第一章催化剂与催化作用基本知识
1、简述催化剂的三个基本特征。
答：①催化剂存在与否不影响△Gθ的数值，只能加速一个热力学上允许的化学反应达到化学平衡状态而不能改变化学平衡；②催化剂加速化学反应是通过改变化学反应历程，降低反应活化能得以实现的；③催化剂对加速反应具有选择性。
2、1-丁烯氧化脱氢制丁二烯所用催化剂为MoO3/BiO3混合氧化物，反应由下列各步组成
（1）CH3-CH2-CH=CH2+2Mo6++O2-→CH2=CH-CH=CH2+2Mo5++H20
（2）2Bi3++2Mo5+→2Bi2++2Mo6+
（3）2Bi2++1/202→2Bi3++02-
总反应为CH3-CH2-CH=CH2+1/202→CH2=CH-CH=CH2+H20
试画出催化循环图。
CH3-CH2-CH=CH
Mo
Bi
3、合成氨催化剂中含有Fe3O
4、Al2O3和K20，解释催化剂各组成部分的作用。
答：Fe3O4：主催化剂，催化剂的主要组成，起催化作用的根本性物质
Al2O3：构型助催化剂，减缓微晶增长速度，使催化剂寿命长达数年
K20：调变型助催化剂，使铁催化剂逸出功降低，使其活性提高
第二章催化剂的表面吸附和孔内扩散
1、若混合气体A和B2在表面上发生竞争吸附，其中A为单活性吸附，B2为解离吸附：A+B2+3*→A*+2B*,A 和B2的气相分压分别为p A和p B。吸附平衡常数为k A和k B。
求吸附达到平衡后A的覆盖率θA和B的覆盖率θB。
解：对于气体A：吸附速率v aA=k aA P A(1—θA—θB) ；脱附速率v dA=k dAθA
平衡时：v aA=v dA，即θA=（k aA/k dA）P A（1—θA—θB）=k A·k B（1—θA—θB）
对于气体B：吸附速率v aB=k aB P B(1—θA—θB)2；脱附速率v dB=k dBθB2
平衡时：v=v，即θ2= k P(1—θ—θ)2
。
m
（2）求Al2O3的表面积。（已知：N2分子截面积16.2×10-20m2）
解：P/V a(P0-P)=(1/CV m)[1+(C-1)P/P O]=[(C-1)/CV m](P/P O)+1/CV m
由题目可知：（C-1）/CVm=50.06 1/CVm=0.2723 ∴C=184.84 Vm=0.01987L(标况)
n=0.01987/22.4=8.875×10-4S=nN A S O=8.875×10-4×6.023×1023×16.2×10-20=86.60m2
3、多相催化反应一般包括那几个步骤？其中哪几个步骤属于化学过程？
答：多相催化反应包括：
外扩散:反应物分子从气流中向催化剂颗粒表面扩散;（孔）内扩散:反应物分子从颗粒表面向颗粒内表面扩散;化学吸附:反应物分子在催化剂内表面吸附;表面反应:吸附的反应物分子在催化剂表面上反应;脱附:产物分子自催化剂内表面脱附;（孔）内扩散:产物分子从颗粒内表面向颗粒外表面扩散;
外扩散:产物分子从催化剂颗粒外表面向气流中扩散;其中化学吸附、表面反应、脱附属于化学过程。
4、在多相催化反应中，为什么至少有一种反应物必须经过化学吸附？
答：因为化学吸附可使反应物分子均裂生成自由基，也可以异裂生成离子或使反应物分子强极化为极性分子，生成的这些表面活性中间物种具有很高的反应活性，有利于催化反应的进行。
5、物理吸附、化学吸附的差别如何？
7、氢的吸附态有：在金属表面上的吸附态（均裂吸附）和在金属氧化物表面上的吸附态（均裂吸附）
8、室温下，氢在ZnO上的化学吸附有两类，它们是：
第一类是快速可逆的吸附：这类吸附的氢参与了乙烯加氢-氘交换反应，表明它是处于活化状态；
第二类化学吸附是慢的、不可逆的：示踪实验表明这类吸附的氢不能进行乙烯加氢和氢-氘交换反应，因而是没有得到活化的。即所谓的高配位M-吸附态和低配位L-吸附态。
9、CO在过渡金属上两种吸附态是：分子态吸附、解离型吸附
10、在一些催化剂上，已经确定了哪几种氧吸附形式？哪种氧吸附态易使烃类发生深度氧化作用？
多种吸附态：电中性的氧分子O2和带负电荷的阳离子（O2-,O-,O2-）
带吸附阳离子与深度氧化有关。
11、关于烯烃在金属上的缔合化学吸附，已经提出哪两种吸附态？答：σ型和π型
12、有关乙炔在金属表面上的吸附态，已经提出的吸附态有哪几种？
答：π型一位吸附、σ型二位吸附、解离吸附
13、关于苯在金属上的吸附已经提出的看法有：
答：6位σ型吸附、2位σ型吸附、η6π缔合型吸附态、解离吸附
14、在一种催化剂表面产生各种吸附态的成因是多方面的，主要原因有哪两种？
答：固有不均一性、诱导不均一性。
15、固有不均一性的定义：指表面原子（离子）微环境的不均一性，一般是指由催化剂本身的结构所决定的和在制备过程中所产生的价不饱和性或配位不配合性的差异。
16、Langmuir吸附的基本假设如何？
答：（1）吸附剂表面是均匀的，各吸附中心能量相同；（2）吸附分子间无相互作用；（3）吸附是单分子层吸附，其吸附分子与吸附中心碰撞才能吸附，一个分子共占据一个吸附中心；（4）一定条件下，吸附与脱附可建立动态平衡。
17、乔姆金等温式成立的条件：
只适用于化学吸附，且在较小的覆盖度范围内才有效，从化学吸附只能在一部分表面中心上进行（即吸附分子只能吸附在可以成键的吸附中心上）的观点来看，上述二者显然是一致的。
18、物理吸附的多分子层理论的基本假设：（1）固体表面是均匀的，自由表面对所有分子的吸附机会相等，分子的吸附、脱附不受其他分子存在的影响；（2）固体表面与气体分子的作用力为范德华力，因此在第一吸附层之上还可以进行第二层、第三层等多层吸附。
19、溢流定义：一定条件下形成或存在于一种固相表面的活性物种，不经脱附过程进入气相而向同样条件下不能直接形成或本来不存在该活性物种的另一种固相表面上的迁移。
第三章 酸碱催化剂及其催化应用
1、酸、碱的质子论的定义： 凡是能提供质子（H +）的物质称为酸（B 酸）；凡是能够接受质子的物质称为碱（B 碱）
2、酸、碱的电子论的定义：
凡是能接受电子对的物质称为酸（L 酸）；凡是能提供电子对的物质称为碱（L 碱）。
3、软硬酸、碱原则：
（SHAB 原则）软酸与软碱易形成稳定的络合物，硬酸与硬碱易形成稳定的络合物。而交界酸碱不论结合对象是软或硬酸碱，都能相互配位，但形成络合物的稳定性差。
4、酸、碱性质的完整描述包括哪三个方面？
答：酸中心的类型、酸中心的浓度、酸中心的强度
5、均相酸、碱催化反应的特征？
答：均相酸碱催化一般以离子型机理进行，即酸碱催化剂与反应物作用形成正碳离子或负碱离子中间物种，
这些中间物种与另一反应物作用（或本身分解），生成产物并释放出催化剂，构成酸碱催化循环。在这些催化过程中均以质子转移步骤为特征，所以，一些有质子转移的反应，如水合、脱水、酯化、水解、烷基化和脱烷基等反应，均可使用酸碱催化剂进行催化反应。
