò)合物，再由絡(luò)合物或其衍生出的活性中間物種進一步反應(yīng)，生成 產(chǎn)物，并使催化劑復(fù)原。反應(yīng)物分子活化是在絡(luò)合物配位層中發(fā)生的。舉例：固體酸催化劑作用下的乙烯水合反應(yīng)。8. 什么是非締合催循環(huán)，舉例說明。非締合催化循環(huán)定義：在催化反應(yīng)過程中催化劑以兩種明顯的價態(tài)存在， 反應(yīng)物的活化經(jīng) 由催化劑 與反應(yīng)物分子間明顯的

26、電子轉(zhuǎn)移過程，催化中心的兩種價態(tài)對于反應(yīng)物的活化 是獨立的，這種催化循環(huán)稱之為非締合活化催化循環(huán)。舉例：氧化亞氮在鎳催化劑上的分解反應(yīng)。9. 什么是共催化循環(huán)，舉例說明。兩種催化劑缺一不可，它們互為共催化劑，幫助實現(xiàn)催化循環(huán)，這種催化循環(huán)為共催化循 環(huán)。舉例：乙烯氧化制乙醛。共催化劑單獨對反應(yīng)無作用。它使另一種催化劑再生時而自己失活，即幫助構(gòu)成循10. 什么是助催化循環(huán)，舉例說明。（1）環(huán)。助催化劑提高活性組分的活性。缺少共催化劑就無法構(gòu)成循環(huán)過程，缺少助催化劑只是降低催化過程效率。（2）（3） 舉例說明：羰化反應(yīng)11. 形成空配位的方法。（1）改變絡(luò)合物中金屬離子（原子）對稱性。（2）配位不

27、飽和含有潛在的空位。（3） 借助外部能量造成空位。12. 通過實驗確定取代反應(yīng)的機理類型：同位素追蹤法第五章過渡金屬氧化物催化劑名詞解釋導(dǎo)帶：空帶上的電子在能量上是自由的，再外加電場的作用下，電子導(dǎo)電被稱為導(dǎo)帶價帶：被形成晶體價鍵的電子占用的能帶為價帶滿帶：被電子充滿的能帶為滿帶費米能級：電子占用最高的能級為費米能級本征半導(dǎo)體：具有電子和空穴兩種載流體傳導(dǎo)的半導(dǎo)體，成為本征半導(dǎo)體1、說明P型Cu2C雜質(zhì)半導(dǎo)體導(dǎo)電的來源，并畫出其半導(dǎo)體能譜圖非計量的化合物 Cu2O，存在Cu+過剩，它們處于晶格的間隙中，由于晶格要保持電中性，間隙處過剩的Cu+拉住一個電子在附近，形成e Cu+，在靠近導(dǎo)帶附近形

28、成一附加能級。溫度升高時，此e Cu+拉住的電子釋放岀來，成為自由電子，這就是Cu2O導(dǎo)電的來源。2、 毒氣報警器應(yīng)選用n型半導(dǎo)體還是P型半導(dǎo)體，為什么？若要提高其靈敏度，應(yīng)摻入 高階雜質(zhì)還是低階雜質(zhì)？毒氣報警器：煤氣（CO、烴類）在n型半導(dǎo)體上吸附，CO烴類形成正離子，并使 nf經(jīng)過放大而報警。應(yīng)該摻入高階雜質(zhì)3、什么是n型、P型雜質(zhì)半導(dǎo)體，說明其成因，并舉例當(dāng)氧化物為非化學(xué)計量組成，或引入雜質(zhì)可產(chǎn)生N型或P型半導(dǎo)體。其中N型半導(dǎo)體：靠自由電子導(dǎo)電而P型半導(dǎo)體：靠空穴導(dǎo)電n型半導(dǎo)體的生成（ZnO、CuO、V2O5、Fe2O3、WO3 （高價氧化物）（1）含有過量金屬原子， 如ZnO部分分解或

29、還原而含有非化學(xué)計量的鋅原子，過剩電子形成施主能級；（2）用高價離子取代晶格中的正離子；（3）摻入電負(fù)性小的雜原子。N 型半導(dǎo)體的導(dǎo)電性取決于導(dǎo)帶中的自由電子數(shù)。提高溫度、提高施主能級位置、增加施主雜質(zhì)濃度都可 提高 N 型半導(dǎo)體的導(dǎo)電性。（NiO、CoO Cu2O、FeO、MnO、WO2 （低價氧化物）NiO 中過量氧離子的產(chǎn)生造成正離子缺位； （ 2）低價正離子取代高價正離子，如 NiO 摻入電負(fù)性大的雜原子，如 NiO 中摻入電負(fù)性大的 F 原子， F 從鄰近的 Ni 奪取電子Ni3+，它相當(dāng)于 Ni2+束縛一個正電荷，產(chǎn)生空穴導(dǎo)電，生成P型半導(dǎo)體。P 型半導(dǎo)體的導(dǎo)電性。P 型半導(dǎo)體的生

