催化理论试题

1、填空Arrhenius 对酸和碱的定义为： 称为酸； 称为碱.Br?nted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，

2、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（0H-）的物质称为碱.Br?nted对酸和碱的定义为：凡是能给岀质子的物质称为酸: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Br?nsted酸中心；能放出 0H-离子的部位是 Br?

3、nsted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B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）

4、,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 出0+、C2H5OH2S NH4+等）或溶剂的共轭碱（如OH-、C2H5O-、NH 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

5、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-AI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.描述沸石笼的结构一：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

6、正六边形（六元环），顶点成了 24个（即24个硅铝原子）。笼的有效直径为 0.66 nm,空腔体积0.16 nm3,由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NH4CI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 丄酸和 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，

7、 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二pKa；呈现碱性色，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

8、。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：R1- CH = CH R2 + HZ R1- CH2-C+H R2 + Z-烷烃在L酸中心失去H-生成正碳离子：R1- CH2 - CH2-R2 + LZ R1- CH2-C+H - R2 + HL + Z-2）正碳离子的反应：1.交换反应+ +RiH + RRH + R1e?b+C二c二 c + CC H+ c_c_ c2.重排（异构）H转移H H HH + HHC CCHC£-C$CHH H"|H H H