6、Bronsted 规则公式是什么，怎么应用该规则对液体酸催化反应建立催化剂筛选模型？
答：Bronsted 规则公式：α=a
a a K G k 取对数，得：logk a =logG a +αlogK a 或 logk a =logG a -αpK a
用logk a 对pK a 作图，可得到一直线，斜率为-α
α值在0～1之间。α值很小，表明反应对催化剂的酸强度不敏感，此时任何一种酸都是优良的质子给予者，反应与催化剂酸强度无关；相反，α值接近1，表明反应对催化剂酸强度很敏感，只有强酸中心才能催化该反应。
有些酸催化剂在反应过程中可同时离解出两个或多个质子，在这种情况下就须对方程作些修正。
对酸催化反应为：α=)K p
q (G p k a a a 对碱催化反应为：β=b b b K G k 或 β
=)K q p (G p k b b b
7、对酸中心的检测包括哪几个方面？
答：酸中心的类型、酸量（酸度、酸密度、酸浓度）、酸强度及其分布。
8、以TiO 2-SiO 2 为例，请阐述田部浩三关于二元混合氧化物酸性中心模型。
抗衡正离子和结晶水所组成的晶体结构。
10、杂多酸的性质：
答：热稳定性：分解温度620～870K ，PW ＞SiW ＞PMo ＞SiMo ；酸性：杂多酸为强B 酸；氧化还原性：杂多酸为强氧化剂；“假液相”性：吸收大量极性分子的杂多酸类似于一种浓溶液
11、用指示剂测定固体酸的酸性
酸强度的碱性指示剂
（1o （2）如，某固体酸不能使蒽醌变色而能使亚苄基乙酰苯变黄色，则样品酸强度：-8.2＜H o ＜-5.6
14、请简述分子筛沸石的结构特点。
答：分子筛的晶格骨架主要由硅铝酸部分所组成，固体内部的原子排列，是按照一定的规律作周期性的三维排列。对于不同的硅铝比例，不同的制备条件与方法，骨架结构也不同。分子筛只有中空的有高度规则性的笼状结构，通向这笼状多面体，有各种大小均一的孔道，从而组成了四通八达的微晶体。入口孔径(窗口)的大小限制了能够吸附在分子筛内部表面的分子的几何大小，从而具有筛分分子的性能。其孔径大小也与阳离子的类型有关。
15、沸石分子筛的离子交换度(简称交换度)：
可用Na+交换度衡量：Na+交换度% =（交换下来的Na20量/原来沸石中含的Na20量）×100%
16、分子筛的择形选择性：
（A）反应物择形催化：当反应混合物中有些反应物分子的临界直径小于孔径时，可以进到晶孔内，与催化剂内表面相接触进行催化反应，而大于孔径的分子不能进入晶孔内，这样便产生反应物择形催化。（B）产物择形催化：反应产物中分子临界直径小于孔口的可以从孔中扩散出来，最终成为产物，而分子临界直径大于孔径的则无法从孔内溢出，此时便产生了产物选择性。
（C）限制过渡态择形催化：反应物分子相互作用时可生成相应的过渡态，它需要一定空间，当催化剂空腔中的有效空间小于过渡态所需要的空间时，反应将受到阻止，此时便产生限制过渡态选择性催化。（D）分子交通控制的择形催化：具有两种不同形状和大小和孔道分子筛中，反应物分子可以很容易地通过一种孔道进入到催化剂的活性部位，进行催化反应，而产物分子则从另一孔道扩散出去，尽可能地减少逆扩散，从而增加反应速率。这种分子交通控制的催化反应，是一种特殊形式的择形选择性，称分子交通控制择形催化。
17、请简述催化裂化原料油中固体酸催化剂的发展过程。
催化剂的选择比较明显地经历以下三个阶段：
一、1936 年开始采用天然粘土催化剂(例如酸处理过的白土－微晶膨润土、蒙脱土、高岭土)。这些粘土是水合硅铝酸盐，合有可交换的Ca2+、Mg2+、Fe3+等离子。经过H2SO4处理后，这些离子绝大部分为H+所交换；
二、40 年代以后，催化裂化使用了合成非晶态硅酸铝类催化剂(又称硅铝胶SiO2-Al2O3)。它的优点是抗硫性能、机械性能较好，所产生的汽油辛烷值比天然催化刑也高，但汽油与焦炭比例较差；
三、近年来，由新型分子筛催化剂，与硅铝胶催化剂对比，有四个特点：1)活性高得多；2)汽油组分中合饱和烷烃及芳烃多，汽油质量较好；3)单程转化率提高，比较不易产生“过裂化”，裂化效率较高；4)抗重金属污染性能高。
第四章金属催化剂及其催化应用
1、金属分散度：分散度（D）=表相原子数/（表相+体相）原子数。分散度是指金属晶粒大小而言，晶粒大，分散度小，反之晶粒小，分散度大。
2、能带：按照分子轨道理论，把金属以及金属氧化物看成N个原子规则排列成的近乎无限的巨大分子，相邻原子的轨道重叠，组成成属于整个材料的N个非定域分子轨道。随着N趋于无限大，能带总宽度逐渐增大，但仍保持有限值，因此能级间隔趋向于零，称为能带。
3、费米能级：电子在能带中填充的最高能级
4、d 轨道百分数：价键理论认为，过渡金属原子以杂化轨道相结合，杂化轨道通常为s、p、d等原子轨道的线性组合，称为spd 或dsp杂化，杂化轨道中d 原子轨道所占的百分数称为d特性百分数，以符号d%表示。
5、逸出功φ：费密能级与导带顶的能量差，即把一个电子从半导体内部拉到外部，变成完全自由电子时所需的最低能量。
6、金属晶体不均一性：近年来随着表面分析技术的发展，人们用低能电子衍射、俄歇能谱、紫外光电子能谱及质谱等研究金属单晶的表面结构，直接观察到晶体表面存在着晶台、晶阶和晶弯等不均一表面，
7、参照图，根据金属催化剂表面原子的几何排布对催化活性的影响，解释采用金属Ni 催化乙烯加氢反应时Ni 的[110]晶面催化活性高于[111]
晶面的催化活性的原因。
乙烯的双位吸附络合物如图所示：乙烯
中碳原子为正四面体，θ约为109°28＇，
C－C 键距离为0.154 nm，C-Ni 键的距
离为0.182 nm。
答：乙烯在金属催化剂上加氢反应机理
是：氢在Ni表面解离，乙烯在Ni表面采
取不解离双位（α,β）吸附，然后两者在表面上互相作用，形
乙烯的双位吸附络合物如图所示：乙烯中碳原子为正四面体，θ约为109°28＇，C－C键距离为0.154 nm，C-Ni 键的距离为0.182 nm。为了活化最省力，原则上除所欲断裂的键外，其他的键长和键角力求不变。这样就要求双位活性中心M-M 有一定的间距a。a，b，c的关系为：θ=arccos[(c-a)/2b] 金属Ni为面心立方晶格，其不同晶面上有两种Ni-Ni 双位活性中心，分别称为窄活性位和宽活性位。窄活性位Ni-Ni 间距为a=0.248 nm，其吸附乙烯时θ=105°41’。(比109°28’小4°28’)。宽活性位Ni-Ni 间距为a=0.351 nm，其吸附乙烯时θ=122°57’。 (比109°28’小13°32’)。
