催化化学--吉林化工学院.doc

第一章一.名词解析1.催化剂：催化剂是一种能够改变一个化学反应的反应速度，却不改变化学反应热力学平衡位置，本身在化学反应中不被明显消耗的化学物质.2.催化作用：催化作用是指催化剂对化学反应所产生的效应3.均相催化：均相催化反应是指反应物和催化剂居于同一相态中的反应4.多相催化：多相反应是指反应物和催化剂居于不同相态的反应5.酶催化：酶催化反应，它的特点是催化剂本身是一种胶体，可以均匀地分散在水溶液中，对液相反应物而言可认为是均相催化反应。但是在反应时反应物却需在酶催化剂表面上进行积聚，由此而言可认为是非均相催化反应。因此，酶催化反应同时具有均相和非均相反应的性质。6.主催化剂：主催化剂又称为活性组分，它是多组元催化剂中的主体，是必须具备的组分，没有它就缺乏所需要的催化剂。7.助催化剂：助催化剂是加到催化剂中的少量物质，这种物质本身没有活性或者活性很小，甚至可以忽略，但却能显著地改善催化剂性能，包括催化剂活性、选择性及稳定性等。8.载体：载体是催化剂中主催化剂和助催化剂的分散剂、粘合剂和支撑体。9.外扩散：反应物分子从流体体相通过覆盖在气、固边界层的静止气膜层达到颗粒外表面，或者产物分子从颗粒外表面通过静止层进入流体层的过程，称为外扩散过程。10.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北部扩散到颗粒外表面的过程，称为内扩散过程。11.活性中间物种：活性中间物种是指在催化反应的化学过程中生成的物种，这些物种虽然浓度不高，寿命也很短，却具有很高的活性，它们可以导致反应沿着活化能降低的新途径进行。12.催化循环：催化循环表现为：一个反应分子化学吸附在催化剂表面活性中心上，形成活性中间物种，并发生化学反应或重排生成化学吸附态的产物，再经脱附得到产物，催化剂复原并进行再一次反应。13.非缔合活化催化循环：在催化反应过程中催化剂以两种明显价态存在，反应物的活化经由催化剂与反应物分子间明显的电子转移过程，催化中心的两种价态对于反应物的活化是独立的，这种催化循环称为非缔合活化催化循环。14.缔合活化催化循环：在催化反应过程中催化剂没有价态变化，反应物分子活化经由催化剂与反应物配位，形成络合物，再由络合物或其衍生出的活性中间物种进一步反应，生成产物，并与催化剂复原，反应物分子活化是在络合物配位层中发生的，这种催化循环称为缔合活化催化循环。二.催化作用有哪些特征？1.催化作用不能改变化学平衡2.催化作用通过改变反应历程而改变反应速度三.按催化反应系统物相的均一性催化剂分为哪几类？1.均相催化反应.多相催化反应3.酶催化反应四.按反应机理，催化剂分为哪几类？1.酸碱型催化反应2.氧化还原型催化反应五.固体催化剂由哪几部分组成？1.主催化剂2.共催化剂3.助催化剂六.助催化剂有哪些功能？1.结构型助催化剂2.调变型助催化剂3.扩散型助催化剂4.毒化型助催化剂七.载体有哪些作用？1.分散作用2.稳定化作用3.支撑作用4.传热和稀释作用5.助催化作用八.固体催化剂的哪些结构影响催化剂性能？1.分散度2.化合态3.物相4.均匀度九.催化剂的反应性能包括哪些方面？1.催化剂的活性2.催化剂的选择性3.催化剂的稳定性十.催化剂的活性有哪些表示方法？1.反应速率表示法2.反应速度常数表示法3.转化率表示法十一.催化剂的稳定性包括哪些方面？1.化学稳定性2.耐热稳定性3.抗毒稳定性4.机械稳定性十二.对工业催化剂有哪些要求？一种好的工业催化剂应具有适宜的活性、高选择性、稳定性和寿命。十三.如何消除外扩散控制步骤，如何消除内摩擦控制步骤？通过改变反应物进料线速对反应转化率影响的实验，可以判断反应区是否存在外扩散影响；内扩散阻力来自催化剂颗粒孔隙内径和长度，所以催化剂颗粒大小及颗粒孔径大小将直接影响分子内扩散过程。十四.举例说明非缔合活化催化循环，缔合活化催化循环1.非缔合活化催化循环：氧化亚氮在镍催化剂上的分解反应反应机理2、 缔合活化催化循环：乙烯水合反应在固体酸催化剂3、反应机理第二章1、 名词解释1、吸附剂：吸附气体的固体物质称为吸附剂2、吸附质：被吸附的气体称为吸附质3、物理吸附：靠分子间作用力，即范德华力实现的4、化学吸附：气、固分子相互作用，改变了吸附分子的键合状态，吸附中心和吸附质之间发生了电子的重新调整和再分配5、活化位能曲线：表示吸附质分子所具有的位能与其距吸附表面距离之间的关系6、覆盖度：吸附在固体表面上的分子覆盖了部分固体表面，被覆盖的表面与总表面之比称为覆盖度7、解离吸附：在催化剂表面上许多分子在化学吸附时都会发生化学键的断裂，因为这些分子的化学键不断裂就不能与催化剂表面吸附中心进行电子的转移或共享，分子以这种方式进行的化学吸附称为解离吸附8、缔合吸附：具有电子或孤对电子的分子则可以不必先解离即可发生化学吸附。