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文档简介

1、PAGE PAGE 5催化原理复习题填空1.“催化作用”一词最早是由瑞典化学家Berzelius于1836年提出的。2气体在固体表面的吸附可分为两类:化学吸附和物理吸附。化学吸附类似于化学反应,吸附后,反应物分子与催化剂表面原子之间形成化学键,组成表面络合物。在多相催化过程中,化学吸附是个重要的阶段,催化过程之所以能加快反应速度,一般来说,是由于反应物在催化剂表面上发生化学吸附,从而降低反应活化能,加快了反应速度3高活性催化剂常易被外来分子污染而中毒,那些具有孤对电子的分子,如氨、磷化氢、一氧化碳、二氧化硫、硫化氢等分子能与催化剂表面形成共价键,因此这些分子是毒性很强的毒物。4一个好的固体催化

2、剂必须具有活性;选择性;寿命和价值.5分子筛的基本结构单元是硅氧四面体。硅原子在四面体的中心,氧占据四面体的顶点。四面体中的硅原子可被铝原子取代,便成为铝氧四面体。6催化剂的“三性”指的是活性;稳定性;流动性。7一个真实的晶体总有一种或多种结构上的缺陷。晶格缺陷主要有点缺陷;线缺陷;面缺陷内部缺陷的存在将会引起晶格的畸变还会引起附加能的出现。8. 美国人泰勒于1925年首先提出了活性中心理论,其出发点即催化剂失去活性这一实验事实。他认为催化剂的表面是不均匀的,位于催化剂表面微型晶体的棱和顶角处的原子具有不饱合的键,因而形成了活性中心,催化反应只发生在这一活性中心。10. X射线衍射技术是揭示晶

3、体内部原子排列状况最有力的工具,它在物质结构研究中具有特殊的作用。在催化剂研究中,它主要用于物相鉴定、物相分析及晶胞参数的测定,由它可以获得许多有用的结构信息。11. 研究金属化学键的理论方法有三:能带理论、价键理论和配位场理论,各自从不同的角度来说明金属化学键的特征,每一种理论都提供了一些有用的概念。三种理论,都可用特定的参量与金属的化学吸附和催化性能相关联,它们是相辅相成的。12. 根据国际酶分类和命名法委员会的规定,酶的名称由“底物名”和“反应形式”加“酶”字而成,这样,通过酶的名称就可以直观地知道,何种化合物承受何种反应。13. 催化反应中存在两个以上的反应,由于内扩散效应的存在,催化

4、剂的宏观结构将直接影响到每个反应速率的相对值,亦即直接影响到反应的选择性。利用物理传质过程的规律,可以设法控制催化剂的宏观结构以提高目的产物的选择性。14. 对于两个互不相关的平行反应,动力学研究表明,有内扩散存在时的选择性与无内扩散时的不同。如果主反应的速率常数大于副反应,则主反应更易受到内扩散影响而导致选择性降低。因为主反应表面利用率的降低要比副反应表面利用率的降低快得多。此时应采用大孔结构的催化剂。15. 对于同一种起始物质的平行反应,如果两个反应级数相同,由于两个竞争反应在催化剂孔内每一点以相同的相对速率进行,它们受同样的扩散影响,因而选择性与孔结构无关。然而当两个竞争反应的级数不同时

5、,则选择性与孔的大小有关。在孔中反应物分压的下降,对这两个竞争反应速率的影响不同。对级数高的影响大,对级数低的影响小。二名词解释16HLB值: 用一个相对的值即HLB值来表示表面活性物质的亲水性。对非离子型的表面活性剂,HLB的计算公式为:HLB值=亲水基质量/(亲水基质量+憎水基质量)100/517分子筛: 分子筛是一种具有立方晶格的硅酸盐化合物。分子筛具有均匀的微孔结构,这些微小的孔穴直径大小均匀,能把比其直径小的分子吸附到孔穴的内部中来,因而能把直径大小不同的分子,极性程度不同的分子,沸点不同的分子,饱和程度不同的分子分离开来,即具有“筛分”分子的作用,故称为分子筛。18超临界流体:若物