所以，乙烯在窄活性位上吸附时，θ角偏离较小，乙烯几何结构变化较小，因此乙烯在窄活性中心上容易吸附，是一种强吸附。但其加氢活性并不高，这是因为这种吸附产生的活性物种太稳定，不易进行进一步加氢的后续反应。而乙烯在宽活性位上吸附时，θ角偏离较大，乙烯几何结构变化较大，吸附较难，形成键造成分子内的张力较大，是一种弱吸附，但却给出高的加氢活性。
Ni 的[110]晶面含有的宽活性位较多，而[111]晶面仅含窄活性
位，因此Ni 的[110]晶面催化乙烯加氢的活性高于[111]晶面的催
化活性。
8、乙烯在各种金属膜上加氢的速度常数与金属原子的间距有关,
请从金属催化剂的结构和吸附方面的理论，解释这种现象。
答：金属催化剂进行乙烯加氢反应时，金属的晶格间距与活性有
关。这时因为催化剂的活性和反应物分子在它上面的吸附能力相
关。在反应过程中，反应物在催化剂的活性位上进行吸附，吸附
的反应物进行反应生成中间态化合物，中间态化合物进一步脱附
离开催化剂形成产物。多原子分子在催化剂上的吸附是多位吸附。
当反应物分子的几何结构与金属的晶格距离接近时，在反应过程
中，吸附的反应物分子在催化剂表面形成强吸附和稳定化合物，
不能进一步反应生成中间态和脱附，导致反应物分子不能继续吸附，所以不能起到催化作用。当反应物分子几何结构与金属的晶格距离相差较大时，在反应过程中，反应物分子不能吸附在催化剂表面，也以不能起到催化作用。只有反应物分子的几何结构与金属的晶格距离相匹配，形成强度适中的吸附物种，才能起到催化作用。乙烯加氢反应中，乙烯在金属催化剂上吸附反应时的C-C 键长是0.154nm，而原子间距在
0.375～0.39nm 的Pd、Pt、Rh 等与乙烯有强度适中的吸附作用，所以对该反应具有较好的催化作用。
9、巴兰金多位理论：巴兰金：提出催化作用的几何适应性与能量适应性的概念的多位理论。
其基本观点如下：反应物分子扩散到催化剂表面，首先物理吸附在催化剂活性中心上；然后反应物分子指示基团（指分子中与催化剂接触进行反应的部分）与活性中心作用，于是分子发生变形，生成表面中间络合物（化学吸附）；通过进一步催化反应，最后解吸成为产物。
几何适应性；指示基团的对称性与活性中心的对称性一致才能具有催化作用。
能量适应性；根据最省力原则，要求活性中心与反应分子间有一定的结构对应性，并且吸附不能太弱，也不能太强。因为太弱吸附速度太慢，太强则解吸速度太慢，只有适中才能满足能量适应的要求。
10、晶格缺陷的类型：原子（离子）缺陷（点缺陷）[空位、间隙原子（离子）、杂质、取代原子（离子）、缔合中心]，电子缺陷[电子]，扩展缺陷（复合）[缺陷簇、切变面]，线缺陷[错位]，面缺陷[晶体表面] 11、合金的分类：
机械混合：各金属原子仍保持其原来的晶体结构，只是粉碎后机械地混在一起。这种机械混合常用于晶格结构不同的金属，它不符合化学计量。
化合物合金：两种金属符合化合物计量的比例，金属原子间靠化学力结合组成的金属化合物。这种合金常用于晶格相同或相近，原子半径差不多的金属。
固溶体：介于上述两者之间，这是一种固态溶液，其中一种金属元素可视为溶剂，
另一种较少的金属可视为溶解在溶剂中的溶质。固溶体通常分为填隙式和替代
式两种。
12、解释在用 Cu-Ni 合金催化剂催化乙烷氢解和环己烷脱氢反应过程中Cu 含量
增加对两个反应速度影响的差异：乙烷氢解为甲烷的反应速度降低约４个数量级，
而环己烷脱氢速度只是略有增加，然后变得与合金组成无关，直到接近纯铜时，
速率才迅速下降。
答：（1）Cu-Ni合金催化剂上铜表面富集作用；（2）环己烷脱氢C-H键断裂容易
发生，所以合金化影响不明显；（3）而对于乙烷氢解C-C键的裂解，由于发生氢
解反应，金属表面至少有一对相邻金属原子与2个C原子成键，才能进行氢解反
应。当镍和铜形成合金时，由于Cu的富集，镍的表面双位数减少，而且吸附强度
13、计算：[Ni](3d8)(4s2)。Ni 六个轨道参与成键，有两种成键杂化轨道。
在Ni-A（d2sp3杂化)中共有6 个杂化轨道，其中4 个原子占据3 个d 轨道，在6 个杂化轨道中共有2 个d 轨道，故d 轨道百分数为2/6＝0.33
Ni-B(d3sp2杂化) 中共有7 个杂化轨道，其中4 个原子占据2 个d 轨道，在7个杂化轨道中共有3 个d 轨道，故d 轨道百分数为3/7＝0.43,故Ni 的d 轨道百分数为：0.33*30%+0.43*70%＝40％
答：Ni的d 轨道百分数为40％
第五章金属氧化物催化剂
1、n 型半导体与p 型半导体的掺杂生成规律：
n 型半导体的生成：（1）非化学计量比化合物中含有过量的金属原子或低价离子可生成n型半导体，（2）负离子（氧）缺位，（3）高价离子取代晶格中的正离子，（4）向氧化物引入电负性小的原子。
p 型半导体的生成：（1）氧化物中正离子缺位的非化学计量化合物，（2）用低价正离子取代晶格中正离子，（3）通过向晶格掺入电负性大的间隙原子。
2、应用金属氧化物催化剂进行乙烯完全催化氧化反应(1),
催化剂的活性和生成热焓有关系,如图所示:
下图中纵坐标Ｔ1.8代表乙烯转化率达到1.8％时的反应温度，温度
越低表示反应活性越高；横坐标-△Hf o代表氧化物的生成热焓,表
示金属-氧键的强弱。由图可见，氧化物生成热与乙烯氧化反应活
性成火山曲线。曲线顶端附近是PdO,它的生成热焓△
Hf o=-8.54kJ·g-1(atomO)；而乙烯完全氧化反应（1）的反应热焓Δ
Ｈ=-220.6 kJ·g-1 (atomO)；PdO 的ΔＨｆ０与反应热焓1/2ΔＨ接
近，表现出活性最高。试用能量适应原理和金属氧化物催化剂的氧
化还原原理对该现象进行解释。
答：根据催化的能量适应性原理，对于吸热反应，催化剂催化目的
反应进行的活化能约为该反应反应热的一半时，催化剂有较好的催化性能。因为乙烯反应热焓ΔＨ＝－220.6KJ.g－１(atomO)，所以催化剂的活化能等于1/2ΔＨ时，具有较好的活性。
对于金属氧化物催化剂上进行的乙烯氧化反应包括两个过程：即C2H4 的氧化（同时PdO被还原）和还原的Pd 被气相氧氧化的过程。
M+1/2O2—MO 1/6C2H4+MO—1/3CO2+1/3H2O+M
这是个串联反应，过程中较慢（活化能较大）的一步
将决定反应的速率。在整个反应中维持金属氧化物和
金属之间的氧化还原循环是催化剂在反应中起到的的
主要作用。当金属氧化物被还原和相应的金属被气相
氧氧化的速率相当，才能给出最好的活性。
因为金属被气相氧氧化的反应步骤能够决定整个反应
的速率，这步反应的活化能即为整个反应的活化能，因此金属的生成热焓（ΔＨｆ０）等于1/2ΔＨ的金属氧化物催化剂对该反应具有较好的活性。由图可见PdO 的ΔＨｆ０约等于1/2ΔＨ，所以有较好的活性。