30、成（ 1）正離子缺位，如中 Li1+ 取代 Ni2+ ；（ 3） 成為F-，同時產(chǎn)生一個 降低溫度、降低受主能級位置、增加受主雜質(zhì)濃度都可提高5、吸附主體分子在半導(dǎo)體上若發(fā)生正離子化，應(yīng)選什么類型的半導(dǎo)體，為什么？應(yīng)該選n型半導(dǎo)體。以H2在P型的NiO半導(dǎo)體上吸附為例：失去電子進入正離子空位處，其鄰近原有的Ni3+得到電子后在晶格上岀現(xiàn) Ni2+離子，由于Ni3+減少，故P型導(dǎo)電下降，吸附活性位濃度低，不易吸附6、吸附主體分子在半導(dǎo)體上若發(fā)生負(fù)離子化，應(yīng)選什么類型的半導(dǎo)體，為什么？ 應(yīng)選P型半導(dǎo)體，以 O2在n型ZnO半導(dǎo)體上吸附為例： O2得到電子，其鄰近原有的 eZn2+變?yōu)閆n2+，失

31、去附加能級，使 n 型導(dǎo)電下降，吸附活性濃度低，不易吸附7、半導(dǎo)體催化劑的導(dǎo)電性對催化劑活性有影響嗎？請舉例實驗表明N2O在P型半導(dǎo)體上分解時，使電導(dǎo)率上升，而在n型上進行時，則導(dǎo)電率下降。以2N2Of 2N2+O2 為例，反應(yīng)機理：N2O+e （從催化劑中取岀電子）f N2+O （吸附）2O-（吸附）f O2+2e （給催化劑電子）反應(yīng)從催化劑取岀電子，形成表面 O-的負(fù)電荷層，使 n型半導(dǎo)體失去準(zhǔn)自由電子，催化劑導(dǎo)電率下降，P型導(dǎo)電率上升；反應(yīng)是將電子給了催化劑，對催化劑導(dǎo)電率的影響相反，由于反應(yīng)進行慢，總結(jié)果 仍然是 n 型半導(dǎo)體催化劑導(dǎo)電率下降， P 型導(dǎo)電上升。8以N20在P型半導(dǎo)體

32、上導(dǎo)電為例，說明半導(dǎo)體催化劑的導(dǎo)電性對催化劑活性的影響同上9、ZnO屬n型還是p型半導(dǎo)體，在該半導(dǎo)體，中若摻入 La2O3促進n型還是p型？ZnO是n型半導(dǎo)體，促進 n型，因為La2O3中La3+階數(shù)比Zn2+高，n型導(dǎo)電增強，吸附性活性增強10、用電子理論來解釋硫化物催化劑的催化行為 先生成硫化氫和一個陰離子空位，然后是有機硫化物的化學(xué)吸附，導(dǎo)致表面的再硫化，這與催化氧化反應(yīng) 的 Redox 機理相似。該過程要求金屬與硫的化學(xué)鍵不能太強，也不能太弱，太強與太弱都導(dǎo)致比反應(yīng)速率 降低第六、七章 催化劑的設(shè)計制備與使用、中毒失活與再生1. 名詞解釋浸漬法 ：浸漬法是將載體浸泡在含有活性組分（主，

33、助催化劑組分）的可溶性化合物溶液中，接觸一定的 時間后除去過剩的溶液，再經(jīng)干燥、焙燒和活化，即可制得催化劑。永久中毒 ：催化劑的活性和選擇性可能由于外來物質(zhì)的存在而下降，這種現(xiàn)象稱作催化劑的中毒，如果中 毒時催化劑的活性不斷降低，直到完全失活，從反應(yīng)介質(zhì)中除去毒物后活性仍不恢復(fù)，這種中毒為永久中 毒。燒結(jié) ：催化劑在高溫下長期作用，晶粒長大，比表面積縮小，稱為燒結(jié)，屬于熱失活。積碳 ：積碳是催化劑在使用過程中，逐漸在表面上沉積一層碳質(zhì)化合物，減少了可利用的表面積，引起催化活性衰退。故積碳也可看作是副產(chǎn)物的毒化作用。2. 目前催化劑的選擇常用的方法有哪些？（沒找到具體方法，以下是對催化劑的選擇原

