催化复习题3课件.docx

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催化复习题3课件

1什么是催化剂？

答:

催化剂是一种能够改变一个化学反应的反应速度，却不能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地消耗的化学物质。

2催化作用有哪些特征？

答：

①催化作用通过改变反应历程降低反应活化能而改变反应速度；

②催化作用不能改变热力学平衡；

③催化剂对加速反应有选择性；

④催化剂有寿命。

3催化剂失活有哪些原因？

答：

①催化剂中毒；②催化剂积炭（结焦）；③催化剂烧结；④活性组分流失。

4什么是催化剂中毒？

答：

催化剂中毒是指催化剂在微量毒物作用下丧失活性和选择性。

5什么是催化剂烧结？

答：

催化剂在高温下反应一定时间后，活性组分的晶粒长大，比表面积缩小，这种现象称为催化剂烧结。

6什么是催化剂的积碳？

答：

催化剂在催化烃类转化反应时，都会由于积炭生成而覆盖催化剂的表面，或堵塞催化剂的孔道，导致催化剂失活。

7什么是催化剂的活化？

答：

是指由某些原始化合物转变成活性相。

9什么是催化剂的再生？

答：

使催化作用效率已经衰退的催化剂重新恢复其效率的过程。

10好的工业催化剂应具备那些方面的要求？

答：

高活性、高选择性、寿命长、成本低。

11Langmuir.吸附模型有哪些假定？

答：

①吸附剂表面均匀；

②吸附分子间无相互作用；

③吸附是单分子层吸附；

④一定条件下，吸附与脱附可建立动态平衡。

12如果混合气体A、B吸附符合Langmuir等温吸附模型，求A和B的吸附覆盖度。

答：

θA=λPA/（1+λPA+λ'PB）θB=λ'PB/（1+λPA+λ'PB）

13如何通过实验确认固体催化剂表面的不均匀性。

答：

微分吸附热随吸附量的变化而变化，固体催化剂的表面不均匀，反之表面均匀。

14如何用实验方法判断和消除多相催化反应的内扩散效应和外扩散效应？

答：

通过改变反应物进料线速对反应转化率的影响，可以判断反应是否存在外扩散；

通过催化剂颗粒度大小变化对反应转化率的影响可以判断反应是否存在内扩散；

消除外扩散:

增加线速度。

消除内扩散:

增大孔径或减小粒径。

15如何用实验方法判断多相催化反应是否是动力学控制？

答：

如果是化学过程控制，当提高反应温度时，化学反应速度会有明显变化，因为化学反应速度的活化能较扩散过程高得多，所以温度变化对前者影响较大，正常反应温度每提高10°c反应速度可增加2-4倍故可用此判别是否是动力学控制。