3. 氧化物催化剂的半导体机理：（半导体催化的电子机理）在半导体催化剂上发生的催化剂反应通常伴有反应物与催化剂之间的电子转移，即反应物在半导体催化剂表面化学吸附形成单电子键、双电子键或离子键，使反应物分子被活化，然后进行一系列化学反应。
常不是直接来自气相中氧，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应中消耗的晶格氧。
5. 半导体有哪三种类型，它们导电特征是什么？
答：一种是本征半导体，这种半导体要导电，是依靠温度激发，把少量价电子由满带激发到导带(空带)中，导带中得到自由电子，这自由电子导电就叫做电子导电．同时满带放走了部分价电子后，由本来的中和状态(不带电)变为带正电，这在半导体术语中叫做正空穴(或简称正穴)的形成．正穴的移动也能产生电流，这叫做正穴电．它的导电办法是：邻近的电子迁到正空穴的位臵，产生新的正空穴，新的正空六又再被其邻近的电子所占住，如此继续下去，使电子向一定的方向流动，产生了电流．电子导电又叫n 型导电．空穴导电又叫P 型导电．所以本征半导体的导电，同时存在n 型导电与P 型导电．
6. 在丁烷氧化脱氢催化剂Cr 2O 3-Al 2O 3 中添加Li 2O 时，其催化脱氢速率下降；加Na 2O 量低时（少于1%），脱氢速率也是下降的，但加Na 2O 量较大时（大于2%），脱氢速度又增加；加K 2O 时，脱氢速率大增。请解释其原因。
Li +离子半径比Cr 3+、Al 3+离子半径略小，它们容易占据Cr 3+、Al 3+的位臵．价数诱导的结果，引起P 型电导的增加，n 型电导的减少．所以，加进Li 2O ，使丁烷脱氢反应速度减小．
加进Na 2O ，在少于1%的添加量时，和Li 2O 一样，促使n -减少，亦即使反应速度降低．但加进Na 2O 达到2%时，
Na +只能在品格间隙，相当于表面带正电荷，促使表面能放下降，结果使n -增加，从而促进反应．K +比Na +、Li +的离子半径均大，它不能取代Cr 3+、Al 3+ ，只能在晶格间隙，因而纯粹起着增加n -的作用．使丁烷脱氢反应速度大增．
Langmuir 等温方程
依据模型：①吸附剂表面是均匀的，各吸附中心能量相同；②吸附分子间无相互作用；③吸附是单分子层吸附，其吸附分子与吸附中心碰撞才能吸附，一个分子只占据一个吸附中心；④一点条件下，吸附与脱附可建立动态平衡。
满足上述条件的吸附，就是Langmuir 吸附，其吸附热q 与覆盖度θ无关。
吸附速度va 与压力p 、自由表面（1-θ）成正比，即va=ap(1-θ）,式中a 为吸附速度常数；脱附速度vd 只与已覆盖的表面成正比，即vd=b θ，式中b 为脱附速度常数。吸附达到平衡时，va=ad 。
所以ap(1-θ）= b θ 于是可得ap b ap +=θ ，若令b a /=λ，则p
b p λλθ+= 上式即为Langmuir 等温方程，因为m V V /=θ，故可得p
b p V V m λλ+=/式中，m V 为一定压力下单吸附层的饱和吸附量。上式还可表示为p V V V m m λ1111?+=
工业催化答案完整版标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
第一章催化剂基本知识1、名词解释 （1）活性：催化剂使原料转化的速率，工业生产上常以每单位容积(或质量)催化剂在单位时间内转化原料反应物的数量来表示，如每立方米催化剂在每小时内能使原料转化的千克数。 （2）选择性：目的产物在总产物中的比例，实质上是反应系统中目的反应与副反应间反应速度竞争的表现。 （3）寿命：指催化剂的有效使用期限。 （4）均相催化反应：催化剂与反应物同处于一均匀物相中的催化作用。 （5）氧化还原型机理的催化反应：催化剂与反应物分子间发生单个电子的转移，从而形成活性物种。 （6）络合催化机理的反应：反应物分子与催化剂间配位作用而使反应物分子活化。（7）（额外补充）什么是络合催化剂答：一般是过渡金属络合物、过渡金属有机化合物。 （8）反应途径：反应物发生化学反应生成产物的路径。 （9）催化循环：催化剂参与了反应过程，但经历了几个反应组成的循环过程后，催化剂又恢复到初始态，反应物变成产物，此循环过程为催化循环。
（10）线速度：反应气体在反应条件下，通过催化床层自由体积的的速率。 （11）空白试验：在反应条件下，不填充催化床，通入原料气，检查有无壁效应，是否存在非催化反应。 （12）催化剂颗粒的等价直径：催化剂颗粒是不规则的，如果把催化剂颗粒等效成球体，那么该球体的直径就是等价直径。 （13）接触时间：在反应条件下的反应气体，通过催化剂层中的自由空间所需要的时间。（14）初级离子：内部具有紧密结构的原始粒子。 （15）次级粒子：初级粒子以较弱的附着力聚集而成-----造成固体催化剂的细孔。 2.叙述催化作用的基本特征，并说明催化剂参加反应后为什么会改变反应速度 ①催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。 ②催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置（平衡常数）。 ③催化剂对反应具有选择性。 ④催化剂的寿命。 催化剂之所以能够加速化学反应趋于热力学平衡点，是由于它为反应物分子提供了一条轻易进行的反应途径。 3.从反应途径说明什么是催化循环
工业催化试卷及答案 Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】
一、单项选择题（每小题 1 分，共 10 分） 1．为催化剂提供有效的表面和适宜孔结构的是（） A．活性组分B．载体 C．助剂 D．助催化剂 2．BET等温式属于五种吸附等温线中的类型（） A．I B．II C．III D．IV 3．能给出质子的称为（） A．B酸 B．B碱 C．L酸 D．L碱 4．工业上氧化乙烯制环氧乙烷的催化剂是（） A．Cu/γ-Al 2O 3 B．Ag/α-Al 2 O 3 C．Ag/γ-Al 2O 3 D．Ni/γ-Al 2 O 3 5．所有金属催化剂几乎都是过渡金属，主要是因为它们______（）A．易失去电子 B．易得到电子 C．易强烈吸附反应物D．有着d电子结构 6．X型分子筛最大孔径约为（） A． B． C．D． 7．金属在载体上的细微程度用（） A．分散度表示 B．单层分布表示 C．粒度表示 D．比表面表示 8．Ziegler-Natta催化属于（） A．酸催化 B．金属催化 C．金属氧化物催化 D．络合催化 9．下面属于n型半导体的是（） A．ZnO B．NiO C．Cu 2 O D．CuO 10．将燃料的化学能转化为电能的电化学装置称为（） A．燃料电池 B．蓄电池 C．发电机 D．燃烧反应器 二、填空题（每空 1 分，共 10 分） 11．