工业催化期末复习题

1、第二章催化作用与催化剂1、合成氨铁催化剂参加少量K20催化剂的性能得到提升,通过实验测得参加K20前后催化反响的活化能有明显变化,请问K20在催化剂组成作为何种助齐V起何作用2、催化剂是如何改变化学反响速度的,光化学反响中光是否为催化剂3、电化学中电极使反响得到加速,电极是否为催化剂4、现开发二种CO加氢合成甲醇催化剂,小试数据如下：A催化剂；最正确反响温度150度,压力2MPz,转化率20%,选择性90乳B催化剂：最正确反响温度140度,压力3Mp,转化率50/,选择性60勾请你从结果中选出一种较优的催化剂进行中试.5、扩散是影响工业催化过程的一个重要因素口请设计消除内扩散和外扩散的实验.6

2、、画出催化循环电子型助催化剂的作用：改变主催化剂的电子结构,促进催化活性及选择性.金属的催化活性与其外表电子授受水平有关.具有空余成键轨道的金属,对电子有强的吸引力,吸附水平的强弱是与催化活性紧密相联的在合成氨用的铁催化剂中,由于Fe是过渡元素,有空的d轨道可以接受电子,故在Fe-Al2O3中参加K2O后,后者起电子授体作用,把电子传给Fe,使Fe原子的电子密度增加,提升其活性,K2O是电子型的助催化剂第三章吸附与多相催化1简述多相催化反响的步骤包括五个连续的步骤.1反响物分子从气流中向催化剂外表和孔内扩散；2反响物分子在催化剂外表上吸附；3被吸附的反响物分子在催化剂外表上相互作用或与气相分子

3、作用进行化学反响；4反响产物自催化剂外表脱附；5反响产物离开催化剂外表向催化剂周围的介质扩散.上述步骤中的第1和5为反响物、产物的扩散过程.属于传质过程.第2、3、4步均属于在外表进行的化学过程,与催化剂的外表结构、性质和反响条件有关,也叫做化学动力学过程2外扩散与内扩散的区别外扩散：反响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到达颗粒外外表,或者产物分子从颗粒外外表通过静止层进入流体体相的过程,称为外扩散过程.内扩散：反响物分子从颗粒外外表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外表的过程,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

4、力：气固或液固边界的静止层.消除方法：提升空速内扩散阻力：催化剂颗粒孔隙内径和长度.消除方法：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等温式的推导过程解离吸附：H2,H+H,Y=ka(1-JPVd=K2吸附时两个解离离子各占有一个活性中央,所以脱附时,两个活性中央粒子脱出,所以速度吸附平衡得出22y=ka1-口P1/2PLangmuir分子解离吸附方程当压力较低时,1+Kp二=.Kp1/2得4物理吸附与化学吸附的区别.具体地是由永久偶极、诱导偶极、物理吸附是外表质点和吸附分子之间的分子力而引起的色散力等三种范德华引力.物理吸附就好似蒸汽的液化,只是液化发生在固体外表上

5、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外表质点吸附分子间的化学作用力而引起的,如同化学反响一样,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水平.因物理吸附吸附力吸附层选择性热效应吸附速度范德华力单层或多层无较小,近于液化热较快,不需活化能此化学吸附是多相催化反响过程不可缺少的根本因素.物理吸附与化学吸附区别化学吸附化学键力单层有较大,近于化学反响热较慢,温度升高速度加快,需活化能第四章11通用酸碱定义.但凡能给出质子或者接受电子对的物质称为酸B酸或L酸.但

6、凡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酸中央时,是氮的孤对电子配位到L酸中央上形成的,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酸中央上,接受质子形成NH4+,吸收峰在3120cm-1,及1450cm-1处.NH3吸附在L酸中央上强度是B酸中央上强度的4倍.（2） 口比咤做探针的红外光谱法口比咤吸附在L酸中央上形成配位络合物,特征吸收峰在14471610cm-11450/1490/1610cm1处.口比咤吸附在B酸中央上形成

7、口比咤离子,其红外特征吸收峰之一在1540-1550cm-1附近15404 TPD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,外表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.5 Hammett函数的定义及其物理意义酸强度是指给出质子的水平B酸强度或者接受电子对的水平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

8、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1H06.88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1活性2选择性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混进的SO42-/MxOy型固体超强酸的酸中央主要是由于SO42在外表上的配位吸附,在M-O上的电子云强

9、度偏移,产生L酸中央.而在枯燥和焙烧过程中,由于所含的结构水发生解离吸附而产生了B酸中央.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响物分子具有特殊的配位水平,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214A分子筛组成xNa2O?A12O3?2SiO2?4.5H2O中x的值为Mx/nAlO2xSiO2y-ZH2O式中,M为金属离子,n为金属离子的价数,x为A1O

10、2的分子数,y为SiO2的分子数.Z为水的分子数.假设M的化合价n=1,那么M的原子数等于铝原子数,如果n=2,那么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.3a笼、3笼是哪类分子筛的主晶穴3笼方钠石笼一削角八面体：方钠石的主晶穴a笼：A沸石的主晶穴第四章51 .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

11、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数量级这些新能级根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4050%时,催化活性最高.4 .简述金属催化剂的配位场模型的要点.催化剂是由中央离子金属离子M和配

12、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12g轨道.这些轨道的电子云均有方向性,所以反响物分子与M的作用就具有选择性,反响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.本质是氧化物与反响物之间可以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、外表过剩氧、外表缺陷氧模型来描述.第六到八章1 .名词解释绿色化学利用一系列

13、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响后所产生的能量,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因子二千克废弃物/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响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COD10100g/L体系；c.自成封闭系统；无任何的污染转移；应用于高

14、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NH3N氧化分解成CO2、N2和H2O等无害物质.CWAO: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 .生物催化反响的特征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根本的特征；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；气体空速按反响物气体流量速率计算；液体

15、空速按液体流量速率计算；重量空速按反响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=丫隙+V孔+V真.mm=-堆=V堆丫隙+Vk+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,为了防止外扩散的影响,应当使气流处于湍流条件,由于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：在原料中参加毒物使催化剂中毒后改用纯洁原料,检测催化剂能否恢复活性和选

16、择性；维持一定活性和选择性,逐渐提升毒物量；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,固相间的化学反响、相变、相别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响条件下,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.沉淀法一借助沉淀反响,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,再经别离,洗涤,枯燥,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.浸渍法一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,接触一定的时间后除去过剩的溶液,再经枯燥,焙烧和活化,即可制得催化剂c