催化剂工程导论复习提纲

催化剂⼯程导论复习提纲1、1976年国际纯粹及应⽤化学协会分布的催化作⽤的定义就是什么？要求深刻理解其含义。答:催化作⽤就是⼀种化学作⽤,就是靠⽤量极少⽽本⾝不被消耗的⼀种叫做催化剂的外加物质来加速化学反应的现象。2、什么就是催化剂的基本特征？答:(1)催化剂能加速化学反应速率,但本⾝并不进⼊化学反应的计量。(2)催化剂对反应具有选择性,即催化剂对反应类型、反应⽅向与产物的结构具有选择性。(3)催化剂只能加速热⼒学上可能进⾏的化学反应,⽽不能加速热⼒学上⽆法进⾏的反应。(4)催化剂只能改变化学反应的速率,催化剂只能改变(或接近)这⼀极限所需要的时间,⽽不能改变这⼀极限的⼤⼩。(5)催化剂不改变化学平衡,意味对正⽅向有效的催化剂,对反⽅向也有效。(对于任⼀可逆反应,催化剂既能正反应,也能同样程度地加速逆反应,这样才能使其化学平衡常数保持不变,因此某催化剂如果就是某可逆反应的正反应的催化剂,必然也就是其逆反应的催化剂。)(6)寿命(催化剂的使⽤期限就是有限的)。3、根据聚集状态,如何对催化剂进⾏分类？答:(⽓体)、(液体)、(固体)。4、按⼯艺与⼯程特点如何对催化剂进⾏分类？答:多相固体催化剂、均相催化剂与酶催化剂三类。5、主催化剂的定义就是什么？答:主催化剂就是起催化作⽤的根本性物质。没有它,就不存在催化作⽤。6、共催化剂的定义就是什么？答:共催化剂就是与主催化剂同时起作⽤的组分。7、助催化剂的定义就是什么？答:助催化剂就是催化剂中具有提⾼主催化剂活性、选择性,改善催化剂的耐热性、抗毒性机械强度与寿命等性能的组分。虽然助催化剂本⾝并⽆活性,但只要在催化剂中添加少量助催化剂,即可明显达到催化剂性能的⽬的。8、助催化剂可分为哪⼏类？答:(1)结构助催化剂(2)电⼦助催化剂(3)晶格缺陷助催化剂。9、载体的定义就是什么？(了解)答:载体就是固体催化剂所特有的组分,起增⼤表⾯积、提⾼耐热性与机械强度的作⽤,有时还能担当共催化剂或助催化剂⾓⾊载体就是活性组分的分散剂、胶粘剂或⽀载物。10、催化剂为什么具有催化剂活性？答:就是由于催化剂能降低化学反应的活化能;⽽它之所以能够降低活化能,则⼜就是由于催化剂的存在下,改变了⾮催化剂反应的历程。11、写出沉淀法的⼀般操作步骤。答:沉淀法的⼀般操作就是在搅拌的情况下把碱性物质(沉淀剂)加⼊⾦属盐类的⽔溶液中,再将⽣成的沉淀物洗涤、过滤、⼲燥与焙烧,制造出所需的催化剂粉末状前驱物。12、单组分沉淀法⽤途就是什么？(了解)答:可以⽤来制备⾮贵⾦属的单组分催化剂或载体。13、共沉淀法的⽤途就是什么？答:常⽤来制备⾼含量的多组分催化剂或催化剂载体。14、选择沉淀剂有何原则？答:(1)使⽤易分解挥发的沉淀剂。(2)沉淀物必须便于过滤与洗涤。(3)沉淀剂的溶解度要⼤,溶解度⼤的沉淀剂,可能被沉淀物吸附的量较少,洗涤脱除残余沉淀剂等也较快。(4)沉淀物的溶解度应很⼩,沉淀反应愈完全,原料消耗愈少。(5)沉淀剂必须⽆毒,不应造成环境污染。15、沉淀形成的影响因素就是什么？答:(1)浓度。(2)温度。(3)PH值。(4)加料⽅式与搅拌强度。16、何谓陈化？答:沉淀在其形成之后⼀切不可逆变化称为沉淀的陈化。17、如何减少或避免杂质的引⼊？答:(1)针对不同类型的沉淀,选⽤适当的沉淀与陈化条件。(2)在沉淀分离,⽤适当的洗涤液洗涤。