一种良好的工业实用催化剂，应该具有三方面的要求，即活性、选择性和稳定性。 12．能给出电子对的固体称为L碱。13．对固体表面酸的描述包括酸的类型、酸强度和酸量。 14．吸附的逆过程称为脱附。 15．在分子筛结构中，相邻的四面体由氧桥联结成环。 16．研究金属化学键的理论有能带理论、价键理论和配位场理论。 17．Cu的加入使Ni的d带空穴变少。 18．金属氧化物催化剂中直接承担氧化功能的是晶格氧。 19．三效催化剂中Pt能有效的促进一氧化碳和HC的催化氧化。 20．催化剂的活性随时间的变化分为成熟期、稳定期和衰老期。 三、判断改错，在题后的括号内，正确的打“√”，错误的打“×”并 改正。（每小题 2 分，共 10 分） 21．对于工业催化剂来说,活性越高越好。 (f) 22．有机物的乙酰化要用L酸位催化。（ t ） 23．X型和Y型分子筛的结构是一样的。（ f ） 24．择形催化是分子筛的主要特征。（ t ） 25．金属的禁带宽度很大。（ f ） （） 四、名词解释（每小题 4 分，共 20 分） 26．催化剂 凡能加速化学反应趋向平衡，而在反应前后其化学组成和数量不发生变化的物质。 27．超强酸 是一种酸性比100%硫酸还强的酸。H。＜－ 28．结构敏感反应
、单项选择题（每小题 1分，共10 分） 1.为催化剂提供有效的表面和适宜孔结构的是（ ) A .活性组分 B .载体 C .助剂 D .助催化剂 2 . BET 等温式属于五种吸附等温线中的类型（ ) A . I B . II C . III 3.能给出质子的称为（ ） A . B 酸 B . B 碱 C . L 酸 D . L 碱 4.工业上氧化乙烯制环氧乙烷的催化剂是（ ) A . Cu/ Y AI 2O 3 B . Ag/ a Al 2O 3 C . Ag/ Y AI 2O 3 D . Ni/ 丫Al 2O 3 5.所有金属催化剂几乎都是过渡金属，主要是因为它们 ___________ （） A .易失去电子 B .易得到电子 12 .能给出电子对的固体称为 L 碱。 13 .对固体表面酸的描述包括酸的类型、酸强度和酸量。 14 .吸附的逆过程称为 脱附。 15 .在分子筛结构中，相邻的四面体由氧 _____ 联结成环。 16 .研究金属化学键的理论有 能带理论 、价键理论和配位场理论。 17. Cu 的加入使 Ni 的d 带空穴 变少 。 18 .金属氧化物催化剂中直接承担氧化功能的是 晶格氧 。 19 .三效催化剂中Pt 能有效的促进 一氧化碳 和HC 的催化氧化。 20 .催化剂的活性随时间的变化分为成熟期、稳定期和 衰老期 二、填空题（每空1分，共10分） 11. 一种良好的工业实用催化剂，应该具有三方面的要求，即活性、选择性和稳定性。 26 .催化剂 凡能加速化学反应趋向平衡，而在反应前后其化学组成和数量不发生变化的物质。 C .易强烈吸附反应物 D .有着d 电子结构 6 . X 型分子筛最大孔径约为（ ） A . 0.4 nm B . 0.6 nm C . 0.7 nm D . 0.8 nm 7.金属在载体上的细微程度用（ ） A .分散度表示 B . 单层分布表示 C .粒度表示 D . 比表面表示 & Ziegler-Natta 催化属于( ) A .酸催化 B . 金属催化 C .金属氧化物催化 D . 络合催化 9.下面属于n 型半导体的是（ ） A . ZnO B . NiO 纸 订 装 C . Cu 2O D . CuO 三、判断改错，在题后的括号内，正确的打“V” ，错误的打“x”并 改正。 （每小题2分，共10分） 21 .对于工业催化剂来说，活性越高越好。（f ） 22 .有机物的乙酰化要用 L 酸位催化。（t ） 23 . X 型和Y 型分子筛的结构是一样的。 （f ） 10.将燃料的化学能转化为电能的电化学装置称为（ ） A .燃料电池 B .蓄电池 C .发电机 D .燃烧反应器 24 .择形催化是分子筛的主要特征。 （t ） 25 .金属的禁带宽度很大。 （f ） （） 四、名词解释（每小题 4分，共20分）
工业催化期末复习题标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
第二章催化作用与催化剂 电子型助催化剂的作用：改变主催化剂的电子结构，促进催化活性及选择性。 金属的催化活性与其表面电子授受能力有关。具有空余成键轨道的金属，对电子有强的吸引力，吸附能力的强弱是与催化活性紧密相联的 在合成氨用的铁催化剂中，由于Fe是过渡元素，有空的d轨道可以接受电子，故在Fe-Al2O3中加入K2O后，后者起电子授体作用，把电子传给Fe，使Fe原子的电子密度增加，提高其活性，K2O是电子型的助催化剂 第三章吸附与多相催化 1简述多相催化反应的步骤 包括五个连续的步骤。 (1)反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散； (2)反应物分子在催化剂表面上吸附； (3)被吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化学反应； (4)反应产物自催化剂表面脱附； (5)反应产物离开催化剂表面向催化剂周围的介质扩散。 上述步骤中的第(1)和(5)为反应物、产物的扩散过程。属于传质过程。第(2)、(3)、(4)
步均属于在表面进行的化学过程，与催化剂的表面结构、性质和反应条件有关，也叫做化学动力学过程 2外扩散与内扩散的区别 外扩散：反应物分子从流体体相通过吸附在气、固边界层的静止气膜（或液膜）达到颗粒外表面，或者产物分子从颗粒外表面通过静止层进入流体体相的过程，称为外扩散过程。内扩散：反应物分子从颗粒外表面扩散进入到颗粒孔隙内部，或者产物分子从孔隙内部扩散到颗粒外表面的过程，称为内扩散过程。 为充分发挥催化剂作用，应尽量消除扩散过程的影响 外扩散阻力：气固（或液固）边界的静止层。 消除方法：提高空速 内扩散阻力：催化剂颗粒孔隙内径和长度. 消除方法：减小催化剂颗粒大小，增大催化剂孔隙直径 3解离吸附的Langmuir等温式的推导过程 4物理吸附与化学吸附的区别 物理吸附是表面质点和吸附分子之间的分子力而引起的。具体地是由永久偶极、诱导偶极、色散力等三种范德华引力。物理吸附就好像蒸汽的液化，只是液化发生在固体表面上罢了。分子在发生物理吸附后分子没有发生显着变化。