6、质的热力学状态处在临界点以上,物质就处在超临界状态,称为超临界流体19金属催化剂的电子逸出功:金属表面电子移到外界所需的最小功(最低能量)20点缺陷:空位:离子从其正常位置移到表面。填隙原子:某离子进入空隙,正常位空着。外来原子或离子置换了原来原子或离子。21固体酸: 能给出质子or 接受电子的固体.B酸:给出质子.L酸:非质子酸(接受电子)22d特性百分数23堆积密度: 当用量筒测量催化剂的体积时,所得到的密度成为堆积密度会堆密度。24SMSI效应: 当金属负载于可还原的金属氧化物载体上,高温下还原导致降低金属对H2化学吸附和反应能力.25催化剂孔隙率:每克催化剂内孔体积与催化剂颗粒体积(不

7、包括颗粒之间的空隙体积)之比,以表示, =(1/p颗-1/p真)/1/p颗三简答题26简述催化剂的组成。活性组分:金属半导体氧化物或硫化物绝缘体氧化物或硫化物,功能:活性. 助催化剂:金属、非金属等。功能:1、载体:结构、活性阻抑、活性促进。2、活性组分:电子的、形态的、中毒。载体:高熔点氧化物粘土、炭功能:高表面、多孔性、稳定性、双功能、活性组分的调变。27沉淀法制备催化剂的影响因素有哪些? = 1 * GB3 浓度的影响:沉淀在较稀溶液中进行,有利于晶体长大;过饱和度不太大时(=1.5-2.0)可得到完整晶体) = 2 * GB3 温度的影响:高温有利二度结晶,也有利晶体的长大(熟化过程)

8、 = 3 * GB3 加料顺序的影响:顺加法,沉淀剂加到金属盐溶液中易产生先后沉淀;逆加法,金属盐溶液加到沉淀剂中,沉淀过程pH变量;并加法,盐溶液和沉淀剂按比例加到沉淀槽中,工艺操作稳定。 = 4 * GB3 pH值影响28浸渍法制备固体催化剂时,浸渍液配制的原则是什么? 1.一般用活性组分化合物应该是易溶于水的,活性组分金属的易溶盐配成溶液,在焙烧时能分解成所需的活性组分2.必须使无用组分在热分解或还原过程中挥发出去3.浓度必须控制恰当a.过浓:不易渗透;在载体上分布不均;易得到较粗金属晶粒b.过稀:一次浸渍达不到要求负载量,要采用反复多次.c.所需浓度:= VpC/ (1VpC)100

9、% 其中:C 浸渍浓度Vp载体的比孔容活性组分的含量29在多组分催化剂中载体起哪些作用?试扼要叙述之。 载体是固体催化剂所特有的组分。 载体在催化剂中的作用:提供有效表面和适合的孔结构;维持活性组分高分散度 ;增强催化剂的机械强度,使催化剂具有一定形状;改善催化剂传导性 ;减少活性组分的含量;提供附加活性中心 ;提高催化剂的热稳定性。30制备固体催化剂为何需要高温煅烧? 制备固体催化剂,一般在干燥以后,都需经高温焙烧,其目的主要有三: (1)除掉易挥发的组分,保留一定化学组成,从而使催化剂具有稳定活性。(2)使催化剂保持一定的晶型、晶粒大小、孔隙结构和比表面.(3)提高催化剂的机械强度。31简

10、述酶催化反应的特点 A活性大 它表示酶分子中一个活性中心在一分钟内使底物转换的分子数。和其他类似的催化剂的相比,不知要大多少倍,有的甚至要大好几个数量级。 B酶的专一性很强。酶催化的专一性(specificity):是指酶对它所催化的反应及其底物具有的严格的选择性。通常一种酶只能催化一种或一类化学反应 C反应条件温和,一般均在室温、常压下进行。 D可自动调节活性 E同时具有均相和多相的特点:酶本身是成胶态分散溶解的,接近于均相;但反应却是从反应物在其表面上积聚开始的,所以又和多相反应相仿。32催化作用的特征有哪些? = 1 * GB3 只能加速热力学上可行的反应 = 2 * GB3 只加速反应

