催化化學習題

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一、基本概念題1. 催化劑的比活性：催化劑的比活性是相對于催化劑某一特定性質(zhì)而言的活性。例如：催化劑每m2的活性。2. 催化劑的選擇性：催化劑有效地加速平行反應或串聯(lián)反應中的某一個反應的性能。3. 催化劑的機械強度：固體催化劑顆粒抵抗摩擦、沖擊和本身的質(zhì)量以及由于溫變、相變而產(chǎn)生的應力的能力，統(tǒng)稱為催化劑的機械強度。4. 催化劑的密度：實際催化劑是多孔體，成型的催化劑粒團體積包括顆粒與顆粒之間的空隙V隙、顆粒內(nèi)部實際的孔所占的體積V孔和催化劑骨架所具有的體積V真，即V堆V隙+V孔+V真。（a）堆密度；（量筒）（b）顆粒密度；（壓汞法）（c）真密度（氦氣法）5. 催化劑

2、的比表面：通常以1g催化劑所具有的總表面積m2/g6. 催化劑的比孔容：1g多孔性固體催化劑顆粒內(nèi)部所有孔道的總體積。ml/g7. 催化劑的孔隙率：多孔性固體催化劑顆粒內(nèi)部所有孔道的總體積占催化劑顆粒體積的百分數(shù)。8. 催化劑的孔分布：除了分子篩之外，一般催化劑中的孔道直徑大小不一。不同大小的孔道占總孔道的百分數(shù)稱為孔分布。不同范圍的孔徑(r>200nm稱大孔，r10nm微孔，r為10200nm過渡孔) 有不同的測定方法。9. 催化劑的平均孔半徑：一般固體催化劑(分子篩除外)中孔道的粗細、長短和形狀都是不均勻的，為了簡化計算，可以把所有的孔道都看成是圓柱形的孔，并假定其平均長度為L，平均

3、半徑為r。10. 催化劑中毒：催化劑在使用過程中，如果其活性的衰退是由于反應介質(zhì)中存在少量雜質(zhì)，或是由于催化劑在制備時夾雜有少量雜質(zhì)而引起的，則稱為催化劑的中毒。11. 催化劑的壽命：催化劑在實際反應條件下，可以保持活性和選擇性的時間稱為催化劑的壽命。12. 催化劑的活化：催化劑在投入實際使用之前，經(jīng)過一定方法的處理使之變?yōu)榉磻璧幕罨瘧B(tài)的過程。13. 轉(zhuǎn)化數(shù)：單位活性中心在單位時間內(nèi)進行轉(zhuǎn)化的反應分子數(shù)14. 轉(zhuǎn)化率：反應物在給定的反應條件下轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和副產(chǎn)品的百分數(shù)15. 產(chǎn)率：反應產(chǎn)物的量相對于起始反應物總量的百分數(shù) 產(chǎn)率、選擇性和轉(zhuǎn)化率三者的關(guān)系為：產(chǎn)率選擇性*轉(zhuǎn)化率16. 時空產(chǎn)率

4、：催化反應中，反應物在單位時間內(nèi)通過單位體積的催化劑所得某一產(chǎn)物的量。17. 空速：單位時間內(nèi)通過單位體積(或質(zhì)量)催化劑的反應物體積(或質(zhì)量)。單位：時間-1 （GHSV）18. 化學吸附：在吸附劑(催化劑)與吸附物(反應物)之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的吸附。19. 覆蓋率：催化劑表面被反應物分子吸附后。固體表面被覆蓋的百分數(shù)。 20. 轉(zhuǎn)換頻率：(TOF）每個表面原子在單位時間內(nèi)的活性。21. 催化裂化：催化裂化是指石油的高沸點餾份（重質(zhì)油）在催化劑存在下裂化為汽油、柴油和裂化氣的過程。22. 催化重整：催化重整是指在催化劑存在下使原油蒸餾所得的輕質(zhì)油餾份轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓紵N的高辛烷值汽油并副產(chǎn)液化石