工业催化参考试卷――1 一、填空 1. 催化剂只能改变化学反应到达平衡的速率_____________而不改变反应的_ _反应的平衡位置 __________。 2. 多相催化剂通常由_______、_______、_______三部分组成。 3. 评价工业催化剂性能好坏的指标有_______、_______、_______、_______、_______等。 4. 在多相催化反应中有_______、_______、_______三类控制步骤。在连串反应中，控制步骤_______总过程速度。当过程处于_______时，催化剂内表面利用率最高。 5. 固体酸表面存在_______和______两类酸性中心；两者的转化条件是_________________。 6. 催化剂表面能量分布的类型有_______、_______、_______三种形式。 7. Langmuir 吸附等温式用于_______，吸附量与压力的关系是_______。 8. 吸附热表征_______。催化活性与吸附热之间的关系_______。 9. 半导体的附加能级有_______和_______两种，N 型半导体的附加能级是_______能级，它使半导体的E f _______，电导率_______。 10. 络合物催化剂由_______和_______两部分组成。 11. 常用的工业催化剂制备方法有_______、_______、_______等。 12. 造成催化剂失活的原因有_______、_______、_______等。 13. 催化剂上的吸附有_______ 和____________两种类型； H2 的吸附常采用_______ ，烯烃的吸附常采用_________。反应物在催化剂上的吸附态决定了催化反应的 _______。 14. 按照助剂的功能，它可以分为_______、_______两类。 15. d 轨道在四面体配位场中能级分裂为_______、_______两组；当电子成对能P<分裂能Δ 时，电子采取_______排布。 16. 影响过渡金属的催化剂活性的因素有_______、______两方面，组成合金可以调节过渡金属催化剂的_______因素。 17. 分子筛催化剂的特点是_______。常用的分子筛催化剂有_______、_______等。 18. 均相催化的优点是_______、_______；但其缺点是_______、_______等。 19. 选择性的定义是________________________，其计算公式是_______________________。 二、画出[PtCl3(CH2=CH2)]―的空间构型及电子结构图,并指出CH2=CH2 活化的原因。 三、（二选一）1.写出CO+O2→CO2 在P 型半导体催化剂上的反应机理。2.试解释N 型半导体催化剂利于 加氢反应。 n—型半导体: 阳离子过剩，阴离子缺位。 例，ZnO中Zn2+ 离子过剩。 为保持电中性，过剩的离子，拉住一个电子形成eZn2＋，在靠近导带附近形成一附加能级。温度升高时，此电子释放出来，成为自由电子，这是ZnO导电的来源。
1、论述催化剂是如何加速反应速率的？ 催化剂可以改变反应路线，降低反应的活化能，使反应物分子中活化能的百分数增大，反应数率加快 2、催化作用有哪些基本特征？ 1) 催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能 加速热力学上无法进行的反应。 2) 催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的 位置（平衡常数）。 3) 催化剂对反应具有选择性。 4) 催化剂的寿命 3、说明催化剂为什么不能改变平衡反应的平衡位置？ 化学平衡是由热力学决定的，DG0=RTlnKP，其中KP为反应的平衡常数，DG0是产物与反应物的标准自由焓之差，是状态函数，只决定于过程的始终态，而与过程无关，催化剂的 存在不影响DG0值，它只能加快达到平衡所需的时间，而不 能移动平衡点 4、具有加氢功能的催化剂往往对脱氢反应也有活性。试给予解释。 根据Kf=K1/K2，催化剂可以以相同的比例加速正、逆反应速率常数。因此，对于可逆反应，能够催化正方向反应的 催化剂，就应该能催化逆方向反应。 5、通常固体催化剂有哪几个部分组成的？ 活性组分、助催化剂、载体 6、试说明催化剂稳定性与寿命的区别与联系。 稳定性：是指催化剂的活性和选择性随时间变化的情况。寿命：是指在工业生产条件下，催化剂的活性能够达到装置生产能力和原料消耗定额的允许使用时间。区别：前者指的是变化情况，后者指的是时间长短。联系：催化剂的稳定性直接影响了其寿命，稳定性好的催化剂的寿命长，稳定 性不好的则短。 7、多相催化反应通常包括哪个连续的步骤？ （1）反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散；（2）反应物分子在催化剂内表面上吸附；（3）吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化 学反应；（4）反应产物自催化剂内表面脱附；（5）反 应产物在孔内扩散并扩散到反应气流中去。 8、试比较物理吸附与化学吸附。 物理吸附是借助分子间力，吸附力弱，吸附热小 （8-20kJ/mol），且是可逆的，无选择性，分子量越大物 理吸附越容易发生。化学吸附化学吸附是借助于化学键力，遵从化学热力学和化学动力学的传统定律，具有选择性特征，化学吸附吸附热大（40-800kJ/mol），一般是不可逆的， 尤其是饱和烃分子的解离吸附。 9、固体表面发生化学吸附的原因是什么？ 发生化学吸附的原因，是由于位于固体表面的原子具有 自由价，这些原子的配位数小于固体内原子的配位数，使得每个表面原子受到一种内向的净作用力，将扩散到其附近的 气体分子吸附形成化学键 10、金属表面上甲烷和氢分子的吸附，只能形成解离型 化学吸附，为什么？ 因为分子氢、烃分子在吸附之前先必须解离，因为很多 这类分子不能直接与金属的“表面自由价”成键，必须先自身解离，成为有自由价的基团，所以只能形成解离理化学吸附。 11、如何判断一个催化反应是存在内、外扩散的控制？ 如果反应物流量的改变对反应物的转化率影响较大，则 存在外扩散控制；如果催化剂的粒径大小的改变对转化率的影响较大，则存在内扩散控制。 12、试叙述固体表面酸中心类型测定方法、以吡啶作 吸附质的IR谱法（1）L酸的红外光谱特征峰：1450cm-1 、1490cm-1 和1610cm -1 （2）B酸的红外光谱特征峰：1540cm-1 13、试叙述固体酸强度测定方法。 （1）胺滴定法：选用一种适合的pKa指示剂（碱），吸附于固体酸表面上，它的颜色将给出该酸的强度（2）气态碱吸附法：当气态碱分子吸附在固体酸位中心时，强酸位 吸附的碱比弱酸位吸附的更牢固，使其脱附也更苦难。当升温排气脱附时，弱吸附的碱将首先排出，故依据不同温度下 排出（脱附）的碱量，可以给出酸强度和酸量。 