11、趋于平衡,而不改变平衡的位置 = 3 * GB3 通过改变反应历程改变反应速度 = 4 * GB3 降低反应活化能 = 5 * GB3 催化剂对反应具有选择性 = 6 * GB3 催化剂的寿命 33物理吸附与化学吸附的区别是什么?具有如下特点的吸附称为物理吸附: 1. 吸附力是由固体和气体分子之间的van derWaals引力产生的,一般比较弱。 2. 吸附热较小,接近于气体的液化热,一般在几个kJ/mol以下。 3. 吸附无选择性,任何固体可以吸附任何气体,当然吸附量会有所不同。4. 吸附稳定性不高,吸附与解吸速率都很快 5. 吸附可以是单分子层的,但也可以是多分子层的 6.吸附不需要活化能

12、,吸附速率并不因温度的升高而变快。 总之:物理吸附仅仅是一种物理作用,没有电子转移,没有化学键的生成与破坏,也没有原子重排等具有如下特点的吸附称为化学吸附: 1. 吸附力是由吸附剂与吸附质分子之间产生的化学键力,一般较强。 2. 吸附热较高,接近于化学反应热,一般在42 kJ/mol 以上。 3. 吸附有选择性,固体表面的活性位只吸附与之可发生反应的气体分子,如酸位吸附碱性分子,反之亦然 4. 吸附很稳定,一旦吸附,就不易解吸 5. 吸附是单分子层的。6. 吸附需要活化能,温度升高,吸附和解吸速率加快。 总之:化学吸附相当与吸附剂表面分子与吸附质分子发生了化学反应,在红外、紫外-可见光谱中会出

13、现新的特征吸收带。34沸石分子筛的结构特点有哪些?合成分子筛的主要影响因素?结构特点:结构单元逐级堆砌而成 1、基本结构单元:以Si和Al原子为中心的正四面体2、环结构:硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥形成;3、笼结构:二级结构通过氧桥相互联接,形成三维空间的多面体结构4、分子筛结构:不同结构的笼在通过氧桥互相联接形成各种不同结构的分子筛35氧化铝水合物(羟基化物)经脱水而产生L酸中心及碱中心,此L酸中心很容易吸水变为B酸中心。请指出L酸中心及碱中心,B酸中心及碱中心。36下面方框图是典型沉淀法的生产工艺,请填充方框内的操作单元。吸附热 kJ/mol周期表族数B B 吸附热 kJ/mol周期表族

14、数B B B B 1 2 3 B600 500 400 300 200 100 0金属 左-右 吸附热下降 = 1 * GB3 原子序数升高,d空穴下降,吸附热下降 = 2 * GB3 = 8 * ROMAN VIII1 、 = 8 * ROMAN VIII2 族,吸附强度适中,吸附热变化不大 = 3 * GB3 化学吸附热与金属在周期表中的位置有关 = 4 * GB3 化学吸附热与自由原子的电子结构有联系38. JCPDS卡片是国际粉未衍射标准联合会编的粉末衍射卡片集,该可以提供比索引上列出的更多的物质粉末衍射方面的信息。下图是氯化钠的衍射数据卡,请说出图中9个数字区域所代表的意思。(1)组号和卡片号;(2)三个最强的衍射线;(3)具有最低衍射角的衍射线位置和强度;(4)化学式和物质名称;(5)所用衍射方法及相关资料;(6)晶体学数据;(7)光学及其他数据;(8)与样品有关的资料;(9)衍射数据。衍射强度表示为I1的百分数,I1是衍射图上最强衍射线的强度.39. 表面性质采用哪些技术进行表征?SEM(扫描电子显微镜)和TEM(透射电子显微镜)用来进行表面形貌分析 STM(扫描隧道显微镜)和AFM(原子力显微镜)观察样品表面形貌和结构LEED(低能电子衍射

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