(3)必要时,进⾏再沉淀,即将沉淀过滤、洗涤、溶解,再进⾏⼀次沉淀。18、⼲燥的⽬的就是什么？答:⼲燥就是⽤加热的⽅法脱除除⼰洗净湿沉淀中的洗涤液。19、焙烧的⽬的就是什么？答:(1)通过物料的热分解,除去化学结合⽔与挥发性物质,使之转化为所需要的化学成分,其中包括化学价态的变化。(2)借助固态反应、互溶、再结晶,获得⼀定的晶型、微粒粒度、孔径与⽐表⾯积等。(3)让微晶适度地烧结,提⾼产品的机械强度。20、写出浸渍法的⼀般操作步骤？答:沉淀法就是将载体放进含有活性物质(或连同助催化剂)的液体(或液体)中浸渍(即浸泡)达到浸渍平衡后,将剩余的液体的除去,再进⾏⼲燥。焙烧活化等与沉淀法相近的后处理。(可以判别操作步骤所⽤的⽅法,就是浸渍法,混合法,热熔法的哪种)21、与浸渍法相⽐,⽤离⼦交换法制备的催化剂有何有点？答:与浸渍法相⽐,此法所负载的活性组分分散⾼,故尤其适⽤于低含量。⾼利⽤率的贵⾦属催化剂的制备。22、沸⽯的组成就是什么？(了解)答:⼆氧化硅、三氧化⼆铝与碱⾦属。23、简述沸⽯的⼀般制法。答:(⽔热合成法)与(碱处理法)。24、⽐较下列各种催化剂尺⼨⼤⼩的不同:答:(1)固定床⽤催化剂:其强度、粒度允许范围较⼤,可以在⽐较⼴的条件范围内操作。(2)移动床催化剂:直径⼀般为3～4mm或更⼤的球形颗粒。(3)流动床⽤催化剂:直径⼀般为20～150um或更⼤直径的微粉或微球颗粒。(4)悬浮床⽤催化剂:直径⼀般为微⽶级⾄毫⽶级的球形颗粒。24、选择成型⽅法时要考虑什么因素？⼏种成型⽅法？答:(1)成型⽅法的选择主要考虑两⽅⾯因素:a、成型前物料的物理性质b、成型后催化剂的⾓度、化学性质。a、成⽚成型b、挤条成型c、油中成型d、喷雾成型d、转动成型25、判定催化剂的质量与效率的指标就是什么？(可能填空题)答:活性、选择性与使⽤寿命。26、写出转化率的定义式。答:Xa＝反应物A已转化的物质的量(mol)除以反应物A起始的物质的量(mol)乘以100%27、何为空速？答:空速在流动体系中,物料的流速除以催化剂的体积就就是体积空速或质量空速,单位为s-1。28、何为时空得率？答:时空得率为每⼩时、每升催化剂所得产物的量该量虽然直观,但因与操作条件有关,因此不⼗分确切。29、何为选择性？S＝所得⽬的产物的物质的量/已转化的某⼀关键反应物的物质的量×100%从某种意义上讲,选择性⽐活性更为重要。30、何为收率？答:R＝产物中某⼀类指定的物质总量÷原料中对应于该类物质的总量×100%31、何为单程收率？答:Y＝⽣成⽬的产物的物质的量÷起始反应物的物质的量×100%单程收率也称得率,它与转化率与选择性有如下关系。Y＝X×S32、简述⽓-固相催化反应的历程与机理。(特别重要,需要画图,图在书上74页)答:(1)起始原料通过边界层向催化剂表⾯的扩散。(2)起始原料向孔的扩散(孔扩散)(3)孔内表⾯反应物的吸附(4)催化剂表⾯的化学反应(5)催化剂表⾯产物的脱附(6)离开孔产物的扩散(7)脱离催化剂通过边界层向⽓相的产物扩散33、⽐较下列各实验反应器的优劣:答:积分反应器、微分反应器与⽆梯度反应器。总之,⽆梯度道⾏器集中了积分反应器与微分反应器的优点。34、催化剂颗粒的尺⼨⼤⼩如何描述？