工业催化复习题定单分析解析.docx
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工业催化复习题定单分析解析
《工业催化》复习题
1、简述合成氨催化技术在催化科学与技术中的重要作用。
P3
2、简要叙述上世纪催化技术的几个重要贡献。
催化技术在上世纪的另一重大成就，是三大合成（合成塑料、合成纤维、合成橡胶）催化剂的发现。
3、催化作用的定义及特征。
催化剂定义：
催化剂是一种物质，它能够加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。
这种作用称为催化作用。
涉及催化剂的反应称为催化反应。
催化作用特征：
催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应；
催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置（平衡常数）
催化剂对反应具有选择性
催化剂的寿命
4、催化剂载体的功能
是催化活性组分的分散剂、黏合物和支撑体，是负载活性组分的骨架。
①提供有效的表面和适宜的孔结构
②增强催化剂的机械强度
③改善催化剂的传导性
④减少活性组分的含量
⑤载体提供附加的活性中心
⑥活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用
5、工业催化剂的一般要求是什么?
活性和选择性
稳定性和寿命指标
稳定性和寿命指标
6、催化剂助剂的种类及作用。
助催化剂是催化剂中具有提高催化剂活性、选择性、改善催化剂耐热性、抗毒性、机械强度和寿命等性能的组分。
助催化剂本身并无催化活性，但只要在催化剂中添加少量的助催化剂，即可显著改进催化剂的性能。
①结构助催化剂
②电子助催化剂
③晶格缺陷助催化剂
④选择性助催化剂
⑤扩散助催化剂
7、用乙烯氧化制环氧乙烷的银催化剂为例，说明吸附与催化过程。
8、简述多相催化反应过程
①反应物分子从流体主体通过滞流层向催化剂外表面扩散（外扩散）；
②反应物分子从催化剂外表面向孔内扩散（内扩散）；
③反应物分子在催化剂内表面上吸附；
④吸附态的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用的化学反应；
⑤反应产物从催化剂内表面脱附；
⑥脱附的反应产物自内孔向催化剂外表面扩散（内扩散），
⑦产物分子从催化剂外表面经滞流层向流体主体扩散（外扩散）
上述步骤中，①②⑥和⑦为传质过程．③④和⑤为表面化学过程，或称化学动力学过程．表面化学过程与催化剂表面结构有关。
9、物理吸附与化学吸附的特点
10、推导竞争吸附的Langmuir等温式：
；
11、试分析下列谱图，指出硅酸铝上的酸碱中心情况
图氨在硅酸铝上的红外光谱图
a-脱水催化剂；bc-再吸附水的催化剂
用NH3在硅酸铝上吸附后，考察其吸附物种的红外光谱（图3—36），发现表面上存在吸附在不同酸中心上的谱线，对应着NH3用孤对电子络合在其上的1640cm吸收为L酸所致，而1450cm—1处的吸收则对应着NH3在B酸中心上吸附形成NH４＋的吸附态。
12、试分析下列谱图，指出硅酸铝上的酸碱中心情况
类似地用吡啶在表面上吸附，与L酸络合的吡啶的红外光谱吸收场强处于1447—1460cm-1，而与B酸形成吡啶铵离子的吸收最强处于1485—1500cm-1
13、简述固体酸、碱的催化作用
固体酸碱是具有酸中心及碱中心的固体物质，他们与均相酸催化中心和碱催化中心在本质上是一致的，在固体酸催化中，还可能有碱中心参与协同催化作用。
固体酸是在表面上存在B酸中心及Lewis酸中心的固体材料。
在固体酸催化的反应过程中，固体酸表面的酸中心向反应物分子反应基团中提供质子或从反应物分子的反应基团中获得电子对或汲取负离子，使反应物分子成为吸附的正离子或电正性的物种而活化，继而转化成产物，这样构成了固体酸催化剂存在下的催化循环。