5、油氣和氫氣的過程，這過程包括異構(gòu)化、環(huán)化脫氫等反應。23. 加氫處理：加氫處理是加氫除去石油餾份中的S，N和O的過程，主要應用于催化重整和催化裂化的原料的脫硫和脫氫以利進一步加工。二、填空題1. 在評價一個催化劑時，通常認為有四個最重要的因素，它們分別是： ， ， 與價格。2在多組分固體催化劑中，各種組分起作不同的作用，大體分為三類，它們是 、 和 。3. 實驗室反應器按操作方法可分為兩大類，一類是 ，一類是 。4. 催化劑的壽命曲線一般可分三個部分： ， ， 。5根據(jù)吸附劑與吸附質(zhì)的作用力不同，將吸附分為 和 兩類，化學吸附按活化能大小又可分為 和 。6. 催化劑經(jīng)過一定處理又恢復了活性，這

6、一過程稱為催化劑的 。7. CO的幾種吸附狀態(tài)： 、 、 和 吸附狀態(tài)。8. 根據(jù)吸附質(zhì)與吸附劑之間的電子云分配不同，吸附鍵可分為 ， 和， 。9. 影響不同晶面暴露的比例的因素有二：一是 ，另一是 10. 物理吸附的作用力是 ，化學吸附作用力是 。11. 影響吸附質(zhì)與吸附劑之間化學作用力主要因素有 和 。12. 在用于固定床的較大顆粒催化劑的機械性能測試中，通常需要測定它的 和 。13. 催化劑失活的化學原因主要有 、 和 。14. 催化劑的常用制備方法有 、 、 、 、 、 及其他方法。15. 分子篩催化劑的擇形催化作用有 擇形催化、 擇形催化、 擇形催化和 擇形催化。三、是非題1. 催化

7、劑存在下，k正的增加倍數(shù)大于k逆。2. 加速反應但不參加反應者非催化劑。3. 凡是多相催化過程，至少有一個反應物在催化劑表面吸附。 4. 物理吸附部是放熱的，化學吸附總是吸熱的。5. 載體使催化劑增大了活潑表面，降低了它對毒物的敏感性。6. 物理吸附熱通常比化學吸附熱大。7. 化學吸附具有選擇性。8. 反應前后，鍵能和由大變小則吸熱，由小變大則放熱。9. 氧總是以負離子的形式化學吸附。10. 化學吸附是單層吸附。11. 表征一個催化劑的活性是指在給定的條件下，定量地測定一個催化劑促進某種化學轉(zhuǎn)化的能力。12. 載體的最重要功能是分散活性組分，使活性組分保持大的表面積。13. 催化劑煅燒時會使平

8、均孔徑增大。14. 均相催化中，質(zhì)量傳遞過程在動力學上占重要地位。15. BET方程是基于多分子層吸附理論模型。16. 離子交換法比沉淀法可制得更高含量的金屬負載型催化劑。17. 吸附等溫線是在恒定溫度下飽和吸附量與被吸附氣體壓力的關(guān)系曲線。18. 氮吸附法適用于半徑為20nm的孔徑測定。19. 在沉淀法制備催化劑時以尿素代替常用的堿是為了得到顆粒大小寬分布的催化劑。20. 合成氨反應中，硫化氫對鐵催化劑的中毒是可逆中毒。三、簡答題1. 簡述為了說明吸附熱隨遮蓋率而下降的原因：答:（1）表面不均勻性；（2）吸附種之間的相互作用；（3）使用固體中不同的電子能級。2. 助催化劑的作用： 3. 簡述