9、化学吸附态：一般是指分子或原子在固体催化剂表面进行化学吸附时的化学状态、电子结构及几何构型10:、比孔容：1g催化剂中颗粒内部细孔的总体积称为比孔容11、孔隙率：催化剂颗粒内细孔的体积占颗粒总体积的分数称为孔隙率二、化学吸附类型分为哪些？ 1活化吸附与非活化吸附 2均匀吸附与非均匀吸附 3解离吸附与非解离吸附三、以氢气在金属及氧化物为例，写出其化学吸附状态，并说明分别发生的是均裂还是异裂均裂异裂四、写出常用的吸附等温方程的数学表达式并分别说明其适用的吸附类型Langmuir等温方程 物理吸附与化学吸附Freundlich等温方程 物理吸附与化学吸附Temknh等温方程 化学吸附BET等温方程 多层物理吸附五、写出采用BET法测定比表面积的机理 1固体表面是均匀的，自由表面对所有分子的吸附机会相等，分子的吸附、脱附不受其他分子存在的影响 2固体表面与气体分子的作用力为范德华力，因此在第一吸附层之上还可以进行第二层第三层等多层吸附六、测定比表面积常做的方法有哪些及其优缺点BET法 优点：比较准确 缺点：设备的安装和操作比较麻烦，特别是需要真空操作色谱法 优点：不需要高真空操作，方法简单、迅速 缺点：没有BET准确七、写出比孔容、孔隙率、开尔文方程、平均孔半径的表达式比孔容 孔隙率开尔文方程平均孔半径八、催化剂的孔内扩散常有哪几种形式Knudsen扩散（微孔扩散）、过渡区扩散、构型扩散、表面扩散九、催化剂的孔结构参数主要包括哪些？密度、比孔容积、孔隙率、平均孔半径、孔径分布第三章一名词解释1、Bronested酸碱：凡是能提供质子的物质称为B酸；凡是能接受质子的物质称为B碱2、Lewis酸碱：凡是能接受电子对的物质称为L酸；凡是能提供电子对的物质称为L碱3、酸中心浓度:对于稀溶液中的均相酸碱催化作用，液体酸的催化剂的酸浓度是指单位体积内所含酸中心数目的多少，对于多相酸碱催化作用，固体酸的催化剂的酸浓度是指催化剂单位表面或单位质量所含的酸中心数目的多少4、酸中心强度:对B酸来说，指给出质子能力的强弱;对L酸来说，指接受电子对能力的强弱5、超强酸：酸强度超过100%的物质，其酸强度函数6、分子筛：沸石分子筛是一种水合结晶型硅酸盐，它具有均匀的微孔，其孔径与一般分子大小相当，由于其孔径可用来筛分大小不同孔径的分子，故称沸石分子筛二、以BF.670K处理为例，写出其酸中心的形成，以为例，写出其配位数但上述L酸中心很易吸水转变为B酸中心的配位数为2. 的配位数为3三、写出金属杂多酸盐产生酸性的五种机理1、酸性杂多酸盐中的质子可给出B酸中心2、制备时发生部分水解给出质子。如3、与金属离子配位水的酸式解离给出质子。如4、金属离子提供L酸中心5、金属离子还原产生质子。如四、酸性质包括那几个方面1、酸中心的类型2、酸中心的浓度3、酸中心的强度五、固体酸表面酸性质的测定有哪几种方法，并说明其优缺点（1） Hammett指示剂的胺滴定法 优点：是简单直观 缺点：不能辨别出催化剂，酸中心是L酸还是B酸，不能用来测量颜色较深的催化剂（2） 气相碱性物质吸附法 1）碱吸附量热法：不能用来区别B酸和L酸中心，测定时需较长平衡时间 2）碱脱附-TPD法：可同时测出固体酸催化剂表面的酸强度和酸浓度缺点：1、不能区分L酸和B酸中心上解吸的，以及非酸位解吸的2、对于具有微孔结构的沸石，在沸石孔道及空腔中的吸附中心上进行脱附时，由于扩散限制，要在较高温度下才能解吸3、吸附碱的红外光谱法：能区分B酸和L酸，而且可由特征谱带的强度得到有关酸中心数目的信息。还可由吸附吡啶脱附温度的高低，定性检测出酸中心强弱六、以为催化剂.乙醇为原料合成乙烯为例，写出催化反应机理 醇 羊盐 正碳离子 烯烃七、以碱为催化剂，写出双丙酮醇解离生成丙酮的催化反应机理八、.以为催化剂，写出苯与反应生成的催化反应机理卤代烃 L酸 正碳离子九、 以为催化剂，丙烯与异丁烷反应，生成异庚烷的反应机理1、正碳离子的形成2、正碳离子与带支链烷烃反应，生成新的正碳离子和新的烷烃3、正碳离子与烯烃加成，生成新的正碳离子4、按正碳离子的稳定性发生甲基转移5、重复步骤（2）十、写出分子筛的化学组成并标明各符号的意义M-金属阳离子或有机阳离子；n-金属阳离子的价数；m-摩尔数；p-的摩尔数十一、分子筛主要有哪些类型？A型沸石分子筛的结构，八面沸石分子筛的结构，丝光沸石分子筛的结构，ZSM型十二、分子筛有哪些特性？吸附特性、离子交换特性、13、 分子筛酸性质如何调变？1、合成具有不同硅铝比的沸石，或者将低硅沸石通过脱铝提高其硅铝比。在一定硅铝比的范围内，一