催化剂考试复习题

一、名词解释催化剂：一类能够变化化学反映的速度，不变化热力学平衡，并不被明显消耗的物质。催化作用：是一种化学作用，是靠用量极少而本身不被明显消耗的一种叫催化剂的外加物质来加速或减慢化学反映速度的现象。载体：是催化活性的分散剂、粘合剂或支撑体，是负载活性组分的骨架。碳离子反映规律：酸碱催化剂对许多烃类分子含有催化活性。酸性催化剂能够提供质子或接受电子对，使烃类分子转变成带正电荷的正碳离子，循正碳离子反映机理进行催化转化；而碱性催化剂攻打烃类分子后，往往夺取质子或给烃类分子施放电子对，使反映按负碳离子反映机理进行表面质量作用定律：抱负吸附层中的表面基元反映，其速率与反映物在表面上的浓度成正比，而表面浓度的幂是化学计量方程的计量系数。催化剂寿命：是指催化剂在一定反映条件下维持一定反映活性和选择性的使用时间。酸强度：是指给出质子的能力（B酸强度）或接受电子对的能力（L酸强度）。浸渍法：把载体浸渍（浸泡）在含有活性组分（和助催化剂）的化合物溶液中，通过一段时间后除去剩余的液体，再经干燥、焙烧和活化（还原或硫化）后即得催化剂（广泛用于制备负载型催化剂，特别负载型金属催化剂）。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。二、简答题催化剂在化工生产的重要功效1）使得原来难以在工业上实现的过程得以实现。2）由过去经常使用的一种原料，能够变化为多个原料。3）原来无法生产的过程，能够实现生产。4）原来需要多步完毕的，变为一步完毕。5）由原来产品质量低，能耗大，变为生产成本低，质量高6）由原来转化率低，副产物多，污染严重，变为转化率高，产物单一，污染减少酸碱催化作用与氧化还原催化作用的对比①酸碱型催化反映其反映机理是由于催化剂与反映物分子之间通过收受电子对而配位，或者发生极化，形成离子型活性中间物种所进行的催化反映。②氧化还原型催化反映其反映机理是由于催化剂与反映物分子之间通过单个电子的转移，而形成活性中间物种进行的催化反映。分子筛催化剂的作用①含有较高活性；②含有较高选择性，可择形催化；③含有较灵活的调变性；④含有较好的稳定性。催化剂制备中原料与配料的选择原则（1）原料的选择:1.符合产品的性能规定；2.所含的杂质容易去除，或限定在某个范畴；3.容易获得，价格便宜，易于加工；4.对环境不存在污染或经解决能除去污染（2）配料的选择原则：1.当配制成溶液时，水溶性物质可用水作为配料，但也应注意其酸性。2.当原料不溶于水时，采用其它溶剂作为配料时，应容易除去，或者它的存在不影响催化剂的催化性能。3.原料的配比可用重量比或原子比，核心在于精确并且符合催化剂的规定催化剂失活的重要因素与类型在恒定反映条件下，进行的催化反映的活性和选择性，随着运行的时间而下降的现象，称为Cat的失活（Deactivation）或衰变（Decay）。催化剂的失活是一种复杂的物理和化学过程，普通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。固体酸碱催化剂的酸碱性来源于调节（1）来源:①构造不同，在相似的配位数状况下，以不同的价态的原子取代，产生电荷不平衡而产生的；同样当价态相似而配位数不同，会使其构造不平衡，产生酸性。②对于金属盐类，当含有少构造量水时，金属离子对H2O极化作用，会产生Ｂ酸中心。（我的答案：电离、接受电子、提供电子）(2)调节：①合成含有不同硅铝比的沸石，或者将低硅沸石通过脱铝通过硅铝比；②通过调节交换阳离子类型、数量，来调节酸强度或酸浓度，改善活性和选择性；③通过高温焙烧、高温水热解决、预积碳或碱中毒，减少或削弱其强酸中心，从而变化活性和选择性；④通过变化反映氛围，从而变化活性。金属催化剂的催化作用特性（1）金属催化剂普通是以金属晶体的形式存在，并且含有多个晶体构造，由此也为化学吸附提供多个吸附中心。（2）由于这些中心互相靠近，有助于被吸附物种互相作用而进行反映。（3）由于吸附中心的多样性，也就造成竞争反映的同时发生，减少了金属催化剂的选择性。（4）对双原子分子，容易进行解离吸附，从而进行各类反映。几个吸附方程的特点载体的作用与功效①最重要的功效是分散活性组分、作为活性组分的基底，使活性组分保持大的表面积。②减少对毒物的敏感性；③载体为Cat.提供一定的孔隙构造；④改善催化剂的机械强度，及抵抗条件的应力能力⑤有些载体含有双功效性。工业催化剂设计开发的过程与程序1）探索阶段根据反映特点，查阅有关文献分析、理论指导等，从技术上和济济上设计并初步进行研制。经测定、筛选、改善，拟定供进一步放大研究的催化剂。该阶段普通在实验室中进行。普通只进行合成办法与催化剂活性、选择性的评价实验。实验室普通是在小型的能反映催化剂本征活性的装置上进行实验。2）模拟放大阶段将第一阶段筛选的催化剂取一定数量，在工业生产条件下，进行活性、选择性、寿命、再生产性等性能方面的考察，通过改善与完善，获得催化剂的全方面性能数据，提出能够在工业生产规模上应用以及进行工业生产的数据。实验普通是在一定规模的工业装置上进行（按生产条件），可在放大实验室或工业装置侧线进行。在这阶段还应对反映动力学规律进行研究，为工业放大提供数据与资料。3）工业生产阶段设计与建立工业生产的反映装置和催化剂生产车间，通过试车正式进行工业化生产。应当特别指出的是，在上述每一种阶段中，都应十分注意经济上的可行性，进行技术与经济的全方面评价与分析，否则生产上全无意义。三、叙述题试分析沉淀法与凝胶法制备催化剂的影响因素，并对其制备办法的优缺点进行评述(1)沉淀法:其化学构成和构造，沉淀物的性能又由沉淀状态和条件（浓度、温度、ＰＨ值等）所决定。浓度、温度、搅拌、PH值.(2)凝胶法：除了PH值外，引入的物质的酸性以及其电离性（电解质性质）和凝胶放置的时间都对其有较大的影响。另外，缩合反映的强弱，对凝结过程也有一定的影响。1)优点：①有助于杂质的去除；②可获得活性组分分散度较高的产品；③制备多组分催化剂时，有助于组分间的紧密结合，形成适宜的活性构造；④活性组分于载体的结合较紧密，不易流失。(2)缺点：①沉淀过程机理复杂，不易掌握；②制备多组分催化剂时，均匀度不易确保；③制造工艺流程较长，并且复杂，生产费用大。(3)区别：凝胶法于沉淀法相比较，它能制备较为均匀的多组分催化剂，但凝胶法的设备更加庞大，费用更高。试分析过渡金属氧化物催化剂的氧化还原反映机理（举例阐明）。过渡金属氧化物催化剂在催化氧化反映过程当中，特别是对烃类氧化反映中，反映产物中的氧往往不是直接来自气相中的氧，而是来自金属氧化物中的晶格氧，气相中的氧只是用来补充催化剂在反映中消耗的晶格氧。试举例阐明实验室筛选催化剂过程及内容，并画出评价装置示意图。（1）拟定一种过程（目的反映）（2）查阅国内外有关文献（3）反映历程分析与热力学分析(4)反