9、吸附等溫線概念： 4. 請簡述Raney鎳催化劑的制備方法其過程5. 簡述載體的作用： 四、問答題一、下圖是合成氨反應的催化過程，請畫圖表示出N2分子在Fe表面的吸附過程？并指出什么代表化學吸附活化能，解吸活化能，物理吸附熱，化學吸附(反應)熱，N2的離解能？二、如圖解釋WO3氫還原行為中的溢流現(xiàn)象，并說明什么是給體相，什么是受體相？并解釋在SnO2-Sb2O4催化劑上異丁烯氧化反應中氧的溢流作用。三、請列舉幾種常用固體催化劑表面酸堿性的分析方法，如酸堿指示劑法、程序升溫脫附法和紅外光譜法，并指出各自的優(yōu)缺點。四、列舉出三種以上的催化劑制備方法，并說明其制備過程與特點。五、闡述分子篩的四級結(jié)構(gòu)

10、單元，并詳細說明分子篩的擇型催化作用。（10分）六、實驗發(fā)現(xiàn)Ni的三種晶面的乙烯加氫活性是：（1 1 0）>（1 0 0）>（1 1 1）。請用巴士金多位理論（幾何對應理論）來解釋說明。七、請如圖說明過渡金屬氧化物催化劑在催化烴類氧化反應中的氧化還原機理，并說明在氧化物表面上各種氧物種之間平衡關(guān)系，以及它們中的親電氧物種和親核氧物種在催化氧化中的作用。八、請寫出RhCl(PPh3)3催化Wilkinson 氫化反應 ( hydrogenation)過程的反應方程式，并如圖詳細說明每步的催化反應機理與類型。（10分）五、計算題1、請寫出方程的數(shù)學表達式，并計算下面硅膠樣品的比表面積（

11、用液氮來測硅膠的比表面，通過利用對P/P0作圖測得斜率=×10-3cm-3，截距= ×10-3 cm-3，硅膠樣品量為，Am = nm2）。參考答案：1. BET方程為 V吸附量；p吸附時的平衡壓力；p0吸附氣體在給定溫度下的飽和蒸氣壓；Vm表面形成單分子層所需要的氣體體積；c為與吸附熱有關(guān)的常數(shù)。2. 用實驗測出不同的相對壓力p/p0（）下所對應的一組平衡吸附體積V；由作圖法得直線方程，截距為1/Vmc，斜率為(c - 1)/Vmc。Vm=1/(斜率+截距)。 Ag=(71/22400) × ×1023 × ×10-20/=2. 在

12、用的金屬錳配合物催化 25%雙氧水氧化環(huán)己烯的環(huán)氧化反應中, 假設(shè)在反應3h后, 雙氧水轉(zhuǎn)化了90 %, 可生成環(huán)氧環(huán)己烷（C6H10O）、環(huán)己烯醇（C6H10O）和環(huán)己烯酮（C6H8O）三種氧化產(chǎn)物。在忽略環(huán)己烯聚合和揮發(fā)損失的情況下，試計算反應后殘余的環(huán)己烯量、環(huán)己烯的摩爾轉(zhuǎn)化率、催化劑基于環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化頻率（單位h-1）、環(huán)氧環(huán)己烷的選擇性和雙氧水的有效利用率（設(shè)生成一分子環(huán)氧環(huán)己烷或環(huán)己烯醇均消耗一分子雙氧水；而生成一分子環(huán)己烯酮消耗二分子雙氧水）？參考答案：(1) 環(huán)己烯剩余量=環(huán)己烯的加入量-環(huán)己烯的消耗量= 82 / 98 - / 98 - / 96) = mol = mmol。

13、(2) 環(huán)己烯的摩爾轉(zhuǎn)化率(%) = (環(huán)己烯加入量-環(huán)己烯剩余量) / 環(huán)己烯加入量 ´100% = / 82 / 82)´100% = %。 (3)轉(zhuǎn)換頻率 =環(huán)己烯消耗量(mmol)/(催化劑錳含量(mmol)´反應時間(h) = /´3)= h-1。(4) 環(huán)氧環(huán)己烷的選擇性(%) = 環(huán)氧環(huán)己烷的生成量(mmol) / 環(huán)己烯消耗量(mmol) ´100% = / 98)/( / 98 + / 98+ / 96)´100% = ´100% =% (5) 雙氧水的有效利用率(%) = 雙氧水有效消耗量/ 雙氧水的實際