14、请简要叙述沸石结构的三个层次 第一个结构层次：硅氧四面体和铝氧四面体第二个结构层次：由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥联结成的环第三个结构层次：氧环通过氧桥相互联结，形成具有三维空间的多面体 15、3A、4A和5A分子筛都是型分子筛吗？它们的孔径大小分别为多少？其结构中的阳离子分别是什么？ 是。3A：0.3nm 钾离子；4A：0.4nm 钠离子；5A：0.5nm 钙离子。 16、X型和Y 型分子筛的结构一样吗？它们的区别在哪里？其硅铝比分别是多少？ 不一样。区别在于硅铝比不同。X型Si/Al为1-1.5；Y型Si/Al为1.5-3.0。 17、简述分子筛的主要四种催化作用、（1）酸催化；（2）择形催化；（3）双功能催化；（4）催化氧化 18、分子筛择形催化有哪四种不同形式、（1）反应物的择形催化；（2）产物的择形催化；（3）过渡状态限制的择形催化；（4）分子交通控制的择形催化 19、什么类型的分子筛具有催化氧化性能 TS-1 分子筛；ZSM-5 分子筛 20、依形态结构划分，金属催化剂分别有哪五种类型？ 1）块状金属催化剂；2）分散或负载型金属催化剂；3）合金催化剂； 4）金属互化物催化剂；5）金属簇状物催化剂 21、简述金属催化剂可以发生的四种反应类型。 1）加氢反应；2)氧化反应；3）重整反应；4）氢醛化反应 22、什么是 d 带空穴？它与金属催化剂的化学吸附和催化性能之间的关系式什么？ 金属的 d 带中某些能级未被充满，可看作 d 带中的空穴，称为“d 带空穴”。有 d 带空穴，就能与被吸附的气体分子形成化学吸附键，生成表面中间物种，具有催化性能。 d 带空穴愈多，末配对的 d 电子愈多，对反应分子的化学吸附也愈强。催化剂的作用在于加速反应物之间的电子转移，这就要求催化剂既具有接受电子的能力，又有给出电子的能力。过渡金属的 d 空穴正是具有这种特性，然而对一定的反应，要求催化剂具有一定的 d 空穴，而不是愈多愈好 23、什么是 d 特性百分数？它与金属催化剂的化学吸 附和催化活性有什么关系。 d 特性百分数（d%）：杂化轨道中 d 原子轨道所占的百分数。 d%越大化学吸附能力越强。但从活化分子的能量因素考虑，要求化学吸附既不太强，也不要太弱。吸附太强导致不可逆吸附，吸附太弱则不足以活化反应分子，所以要求d％有一定范围 24、为什么金属催剂都是过渡金属？ 金属催化剂主要是过渡金属，特别是 VIII 族金属。这与金属的结构、表面化学键有关；过渡金属是很好的加氢、脱氢催化剂，H2 很容易在金属表面吸附，吸附反应不会进行到催化剂的体相；一般金属在反应条件下很容易被氧化到体相，不能作为氧化反应催化剂，但贵金属(Pd,Pt, Ag, Au 等)能抗拒氧化，可作为氧化反应催化剂 25、什么是几何对应理论? 要求催化剂原子和反应物分子结构在几何尺寸上接近的理论称之为几何对应理论， 26、金属催化剂为什么大多数制备成负载型催化剂？ 因为金属催化剂尤其是贵金属，价格昂贵，将其分散成微小的颗粒附着在高表面积和大孔隙的的载体上，可以节省用量，增加金属原子暴露于表面的机会。 27、请说明双金属催化剂的主要类型和用途。 第一类，第 VIII 族和 IB 族元素组成的双金属系，如Ni-Cu，Pd-Au 等合金；主要用于烃的氢解，加氢和脱氢等反应；第二类，两种 IB 族元素组成的，如 Ag-Au, Cu-Au 等合金，用于改善部分氧化反应的选择性；第三类，两种 VIII 族元素组成的，如 Pt-Ir, Pt-Fe 等合金，用于增加催化剂活性的稳定性。重整催化剂 Pt-Ir 较之 Pt 的稳定性大大提高，原因： Pt-Ir 形成合金减少表面烧结； Ir 有强的氢解活性，抑制了表面积炭的生成。 28、金属硫化物催化剂的基本用途是什么？ 金属硫化物催化剂，如 Mo、W、Ni、Co、Fe 等的金属硫化物具有加氢、异构、氢解等催化活性，用于油品的加氢精制；加氢脱硫(HDS)、加氢脱氮(HDN)、加氢脱金属(HDM)等过
专科《工业催化》 一、（共50题,共100分） 1. 关于催化剂描述不正确的是 ( ) （2分） A.催化剂量与化学计量方程式无关 B.反应速度通常与催化剂量成正比 C.加速反应但不参加反应者也是催化剂 D.参加反应后催化剂会有变化但很微小 .标准答案：C 2. 工业上用于空气氧化乙烯制环氧乙烷的催化剂中和分别作为( ) （2分） A.主催化剂和助催化剂 B.主催化剂和载体 C.载体和主催化剂 D.助催化剂和主催化剂 .标准答案：B 3. MgO载体是( ) （2分） A.酸性载体 B.两性载体 C.中性载体 D.碱性载体 .标准答案：D 4. 在过渡金属中，下列哪种物质的化学吸附最弱( ) （2分） A.乙烷 B.乙烯 C.乙炔 D.苯 .标准答案：A 5. 孔半径范围在1.5~15nm的孔称为（）（2分） A.微孔 B.中间孔 C.中大孔 D.大孔 .标准答案：B 6. 下列催化剂制备方法中，只能制备低含量金属负载型催化剂的是( ) （2分） A.沉淀法 B.机械混合法 C.离子交换法 D.浸渍法 .标准答案：C 7. B.E.T.方程式的导出是基于( ) （2分） A.化学吸附的多分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来 B.物理吸附的多分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的 C.物理吸附的单分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的 D.物理吸附的多分子层理论，用Freundlich的非理想表面吸附模型推导出来的 .标准答案：B 8. 两种反应物参加的多相催化反应中( ) （2分） A.两种反应物都必须发生化学吸咐 B.至少一种反应物发生化学吸附 C.至少一种反应物发生物理吸附 D.以上都可以 .标准答案：B 9. 在催化剂的煅烧过程中，下列哪种说法不正确( ) （2分） A.失去化学键合的水或二氧化碳 B.不改变孔径分布 C.形成活性相 D.稳定机械性质 .标准答案：B 10. 助催化剂（）（2分） A.本身对某一反应有很好的活性 B.加入的量一般小于催化剂总量的10% C.对载体没有帮助 D.对催化活性组分无影响 .标准答案：B 11. 下列哪种制备方法是控制均匀沉淀的有效方法( ) （2分） A.在金属盐溶液中加NaOH作沉淀剂 B.在金属盐溶液中加尿素作沉淀剂并加热 C.在金属盐溶液中加Na2CO3作沉淀剂 D.在金属盐溶液中加醋酸作沉淀剂 .标准答案：B 12. 在用压汞法测孔结构时( ) （2分） A.样品孔半径越大，所需汞压越大 B.样品孔半径越小，所需汞压越小 C.样品孔半径越大，所需汞压越小 D.样品孔半径与所需汞压无关 .标准答案：C 13. 下列金属催化剂中，加氢反应活性最高的是( ) （2分） A.Pt B.Pd C.Ni D.Cu .标准答案：A 14. 在过渡金属催化加氢催化剂中，一般其“d带空穴”和“d特征百分数”范围在 ( ) （2分） A.0~2，40~50% B.2~4，40~50% C.0~2，80~90% D.2~4，80~90% .标准答案：A