14、分子筛催化剂酸位的形成与其本征催化性能
15、分子筛催化剂的择形催化特性
16、用价键理论解释乙烯在各种金属上的加氢活性
17、用金属能带模型解释Ni催化剂催化苯加氢制环己烷的高活性，而Ni-Cu催化剂为何活性较差。
18、N2O分解机理如下，如果控制第一步骤为控制步骤，应选哪一类催化剂；如果控制第二步骤为控制步骤，应选哪一类催化剂；为什么？
P99
19、根据下图解释丙烯氧化制丙烯醛的机理
20、络合催化中几个关键的基元反应是什么？
P110
配位不饱和与氧化加成
穿插反应
β-氢转移
配位体解离和配位体的交换
21、解释下列氢加酰化反应机理。
P115
22、简述NOx的选择性催化还原（SCR）原理，SCR是否可以用于动态源的净化处理过程，如能如何改进？
23、当前能源结构及存在的问题是什么？
一、主要是化石能源
二、化石能源不可再生，面临枯竭
三、使用化石能源环境污染严重
四、我国能源结构情况
24、解决化石能源枯竭和污染的途径P139（自己答就ok）
25、简述天然气水蒸气重整制氢技术，并画出工艺简图。
26、简述酶催化的特征（自己简化一下吧~~）
酶是一种生物催化剂，其催化反应实在极温和的条件进行的。
１）酶催化具有化学催化的一般特征
① 是不变性，催化剂只能加速化学反应的进行，但在反应前后，催化剂本身保持不变；
② 是可逆性，催化剂能以相同的效果加速正、逆反应的进行，即催化剂只能加速化学平衡的到达，但不能改变化学平衡状态和平衡常数，催化剂只能加速热力学上可以实现的反应；
③ 是选择性．催化剂能有选择地加速某个反应，从而提高目的产物的收率。
２）酶与一般化学催化剂比较，具有以下特点：
①催化活性极高，对同一反应，酶催化比一般化学催化效率高106—1019倍。
② 极高的催化专一性
酶只能加速一种底物或一些结构相似的底物的化学反应。
例如：
过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解，酯酶只能使催化酯类化合物的水解．
③ 催化反应条件很温和。
酶催化可在常温、常压和中性PH介质环境下进行。
27、影响酶催化反应的因素是什么？
温度、PH、激活剂
28、用沉淀法制备催化剂时，如何选择沉淀剂？
29、工业催化剂的制备方法有几种，常用是哪几种？
催化剂传统的制造方法：
一体化催化剂：
沉淀法，Sol-gel法，微乳液法，熔融法，混合法
负载型催化剂：
浸渍法，离子交换法，沉积沉淀法
30、浸渍法制备工业催化剂的方法有几种？
31、用你学过的催化知识，请设计一个Pd/γ-Al2O3催化剂。
32、用你学过的催化知识，请设计一个CoO-MoO3/γ-Al2O3加氢脱硫催化剂。
33、合成氨催化剂的组成是什么？
并说明每个组成在催化剂的作用。
34、吸附态；吸附与催化活性的关系。
35、用吸附理论解释催化剂中毒的原因。
中毒本质：
Cat表面活性中心吸附了毒物，或进一步转化，为较为稳定的表面化合物，钝化了活性中心，是Cat不能正常地参与反应物的吸附及发挥原有的作用，因而降低了活性或选择性，甚至完全丧失了活性。
催化剂失活：
在恒定反应条件下，进行的催化反应的活性和选择性，随着运行的时间而下降的现象，称为Cat的失活（Deactivation）或衰变（Decay）。
催化剂的失活是一个复杂的物理和化学过程，通常将失活过程划分为三种类型：
（1化剂积炭等堵塞失活，属于物理的；
（2）催化剂中毒失活，属于化学的；（3）催化的热失活和燃烧失活；属于热学的。
36、在SiO2—Al2O3催化剂上用吡啶逐步中毒，考察下面一些反应．发现逐步中毒时下面反应以⑤---①的顺序失活，请用酸碱理论进行分析。
①叔丁醇脱水成异丁烯；
②二聚异丁烯解聚成异丁烯；
②正丁烯的双键转移和顺—反异构；
④叔丁基苯裂化成苯和异丁烯
⑤异丁烯异构成正丁烯．
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