34、 則）利用元素周期表進行模擬元素的選擇。一般良好的工業(yè)實用催化劑 ,應(yīng)該具有 3方面的基本要求 ,即：活性、選擇性和穩(wěn)定性或者說壽命。此外,可能還要考慮到催化劑是環(huán)境友好的,反應(yīng)剩余產(chǎn)物應(yīng)該是與生態(tài)相容的、能夠改變反應(yīng)速率、高效、易于回收、可以反復(fù)使用、不產(chǎn)生污染所需產(chǎn)品的物質(zhì)，假如是食品就要求無毒無害，不與原材料反應(yīng)。3. 簡述沉淀法制備催化劑的影響因素有哪些，說明干燥過程與浸漬法的不同點。 （課本 P175）（1）a過飽和度的影響：提高溶液的過飽和度，對晶核生成的影響大于對晶體成長速度的影響。b溫度：當(dāng)溶液中溶質(zhì)質(zhì)量一定時，升高溫度過飽和度降低，使晶核生成速率減小。C攪拌的影響：沉淀劑慢慢

35、加入，并充分?jǐn)嚢瑁芍频镁Я４笮【鶆虻某恋?。d溶液pH值的影響：沉淀法常用堿性物質(zhì)作沉淀劑e加料順序的影響： 順加法：將沉淀劑加入到金屬鹽溶液中。逆加法：將金屬鹽溶液加入到沉淀劑中。 并加法：將鹽溶液和沉淀劑同時按比例加入到中和沉淀槽中。（2） 沉淀法的干燥過程一般對化學(xué)結(jié)構(gòu)沒有影響，但對催化劑的物理結(jié)構(gòu)特別是孔結(jié)構(gòu)的形成及機械強度會產(chǎn)生影響。浸漬法的干燥過程除影響催化劑的宏觀結(jié)構(gòu)外，還會對負(fù)載的活性組分分布產(chǎn)生明顯的影響。4. 固體催化劑的組成部分主要有哪些？簡述常用的制備方法。固體催化劑主要由 活性組分、載體、助催化劑 組成。沉淀法：借助沉淀反應(yīng)，用沉淀劑將可溶性的催化劑組分（金屬鹽類的水

36、溶液）轉(zhuǎn)化為難溶化合物，再經(jīng)分離、洗滌、干燥、焙燒、成型等工序制得成品催化劑。（P174）浸漬法：浸漬法是將載體浸泡在含有活性組分（主，助催化劑組分）的可溶性化合物溶液中，接觸一定的 時間后除去過剩的溶液，再經(jīng)干燥、焙燒和活化，即可制得催化劑。（P183）混合法：將幾種組分用機械混合的方法制成多組分催化劑。（P190）離子交換法：利用載體表面上存在可進行交換的離子，將活性組分通過離子交換交換到載體上，然后再經(jīng)過適當(dāng)?shù)暮筇幚?，如洗滌、干燥、焙燒、還原，最后得到金屬負(fù)載型催化劑。（P191）熔融法：在高溫條件下進行催化劑組分的融合，使其成為均勻的混合體、 合金固溶體或氧化物固溶體。（P191）5.

37、 什么是催化劑的功能的組合與功能強度的調(diào)節(jié)，舉例說明。催化劑功能強度的調(diào)節(jié)：通過改變多種化學(xué)組成的匹配、物理結(jié)構(gòu)（粒度、比表面積、孔體積）來調(diào)節(jié)催化劑功能強度。6.助催化劑有哪些功能？（ P24）增加活性組分的比表面積，提高活性組分構(gòu)造的穩(wěn)定性。 改變活性相的物性。改變催化劑中的孔結(jié)構(gòu)，可加入擴孔劑。 提高反應(yīng)的選擇性。結(jié)構(gòu)性助催化劑, 調(diào)變性助催化劑, 擴散型助催化劑, 毒化型助催化劑,改善調(diào)節(jié)催化劑的活性、選擇性與穩(wěn)定性。（1）（2）（3）（4） 此外，助催化劑還可以促進載體功能。8. 制備好的催化劑為什么要活化？活化的方法有哪些？不是催化劑所需要的化學(xué)狀態(tài)。也尚未具備較為合適的物理結(jié)構(gòu)，