14、消耗量´100% = (環(huán)氧環(huán)己烷 + 環(huán)己烯醇 + 2環(huán)己烯酮) /´25%)/34 ´90%´100% = ( / 98 + / 98+ 2´ / 96)/ ´100%=´100%=%3. 用Hg-He法測某催化劑重量W = 4g時, 若已知容器容積V = , 測定充He和充汞體積分別為VHe = 和VHg = 59cm3。求該催化劑的骨架密度r骨架、顆粒密度r顆粒、孔容V孔、比孔容Vp和孔隙率q?參考答案： (1) 由 r骨架 = W / (V-VHe) = 4/ = 8 g / cm3 （2） r顆粒 = W / (

15、V-VHg) = 4/ = 4 g / cm3 (3) V孔 = VHe- VHg = = cm3(4) Vp = (VHe- VHg)/ W = =0.125 cm3 / g (5) q = (VHe- VHg) / (V-VHg) = . 00)/ = 六、選擇題1關(guān)于催化劑描述不正確的是 ( ) A催化劑量與化學計量方程式無關(guān)B反應速度通常與催化劑量成正比C加速反應但不參加反應者也是催化劑D參加反應后催化劑會有變化但很微小2.g-Al2O3是( )A酸性載體B兩性載體C中性載體D堿性載體3.正丁烯異構(gòu)為異丁烯選用的催化劑是( )A過渡金屬催化劑B過渡金屬氧化物催化劑C酸性催化劑D堿性氧化

16、物催化劑4.工業(yè)上用于空氣氧化乙烯制環(huán)氧乙烷的Ag/a-Al2O3催化劑中Ag和a-Al2O3分別作為( )A主催化劑和助催化劑B主催化劑和載體C載體和主催化劑 D助催化劑和主催化劑5.合成氨催化劑Fe-K2O-Al2O3中對各組分作用描述正確的是( ) AFe是主催化劑，K2O是電子助催化劑，Al2O3是結(jié)構(gòu)助催化劑BFe與K2O是主催化劑， Al2O3是結(jié)構(gòu)助催化劑CFe是主催化劑，K2O是結(jié)構(gòu)助催化劑，Al2O3是電子助催化劑DK2O是主催化劑，F(xiàn)e是電子助催化劑，Al2O3是結(jié)構(gòu)助催化劑6. Pt/Al2O3重整催化劑中各組分所起的催化作用是( )APt起脫氫催化作用，Al2O3起酸催

17、化與載體作用BPt起氧化催化作用，Al2O3起酸催化與載體作用CPt起脫氫催化作用，Al2O3只作為載體而沒有催化作用DPt起脫氫催化作用，Al2O3只起酸催化作用7.苯加氫變環(huán)己烷反應所使用的催化劑是 ( )AAl2O3BV2O5 CNi/Al2O3DCuO載體是( )A酸性載體B兩性載體C中性載體D堿性載體9.下列選項中關(guān)于物理吸附的描述正確的是：（ ）A物理吸附前后分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化 B. 物理吸附涉及的是價鍵力C. 物理吸附熱一般較小 D. 物理吸附總是吸熱的。10.載體不可用于 ( ) A改進催化劑的機械強度 B改變由于溫度變化引起的各種應力的能力C改變由于溫度相變引起的各種應力的能力