16什么是催化剂的比表面积？

答：

比表面积的定义为每克催化剂或吸附剂的总面积，用Sg表示。

17什么称催化剂比孔体积和孔隙率？

答：

1g催化剂中颗粒内部细孔的总体积称为比孔容，以Vg表示。

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。

18为什么说自发进行的吸附一般都是放热的？

答：

ΔG=ΔH-TΔSΔH=ΔG+TΔS

19什么是L酸和B酸？

答：

①凡是能提供质子（H+）的物质为B酸。

②到凡是能接受电子对的物质称为L酸。

20酸的性质包括哪些？

各用什么表达？

答：

①酸中心类型：

碱分子吸附红外光谱法；

②酸中心的浓度：

酸中心数目；

③酸中心的强度：

B酸给出电子能力的强弱

L酸接受电子对能力的强弱

21什么称为分子筛？

答：

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的分子，故称为沸石分子筛。

22分子筛为什么会有择行催化性质？

有几种择行催化？

答：

由于孔口大小不同，对分子大小和形状具有明显的择形催化。

①反应物择形催化②产物择形催化③限制过渡态择形催化

23什么是P型半导体？

什么是受主杂质？

答：

在受主能级上有空穴存在，很容易接受满带中跃迁的电子，使满带产生正电空穴，并进行空穴导电，这种半导体称为P型半导体。

在能级图上形成受主能级，靠空穴导电，称为受主杂质

24什么是n型半导体？

什么是施主杂质？

答：

在施主能级上的自由电子，很容易激发到导带中，产生自由电子导电，这种半导体称为n型半导体。

在能级图上形成施主能级，靠自由电子导电，称为施主杂质。

25费米能级（Ef）指的是什么？

答：

费米能级（Ef）是表征半导体性质的重要物理量。

费米能级（Ef）是半导体中电子的平均位能，它和电子逸出功Ф有直接关系。

26在n型和p型半导体中各加入施主杂质、受主杂质后，它们的导电率、

逸出功、Ef能级各有何变化？

答：

P型半导体

n型半导体

Ef

逸出功

电导率

Ef

逸出功

电导率

加入施主杂质

↑

↓

↓

↑

↓

↑

加入受主杂质

↓

↑

↑

↓

↑

↓

27设有一化学反应A==B,

（1）如果在一定条件下ΔG〉0，试问在该条件下能否找到一种催化剂加速该反应的速度？

为什么？

（2）设在另一条件下，ΔG〈0，问在该条件下能否找到一种催化剂来提高B的平衡转化率？

为什么？

答：

⑴不能，催化剂只能加速热力学上允许的化学反应；

⑵不能，因为催化剂只能改变化学反应速度，不能改变化学平衡。

28根据催化作用特征，说明苯加氢催化剂能否作为环己烷脱氢的催化剂？

为什么？

答：

能，催化剂可以加速正反应速率，也可以加速逆反应速率。

29加氢功能催化剂往往对脱氢反应也有活性，水合功能催化剂往往对脱水反应也有活性，试给出某种解释。

答：

催化剂可以加速正反应速率，也可以加速逆反应速率。

30热裂解和催化裂化有什么异同？

答：

热裂解容易生成乙烯，而催化裂化容易生成丙烯。

热裂解是自由基机理，催化裂化是正碳离子机理。

相同的是都是化学反应，都。

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31催化剂的d带空穴数在什么情况下其催化活性最好？

为什么？

答：

只有当d带空穴数目和反应物分子需要电子转移的数目相近时，产生的化学吸附是中等的，这样才能给出较好的催化活性。

32SO2氧化为SO3在V2O5催化剂上进行，即SO2+1/2O2===SO3

其反应机理为：

SO2+V2O5===V2O4+SO3V2O4+1/2O2===V2O5

反应动力学表明r=k×PO2×[V4+]表面。

试说明SO2、O2各为何种吸附？

反应是什么类型反应？

为什么加入K2SO4可加速化学反应？

答：

SO2化学吸附为施主键吸附，

O2化学吸附为受主吸附,由动力学方程可知，

受主键吸附较慢，是控制步骤，因此该反应是受主型反应。

当加入K2SO4后，K+作为间隙离子，可加速V5+将离子转移给V4+，从而加速化学反应。

33由CO和H2合成CH3OH采用半导体催化剂ZnO（n型），其主反应为：

H2+CO==CH3OH

已知H容易吸附且为施电子气体，CO较难吸附，试画出电子转移图，指出吸附键类型和反应类型。

为提高反应速度加入何种杂质？

H2+CO==CH3OHCO为受主键吸附，受主型反应。

↓e↑eH2为施主键吸附，施主型反应。

͜͜͜͜͜ZnO

34用正碳离子反应规律说明在H+酸催化下下述反应的反应机理:

i-C4H10+2C2H4===i-C6H12+C2H6

35乙烯氧化有以下三种可能，平衡常数如下：

C2H4+1/2O2====CH2OCH2Kp=1.6×106C2H4+1/2O2====CH3CHOKp=1.6×1013C2H4+3O2====2CO2+H2OKp=1.6×10120

问：

（a）反应达到热力学平衡时，反应体系哪种产物含量最高？

（b）当用Ag作催化剂时，反应系统中平衡前产物分布有何变化？

各Kp值有何改变？

系统达到平衡时，各产物分布又有何变化？

答：

（a）CO2+H2O

（b）平衡前CH2OCH2最多，其次是CO2和H2O，CH3CHO最少。

Kp值不变。

系统平衡时CO2+H2O最多，其次是CH3CHO，CH2OCH2最少。

36用Co和Pt作乙烯加氢催化剂时，当向催化剂中分别掺入Cu组分时得到如下变化的两条线，试用能带理论加以解释（已知Co、Pt、Cu的d带空穴数分别为1.7，0.6，0）。

答：

Pt的d带空穴数本来＜1，加入Cu后会进一步降低，所以表现出活性随Cu加入而下降。

Co中加入Cu后会使Co的d带空穴数减少，活性逐渐增加，当接近1时，活性达到最大值，Cu加入量更多时，使Co的d带空穴数大大减少，会使其活性降低。

37在装有Ni催化剂的真空系统中通入氢气，设氢气在Ni的吸附为解离负氢离子吸附，问：

随着氢吸附态覆盖度的增加，催化剂的电导、逸出功、费米能级、微分吸附热是如何改变的？

答：

催化剂电导↓，逸出功↑，Ef能级↓，微分吸附热↓。