工業催化復習試題

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'工業催化復習試題'
?1、 論述催化劑是如何加速反應速率的?催化劑可以改變反應路線,降低反應的活化能,使反應物分子屮活化能的百分數增人,反 應數率加快2、 催化作用有哪些基本特征?1) 催化劑只能加速熱力學上可以進行的反應,而不能加速熱力學上無法進行的反應。2) 催化劑只能加速反應趨于平衡,而不能改變平衡的位置(平衡常數)。3) 催化劑對反應具有選擇性。4)催化劑的壽命3、 說明催化劑為什么不能改變平衡反應的平衡位置?化學平衡是由熱力學決定的,DGO=RTlnKP,其屮KP為反應的平衡常數,DGO是產物與 反應物的標準自由焙之差,是狀態函數,只決定于過程的始終態,而與過程無關,催化劑的 存在不影響DGO值,它只能加快達到平衡所需的時間,而不能移動平衡點4、 具有加氫功能的催化劑往往對脫氫反應也有活性。試給予解釋。根據Kf二K1/K2,催化劑可以以相同的比例加速正、逆反應速率常數。因此對于可逆反應, 能夠催化正方向反應的催化劑,就應該能催化逆方向反應。5、 通常固體催化劑有哪幾個部分組成的?活性組分、助催化劑、載體6、 試說明催化劑穩定性與壽命的區別與聯系。穩定性:是指催化劑的活性和選擇性隨時間變化的情況。壽命:是指在工業生產條件下, 催化劑的活性能夠達到裝置生產能力和原料消耗定額的允許使用時間。區別:前者指的是 變化情況,后者指的是時間長短。聯系:催化劑的穩定性肓?接影響了其壽命,穩定性好的 催化劑的壽命長,穩定性不好的則短。7、 多相催化反應通常包括哪個連續的步驟?(1) 反應物分子從氣流中向催化劑表面和孔內擴散;(2)反應物分子在催化劑內表血上 吸附;(3)吸附的反應物分子在催化劑表而上相互作用或與氣相分子作用進行化學反 應;(4)反應產物自催化劑內表而脫附;(5)反應產物在孔內擴散并擴散到反應氣流屮 去。8、 試比較物理吸附與化學吸附。物理吸附是借助分了間力,吸附力弱,吸附熱小(8-20kJ/mol),且是可逆的,無選擇性,分子量越人物理吸附越容易發牛?;瘜W吸附化 學吸附是借助于化學鍵力,遵從化學熱力學和化學動力學的傳統定律,具有選擇性特征,化 學吸附吸附熱大(40-800kJ/moI), 一般是不可逆的,尤其是飽和怪分了的解離吸附。9、 固體表面發生化學吸附的原因是什么?發生化學吸附的原因,是山于位于固體表血的原子具有自山價,這些原子的配位數小于固體 內原子的配位數,使得每個表面原子受到一種內向的凈作川力,將擴散到具附近的氣體分 子吸附形成化學鍵10、 金屬表面上甲烷和氫分子的吸附,只能形成解離型化學吸附,為什么?因為分子紅、坯分子在吸附之前先必須解離,因為很多這類分子不能肓接與金屬的“表面白 由價”成鍵,必須先自身解離,成為有自由價的基團,所以只能形成解離理化學吸附。11、 如何判斷一個催化反應是存在內、外擴散的控制?如果反丿應物流量的改變對反應物的轉化率影響較人,則存在外擴散控制;如果催化劑的粒 徑大小的改變對轉化率的影響較大,則存在內擴散控制。12、 試敘述固體表面酸中心類型測定方法、以毗喘作吸附質的IR譜法(1)L酸的紅外光譜特征W: 1450cm-1 J490cm-1和1610cm?1 (2) B酸的紅外光譜特征峰:1540cm?l13、 試敘述固體酸強度測定方法。(1)胺滴定法:選用一種適合的pKa指示劑(堿),吸附于固體酸表面上,它的顏色將 給出該酸的強度(2)氣態堿吸附法:當氣態堿分子吸附在固體酸位中心時,強酸位吸附的 堿比弱酸位吸-省略部分-浸漬沉淀法師基于活性紐?