答:均匀球形颗粒的粒径就就是球直径,⾮球形不规则颗粒粒径⽤各种测量技术测得的“等效球直径”,成型后粒团的⾮球型不规则粒径⽤“当量直径”表⽰。35、如何表⽰颗粒的粒径分布？填空题(直⽅图)36、催化剂会受到哪些机械破坏？(了解)答:⾸先,搬运时的磨损。第⼆,⾃由下落的冲击或沸腾床催化剂颗粒间的相互碰撞。第三,发⽣化学变化⽽破碎。第四,床层的压⼒降。37、何为杂碎强度？如何测定？答:均匀施加压⼒到成型催化剂颗粒杂碎为⽌所承受的最⼤负荷称催化剂压碎强度。(可能出名词解释题)⼤粒径⽤单粒径,⼩粒径⽤堆积强度仪。38、什么就是催化剂中毒？答:由于有害杂质(毒物)对催化剂的毒化作⽤,使活性、选择性或寿命降低的现象,称为催化剂中毒。39、积碳与结焦就是如何引起的？如何再⽣？答:含碳杂质覆盖了活性表⾯,阻塞了孔道引起的。C＋H2O＝CO＋H240、催化剂的⽐表⾯积指的就是什么？(可能名词解释题)答:催化剂⽐表⾯积指单位质量多孔物质内外表⾯积的总与。单位量就是m2/g41、如何定义催化剂密度？它们之间的相互关系就是什么？(考的可能性⽐较⼤,详细瞧书上98页)答:单位体积内所含催化剂的质量就就是催化剂的密度,在实际密度测试中,由于所⽤或实测体积不同,就会得到不同含义的密度,催化剂的密度通常分三种,即堆密度、颗粒密度与真密度(公式瞧书98页)。42、什么就是催化剂的⽐孔容积与孔隙率？答:(1)1g催化剂颗粒内所有孔的容积总与称为⽐孔容积。(2)催化剂颗粒中孔的体积占催化剂颗粒体积的分数称为孔隙率。43、如何开发⼯业催化剂？答:选择制造技术路线→实验室研究→中试试验→建⼚→投产↓↓↓↓建⽴成套分析评价⽅法⼯业试⽣产44、剖析催化剂参考样品的最终⽬的就是什么？答:(1)通过化学分析与物理测试,推断催化剂参考样品的原料、配⽅、制备⼯艺及主要制备条件。(2)通过对催化活性、选择性、机械强度及其她性能的评价测试与表征,了解参考样品的基本性能特点,为开发催化剂提供⽐较基准。45、什么就是设备的放⼤效应？答:随着催化剂制备规模由⼩试⽽中试,再由中试⽽⼯业⼤⽣产,设备逐步增容,构造还可能变化,由此⽽带来制品质量的品种:差异,称为设备的放⼤效应。46、中型评价试验的⽬的就是什么？答:按实验室推荐的催化剂制造流程,确定将来这⼀流程中每⼀道⼯序所选⽤的化⼯设备,并取得建设催化剂制造⼚所需的设计数据。47、选择调变性助催化剂的原则就是什么？答:调变助催化剂能在⼀定范围内改变助催化剂的本征活性与选择性,强化主催化剂的优点,客服其缺点。48、选择结构助催化剂的原则就是什么？答:(1)要有较⾼的熔点,在使⽤条件下就是稳定的,最好不易还原成⾦属。(2)对于催化剂反应就是惰性的,否则就可能改变催化剂活性或选择性。(3)结构助催化剂应不与活性助分发⽣化学变化。49、选择载体要考虑什么因素？(填空题)答:化学⽅⾯与物理⽅⾯。50、装填催化剂有何要求？答:保持床层断⾯的阻⼒降均匀。装填前,装填中,装填后(了解)。51、催化剂为什么钝化？(了解)答:钝化就是活化的逆操作。处于活化态的⾦属催化剂,在停车卸出前,有时需要进⾏钝化,否则可能因卸出催化剂突然接触空⽓⽽氧化,剧烈升温,引起异常升温或燃烧爆炸。52、催化剂失活的原因就是什么？答:主要就是玷污、烧结、积碳、组分流失与中毒等。53、何为催化剂中毒？答:催化剂中毒指原料中极微量的杂质导致催化剂活性迅速下降的想象。事实上,极少量的