催化理论试题--酸碱酸化.doc

试 题填空Arrhenius对酸和碱的定义为： 称为酸； 称为碱Brnted对酸和碱的定义为： 称为酸； 称为碱Lewis对酸和碱的定义为： 称为酸; 称为碱在固体表面上有四种酸、碱中心： ； ； ； 。分子筛的催化作用包括四个方面： ； ； ； 。正碳离子裂解的电子过程是按 机理进行的。不同分子筛的差别主要体现在其 和 上，其化学组成上最主要的差别是 不同。沸石分子筛的一级结构单元是 和 ，它们通过 相互联结。固体表面的酸性质包括 ， ， ， 。名词解释1. 一般酸(或碱)催化反应2. 特殊酸(或碱)催化反应3. 酸强度简答题1. 从反应机理的角度，一般酸、碱催化与特殊酸碱催化有何不同2. 简述Thomas模型基本假设，并采用Thomas模型对Si-Al复合物和Si-Zr复合物的酸性做出合理解释。3. 描述沸石b笼的结构4. 简述由合成的Na型分子筛制备H型分子筛的过程5. 如何进行实验，对一般酸碱和特殊酸碱反应进行区分？答 案填空Arrhenius对酸和碱的定义为：能在水溶液中给出质子(H+)的物质称为酸；能在水溶液中给出羟离子(OH-)的物质称为碱Brnted对酸和碱的定义为：凡是能给出质子的物质称为酸；凡是能接受质子的物质称为碱Lewis对酸和碱的定义为：电子对的受体称为酸; 电子对的供体称为碱在固体表面上有四种酸、碱中心：能放出质子的部位是Brnsted酸中心；能放出OH-离子的部位是Brnsted碱中心；裸露在表面、配位不饱和的氧离子，是有亲核能力的Lewis碱中心；裸露在表面、配位不饱和的金属离子，是有亲电能力的Lewis酸中心。分子筛的催化作用包括四个方面：择形作用；离子可交换特性；表面酸碱性质；静电场效应。正碳离子裂解的电子过程是按断裂机理进行的。不同分子筛的差别主要体现在其化学组成和结构上，其化学组成上最主要的差别是硅铝比不同。沸石分子筛的一级结构单元是硅氧四面体和铝氧四面体，它们通过氧桥相互联结。固体表面的酸性质包括酸量，酸类型，酸强度，不同强度酸中心的分布。名词解释1. 一般酸(或碱)催化反应所谓一般酸(或碱)催化反应是指那些在溶液中的所有酸种 (或碱种)，包括质子和未离解的酸(或碱)分子都有催化作用的反应2. 特殊酸(或碱)催化反应只有溶剂合氢离子(如H3O+、C2H5OH2+、NH4+等)或溶剂的共轭碱(如OH-、C2H5O-、NH2-等)才具有催化作用的反应，称为特殊酸碱催化反应。3. 酸强度酸强度是指给出质子的能力(B酸强度)或者接受电子对的能力(L酸强度)。酸强度表示酸与碱作用的强弱，是一个相对量。简答题1. 从反应机理的角度，一般酸、碱催化与特殊酸碱催化有何不同从反应机理看，在特殊酸碱催化的反应中，质子转移到底物(或从底物移去质子)的速度较快，而底物的共轭酸(或共轭碱) 进一步反应时涉及到结构的变化。因此速度较慢，是决定整个反应速度的控制步骤在一般酸、碱催化反应中，由底物和催化剂酸或碱作用形成中间状态这一步的速度较慢，涉及到结构的变化，是反应的控制步骤，而由中间状态分解成产物的反应却是快速过程2. 简述Thomas模型基本假设，并采用Thomas模型对Si-Al复合物和Si-Zr复合物的酸性做出合理解释。假设：二元氧化物形成固溶体 低价金属离子进入主体氧化物(占多数的氧化物)时，将同形取代，即服从主体氧化物的配位数； 比主体氧化物配位数高一倍的其他氧化物固溶时，原配位数不变。3. 描述沸石b笼的结构b笼可以看作为在离八面体每个顶角1/3处削去六个角而形成的。在削去顶角的地方形成六个正方形(四元环)。原来八个三角面变成正六边形 (六元环)，顶点成了24个(即24个硅铝原子)。b笼的有效直径为0.66 nm，空腔体积0.16 nm3，由b笼进一步连接就可构成A型、X型和Y型分子筛。4. 简述由合成的Na型分子筛制备H型分子筛的过程合成的NaY沸石分子筛在NH4Cl或NH4NO3溶液中进行离子交换；然后加热脱氨即可变成H沸石分子筛。由于氨的逸出在骨架中的铝氧四面体上就留下一个质子酸，这是B酸的来源。 5. 如何进行实验，对一般酸碱和特殊酸碱反应进行区分？可以通过在不同缓冲溶液中测定反应速度固体酸的酸中心可分为可分为2类，分别为 L 酸和 B（质子酸） 酸。不同的催化反应对催化剂酸中心的强度的要求是不同的，对于烃类的催化裂解需要 强 酸中心。6. 当固体酸与给定pKa值的指示剂作用后：呈现酸色，说明固体酸的酸度函数Ho pKa。7. 简述酸碱催化的反应机理酸碱催化的反应机理包括（1）正碳离子的生成：B酸引发和L酸引发；（2）正碳离子的反应：交换、重排、加成、裂解等；（3）正碳离子的终止：脱氢或加成等。分子筛是一类重要的催化剂，在石油化工中得到广泛的应用。其具有哪些特性？分子筛的活性起源是什么？以烃类分子的催化裂化为例，说明在固体酸催化剂表面正碳离子是如何生成的？以及正碳离子可能发生的反应？（共20分）分子筛具有：1）择形性。孔径与分子尺寸相当时, 分子才能进入孔道，从而实行选择性吸附，提高选择性；2）具有较大的内表面积(400-1000m2/g)；3）分子筛中阳离子具有离子交换能力，可以按需定量的交换为其它阳离子。即可作为催化剂，也可作为催化剂的载体；4）较好的热稳定性。活性起源：1）固体酸的效应分子筛与许多酸式催化剂一样，能催化固体酸催化剂能催化的反应，如烃类裂解，烷基化等。2）阳离子极化效应阳离子在分子筛晶体表面会引起静电场，使反应物产生极化而被活化。烃类分子的催化裂化：1）正碳离子的生成烯烃在B酸中心得到H+形成正碳离子：R1CHCHR2 + HZ R1CH2C+HR2