18、 D改變催化劑的活性組分11.關(guān)于吸附描述不正確的是 ( )A在不同溫度下，可能不同的化學吸附機理占優(yōu)勢B盡管溫度不同，吸附層的活動性相同C吸附根據(jù)吸附劑與吸附質(zhì)的作用力不同可分為化學吸附和物理吸附D催化與化學吸附直接相關(guān)12.對氮氣有化學吸附作用的金屬是( )AAgBNaCMnDFe13.在過渡金屬中，下列哪種物質(zhì)的化學吸附最弱( )A乙烷B乙烯C乙炔D苯14. 下列選項中不屬于影響CO不同吸附態(tài)因素的是（ ）A 金屬的類別 B遮蓋率 C 溫度和壓力 D 濃度15. 下述方法不是將氧化物分散于大表面積載體的方法：（ ）A 沉淀 B 干燥 C 離子交換 D浸漬16. 孔半徑范圍在15nm的孔現(xiàn)

19、在稱為（ ）A 微孔 B中間孔 C中大孔 D大孔17.根椐吸附與催化的“火山形原理”，下列說法哪一種是正確的( ) A吸附越強，反應活性越好B吸附越弱，反應活性越好C中等吸附強度，反應活性最好D中等吸附強度，反應活性最差18.下列哪一種物質(zhì)最不易被過渡金屬活化( )A甲烷B乙烯C乙炔D苯19.下列催化劑制備方法中，只能制備低含量金屬負載型催化劑的是( ) A沉淀法B機械混合法C離子交換法D浸漬法20. BET方程式的導出是基于( )A化學吸附的多分子層理論，借用Langmuir的理想表面吸附模型推導出來的B物理吸附的多分子層理論，借用Langmuir的理想表面吸附模型推導出來的C物理吸附的單分

20、子層理論，借用Langmuir的理想表面吸附模型推導出來的D物理吸附的多分子層理論，借用Freundlich的非理想表面吸附模型推導出來的21.在g-Al2O3中加入少量SiO2或者ZrO2的目的是( )A增加g-Al2O3比表面B降低g-Al2O3的比表面C增加g-Al2O3的熱穩(wěn)定性D降低g-Al2O3的熱穩(wěn)定性22.乙烯氧化制環(huán)氧乙烷所用銀催化劑的適宜載體是( )Ag-Al2O3BSiO2CSiO2-Al2O3Da-Al2O323.在Pt-Re/ g-Al2O3重整催化劑中( )APt為助催化劑，Re為主催化劑， g-Al2O3作載體；BPt為主催化劑，Re為助催化劑， g-Al2O3作

21、載體；CPt和Re均為主催化劑， g-Al2O3作載體；DPt和Re均為主催化劑， g-Al2O3作助催化劑24.下列選項中關(guān)于物理吸附描述正確的是( )A物理吸附前后分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化B物理吸附涉及的是價鍵力C物理吸附熱一般較小D物理吸附總是吸熱的25.下列哪種金屬不與O2發(fā)生化學吸附( )APtBNiCAuDAg26.兩種反應物參加的多相催化反應中( )A兩種反應物都必須發(fā)生化學吸咐B至少一種反應物發(fā)生化學吸附C至少一種反應物發(fā)生物理吸附D以上都可以27.在大多數(shù)金屬上最容易發(fā)生化學吸附的是( )A氮氣B氫氣C氧氣D二氧化碳28.在催化劑的煅燒過程中，下列哪種說法不正確( )A失去化學鍵合的水或二氧化碳B不改變孔徑分布C形成活性相D穩(wěn)定機械性質(zhì)29.催化裂化過程中，造成分子篩催化劑失活的主要原因是( )A活性組分的流失 B催化劑晶相結(jié)構(gòu)受到大的破壞C催化劑顆粒破裂 D催化劑酸中心上發(fā)生嚴重積炭30.合成氨反應混合氣中，水蒸汽與硫化氫會使鐵催化劑的中毒，其中( ) A水蒸汽是可逆中毒，硫化氫是不可逆中毒B水蒸汽是不可逆中毒，硫化氫是可逆中毒C兩者皆為可逆中毒D兩者皆為不可逆中毒31.下列哪一種物質(zhì)在過渡金屬上的化學吸附最強( )A炔烴B直鏈烷