38、即沒有一定對反應(yīng)不能起催化作用，故稱催化劑的鈍態(tài)。當(dāng)把它們進行焙燒或再進一步還原、便轉(zhuǎn)化為催化劑的活潑態(tài)?；瘜W(xué)活化：還原、氧化、硫化1）經(jīng)過干燥的產(chǎn)品通常還是以氫氧化物、氧化物、或硝酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽、銨鹽和醋酸鹽等形式存在。 一般來說，這些化合物既 性質(zhì)和數(shù)量的活性中心， 氧化、硫化等處理，使之具有一定性質(zhì)和數(shù)量的活性中心時，2）活化方法： 熱活化：改變化學(xué)組成，影響物理狀態(tài)；9. 簡述催化劑的成型工藝并用角磨機磨去棱角。 破碎成型：用破碎機和粉碎機破碎，再篩分成不同的品質(zhì)， 擠條成型：將濕物料加水碾捏成具有可塑性的糊狀物料，然后放置在開有小孔的圓筒中，在活塞的推動 下，物料成細(xì)條狀從小孔

39、擠壓岀來。 壓片：用于某些不易擠壓成型的物質(zhì)，采用2t左右的沖壓機壓片。 造球1）滾球法2）流化法造球 3）油溶造球4 ）噴霧造球 燒結(jié)：對耐高溫難成型的物料用燒結(jié)法成型，即在物料中加入粘合劑，制成特殊形狀，干燥后放入馬福 爐中燒結(jié)，得到一定形狀的產(chǎn)品。10. 催化劑失活的原因有哪些？什么是積碳和燒結(jié)？P 2091）失活原因：催化劑中毒、積碳、燒結(jié)、揮發(fā)與剝落。H.O護+07/11 .可用毒化作用的電子因素和幾何因素研究催化劑毒物的種類和結(jié)構(gòu)嗎？P210毒物毒化效應(yīng)的大小與其分子量的大小和結(jié)構(gòu)的幾何因素有關(guān)，毒化效應(yīng)隨毒物分子量的增加而增加。硫化物碳鏈增長，毒性也隨之增大。對兩個終端反應(yīng)各有一

40、個硫原子的硫化物，其毒性小于兩個終端只有 一個硫原子的硫化物。P 21012.濃度和溫度對中毒有影響嗎？在實驗室如何考察？（1）靑物的濃度S阿；陡蜉引起怵化劑中毒的青物含3,存在一平濃®界限a不同催牝刑化 有影響。學(xué)反庾及反應(yīng)條杵不同，濃度界限不同.典空的寄物濃度效應(yīng)開線如下,13.什么是催化劑中毒?催化劑由于反應(yīng)過程中的微量毒物作用，引起催化劑微觀結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致其活性、選擇性明顯下降或 喪失的現(xiàn)象。中毒現(xiàn)象的本質(zhì)是微量雜質(zhì)和催化劑活性中心的某種化學(xué)作用，形成沒有活性的物種。（引起催化劑中毒的毒物不僅是針對催化劑，而且是針對該催化劑所催化的反應(yīng)來說的。按照毒物作 用的特性，中毒過程可

41、分為可逆的和不可逆的。在氣固多相催化反應(yīng)中形成的是吸附絡(luò)合物。一類是如果毒物與活性組分作用較弱，可用簡單方法使 活性恢復(fù)，稱為可逆中毒或暫時中毒。另一類為不可逆中毒，不可能用簡單方法恢復(fù)活性。為了降低副反 應(yīng)的活性，有時需要使催化劑選擇中毒。）14. 如何評價和比較催化劑抗毒穩(wěn)定性？【課本 P266 11.4】評價方法： 在反應(yīng)物中加入一定濃度的有關(guān)毒物，使催化劑中毒，而后觀測其活性和選擇性恢復(fù)能 力； 測定最高加入毒物濃度； 將中毒催化劑再生處理，觀測其活性和選擇性恢復(fù)能力;15. 積碳和結(jié)焦是如何引起的？怎樣進行再生？【課本P211及P212】引起原因：催化劑導(dǎo)熱性不好或者孔隙過細(xì)時，會逐