分(含助催化劑)以鹽溶液形態浸漬到多孔載體上并滲透到內表面, 而形成高效催化劑的原理。通常將含有活性物質的液體去浸各類載體,當浸漬平衡后,去掉 剩余液體,再進行與沉淀發相同的干燥、焙燒、活化等工序后處理。經干燥,將水分蒸發逸 出,可使活性組分的鹽類遺胡在載體的內表面上,這些金屬和金屬氧化物的鹽類均分布在載 體的細孔中,經加熱分解及活化后,即得高度分散的載體催化劑。30、 用自己的話說說你對溶膠■凝聚法制備催化劑的過程金屬醇鹽的母醇溶液首先加水水解示變為金屬氧化物或水合金屬氧化物,其次經加膠溶劑膠 膠凝作用后變為溶膠,再次經陳化后變為凝膠,最后經干燥、焙燒后成為催化劑。31、 制備催化劑時,沉淀為什么要陳化?陳化可以使催化劑溶膠體系趨于平衡,使催化劑性能均一,使催化劑緩慢的組裝。32、 多項催化的的一般步驟?(1)反應無分了從氣流屮向催化劑表面和孔內擴散。(2)反應物分了在催化劑內表面上吸 附。(3)吸附的反應物分子在催化劑表面上相互作用或與氣相分子作用進行化學反應。(4) 反應產物自催化劑內表面脫附。(5)反應產物在孔內擴散到反應氣流中去33、 半導體主要分為哪幾類?本征半導休、n型半導體、p型半導體34、 什么是絡合催化劑?絡介催化劑是指催化劑在反應過程中對反應物起絡介作用,并R使Z在呢位空間進行催化的 過程35、 酶催化有什么特點?(1)酶催化效率極高,是非酶催化的106-1019倍。(2)生物酶催化具有高度的專一性,絕 對專一性和相對?!?性,一種酶只能催化一?種底物進行一種反應,稱為專一性;一種酶能催 化一類結構相似的底物進行某種相同類型的反應,稱為相對專一性。(3)酶催化的條件較溫 和,可在常溫常壓和酸堿度(pH值為5?8, —般在7左右)進行,可以減少不必要的副反 應,如分解、開構、消旋、重排等。36 ?如何選擇沉淀劑?答:(1)盡可能使用易分解并含揮發成分的沉淀劑。常用的有NH3、NH3?H2O、CO2、 CO(NH2)2、(NH4)2CO3; (2)形成的沉淀物必須便于過濾和洗滌。鹽類沉淀劑原則上可以 形成晶形沉淀,而堿類沉淀劑都會生成非品形沉淀;(3)沉淀劑的溶解度耍大一些;(4)形 成的沉淀的溶解度要小,沉淀較完全;(5)沉淀劑不應造成環境污染。37 ?焙燒在催化劑制備過程中的作用是什么?答:(1)通過熱分解除去水和揮發性物質,使催化劑轉換成所盂的化學成分和化學形態;(2) 借助固態反應、互溶和再結晶獲得一定的晶型、孔徑和比表面積等;(3) 使微品燒結,提高機械強度,獲得較大孔隙率。38?什么是催化劑的活化?其目的是什么?答:(1)催化劑在制備好以后,往往還要活化,需要較高溫度的熱處理,就是焙燒或在進一 步還原、氧化、硫化、耗基化等處理使催化劑轉變為活潑狀態。使鈍態催化劑轉變為活潑態 催化劑的過程就是催化劑的活化。(2)活化的目的就在于使催化劑,特別是催化劑表血形成催化反應所需的活性結構。39、 浸漬法的優點是什么?(1)可用已成型的載體,如氧化鋁,氧化硅,活性炭,浮石,活性白土等(2)負載紐?分利 用率5540、 大多數固體催化劑由哪三部分組成?活性組分、助劑和載體41、 催化劑設計參數的四要素是什么?活性、選擇性、穩定性(壽命)和再生性42、 影響催化劑壽命的因素有哪幾種?(1)催化劑熱穩定性的影響;(2)催化劑化學穩定性的影響;(3)催化劑中毒或被污染;(4)催化劑力學性能的影響
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