42、漸在表面上沉積一層炭制化合物，減少了可利用 表面積。引起的催化劑活性衰退;再生方法：蒸汽處理如輕油水蒸汽轉(zhuǎn)化制合成氣的鎳基催化劑，當(dāng)處理積碳現(xiàn)象時，可采用加大 水蒸氣比或停止加油，單獨使用水蒸氣方法吹洗催化劑床層，直至所有的積碳全部被除掉為止。 空氣處理 當(dāng)催化劑表面吸附了炭或碳?xì)浠衔?，阻塞微孔結(jié)構(gòu)時，可通入空氣進行燃燒或氧化, 使催化劑表面的炭及類焦?fàn)罨衔锱c氧反應(yīng)，將碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳放岀。如當(dāng)原料氣中含氧或氧的化合物濃度過高時，合成氨使用的熔 通入氫氣或不含獨舞的還原性氣體鐵催化劑會受到毒害，可停止通入該原料氣，而改用合格的氫氣、氮氣混合氣體進行處理，催化劑可獲得 再生。 用酸或堿溶液處

43、理16. 催化劑比表面積指的是什么？試舉岀一些常用的測定方法。單位質(zhì)量催化劑內(nèi)外表面積之和，叫做催化劑的比表面積，國標(biāo)單位tf /g。理想的非孔型物料只具有外表面積，如硅酸鹽水泥、一些粘土礦物粉粒等；有孔和多孔物料具有外表面積和內(nèi)表面積，如石棉纖維、巖（礦）棉、硅藻土等。比表面積是評價催化劑、吸附劑及其他多孔物質(zhì)如石棉、礦棉、硅藻土及粘土類 礦物工業(yè)利用的重要指標(biāo)之一。，課本上的）測定方法:最常用的是吸附法，分為物理吸附法和化學(xué)吸附法，物理吸附法又分為氣象 色譜法及BET法17. 常用什么來描述催化劑孔結(jié)構(gòu)的特征？V堆VBS+V孔+V骨架 P 堆will/ V堆 密度 包括堆密度、顆粒密度和真

44、密度； 比孔體積、孔隙率、平均孔半徑和孔長； 孔隙分布（可酌情簡略介紹一下各概念）18. 如何定義催化劑的密度、堆密度和真密度？它們之間的相互關(guān)系是什么?（不包括任何顆粒內(nèi)外部的孔隙）堆密度：用量筒測量催化劑的體積時得到的密度（包括顆粒間及顆粒內(nèi)部的孔隙） 真密度：測量的體積是催化劑的實際固體骨架的體積時得到的密度，又稱骨架密度； P真=m/V骨架相互關(guān)系：密度可分為堆密度、顆粒密度及真密度（或者再加上上述幾個公式吧）19、什么是催化劑的比孔容積和孔隙率？如何計算？或比孔體積，或比孔容。根據(jù)該定義,（1）比孔容積：每克催化劑顆粒內(nèi)所有孔的體積總和稱為比孔容積，比孔容可以由下式算得V比孔容=1/

45、 P顆-1/ P真式中，1/ P顆表示每克催化劑的骨架和顆粒內(nèi)孔所占的體積；1/ P真表示每克催化劑中骨架的體積。（不包括顆粒之間的空隙體積）之比,（2）孔隙率：催化劑孔隙率為每克催化劑內(nèi)孔體積與催化劑顆粒體積以0表示式中，分子即為1g催化劑顆粒中孔的體積 V孔比容；分母表示1g催化劑顆粒的體積。（也可參考課本上 217頁圖10-5）詳細(xì)分析研究物件和明確問題所在；寫岀在明確的條件下可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，包括希望的和不希望的反應(yīng)； 進行熱力學(xué)計算，明確哪些反應(yīng)是可行的，哪些反應(yīng)是不可能進行的； 根據(jù)已知的基礎(chǔ)理論知識和某些規(guī)律性資料，設(shè)計對所需反應(yīng)有利而對不希望的反應(yīng)無利的可能的催整理可得0 =V孔比容P顆20、簡述催化劑設(shè)計的一般步驟？（1）（2）（3）（4）化劑類型和主要化學(xué)成分；（5）選擇住催化劑和載體；（6）通過實驗驗證初步的設(shè)計，根據(jù)實驗結(jié)果再進行設(shè)計，然后再驗證，反復(fù)進行。21、如何選擇主催化劑？選擇載體時要考慮些什么因素？1） a從活性樣本推斷 b從吸附和吸附熱推斷c從幾何對應(yīng)性推斷d從電子態(tài)效應(yīng)推斷，催化劑活性（穩(wěn)定2）化學(xué)方面要考慮：比活性，活性組分間的相互作用（涉及選擇性，雙功能催化劑）性，抗毒，抗燒結(jié)）和反應(yīng)物或溶劑無相互作用等。，顆粒尺寸與性狀（涉;活性相稀釋（避免物理方面要考慮：比表面積（影響活性，活性組織分布），孑L隙率（影響傳質(zhì)傳熱）及孔擴散