工业催化期末复习题 Revised as of 23 November 2020
第二章催化作用与催化剂 电子型助催化剂的作用：改变主催化剂的电子结构，促进催化活性及选择性。金属的催化活性与其表面电子授受能力有关。具有空余成键轨道的金属，对电子有强的吸引力，吸附能力的强弱是与催化活性紧密相联的 在合成氨用的铁催化剂中，由于Fe是过渡元素，有空的d轨道可以接受电子，故在Fe-Al2O3中加入K2O后，后者起电子授体作用，把电子传给Fe，使Fe原子的电子密度增加，提高其活性，K2O是电子型的助催化剂 第三章吸附与多相催化 1简述多相催化反应的步骤 包括五个连续的步骤。
(1)反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散； (2)反应物分子在催化剂表面上吸附； (3)被吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化学反应； (4)反应产物自催化剂表面脱附； (5)反应产物离开催化剂表面向催化剂周围的介质扩散。 上述步骤中的第(1)和(5)为反应物、产物的扩散过程。属于传质过程。第(2)、(3)、(4)步均属于在表面进行的化学过程，与催化剂的表面结构、性质和反应条件有关，也叫做化学动力学过程 2外扩散与内扩散的区别 外扩散：反应物分子从流体体相通过吸附在气、固边界层的静止气膜（或液膜）达到颗粒外表面，或者产物分子从颗粒外表面通过静止层进入流体体相的过程，称为外扩散过程。 内扩散：反应物分子从颗粒外表面扩散进入到颗粒孔隙内部，或者产物分子从孔隙内部扩散到颗粒外表面的过程，称为内扩散过程。 为充分发挥催化剂作用，应尽量消除扩散过程的影响 外扩散阻力：气固（或液固）边界的静止层。 消除方法：提高空速 内扩散阻力：催化剂颗粒孔隙内径和长度. 消除方法：减小催化剂颗粒大小，增大催化剂孔隙直径 3解离吸附的Langmuir等温式的推导过程
工业催化试卷答案整理 一，催化剂载体的功能？1.提供有效的表面和适宜的孔结构2增强催化剂的机械强度3改善催化剂的传导性4减少活性组分的含量5载体提供附加的活性中心6活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用。 二，工业催化剂的一般要求是什么？1具有高活性和选择性2稳定性好3环境友好和自然界的相容性。 三，络合催化剂有几个关键的基元反应？1配位不饱和与氧化加成反应2穿插反应3，B—氢转移反应4配位体解离和配位体交换反应 四，工业催化剂的制备方法有：沉淀法，浸渍法，混捏法，离子交换法，熔融法等。 常用是沉淀法，浸渍法，混捏法。 五，酶催化的特征为：酶是一种生物催化剂⑴酶具有化学催化的一般特征①不变性，催化剂只能加速催化剂反应的进行，但在反应前后，催化剂本身保持不变②可逆性，催化剂能以相同的效果加速正逆反应的进行，即催化剂只能加速化学平衡的到达，但不能改变化学平衡状态和平衡常数，催化剂只能加速热力学上可以实现的反应③选择性，催化剂能有选择的加速某个反应，从而提高目的产物的收率。⑵酶与一般催化剂比较具有以下特点①催化活性极高，对同一反应酶催化比一般化学催化效率高10～6-10～13倍②极高的催化专一性，酶只能加速一种底物或一些
结构相似的底物的化学反应。③催化反应条件很温和。酶催化可在常温常压和中性PH介质环境下进行。 ㈠催化作用的定义及特征？催化作用：催化剂是一种物质，它能够加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。这种作用称为催化作用。涉及催化剂的反应称为催化反应。催化作用的特征：①催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应，②催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置③催化剂对反应具有选择性④催化剂具有一定的寿命 ㈡催化助剂的种类？催化助剂是催化剂中具有提高催化剂活性、选择性、改善催化剂耐热性、抗毒性、机械强度和寿命等性能的组分。助催化剂本身并无催化活性，但只要在催化剂中添加少量的助催化剂即可显著改善催化剂的性能。 催化助剂有：结构助催化剂，电子助催化剂，晶格缺陷助催化剂，选择性助催化剂，扩散助催化剂等 （三）分子筛催化剂的择形催化特性？1.反应物的择形催化2.产物的择形催化3.过滤状态限制的择形催化4.分子交通控制的择形催化 （四）影响酶催化反应的因素是什么？一、温度对酶促的影响，温度对酶催化作用的影响体现于两个方面1）与一般的化学反应相同，在一定的温度范围内，酶促反应速率随着温度的升高而加快，一般每升高10度，反应速率提高1-2倍2）酶是蛋白质，
催化科学与技术八大领域： 1.多相催化科学与技术 2.均相催化科学与技术(包括负载络合催化, 均相过程多相化). 3.光、电催化科学与技术(光催化与电极催化过程). 4.酶催化科学与技术(酶的结构与性能,酶改性,酶浓集和固定化, 酶的分离和负载以及仿酶催化). 5.催化分离科学与技术(催化蒸馏,催化膜反应,催化萃取) 6.催化材料科学与技术 7.催化剂制造科学与技术(沉淀法,浸渍法,沉淀沉积法,溶胶凝胶 法,超临界反应法, 等离子体法,生物法制酶等). 8.催化剂性能表征和催化研究方法 ?特征：（1）催化剂只能加速热力学上可以进行的反应. （2）只能加速到达反应平衡的时间，不能改变化学平衡位置. （3）催化剂对反应具有选择性 （4）催化剂活性有一定寿命 ?催化剂组成 ①活性组分：提供改变反应历程的组分，多为金属、氧化物、酸碱 ②载体组分：是或活性组分的分散剂、粘合剂、或支撑体。多数为硅和铝 的氧化物 ③助催化剂组分：催化剂的辅助组分，本身没有活性或者活性很低，用于 改善催化剂的各种性能 ?载体功能： ①提供适宜的比表面和孔结构 ②维持催化的形状和机械强度 ③改善催化剂热传导性 ④提高催化剂中活性组分分散度 ⑤提供附加活性中心 ⑥活性组分和载体的溢流现象和强相互作用 活性组分与载体的溢流现象（Spillover）和强相互作用 所谓溢流现象，是指固体催化剂表面的活性中心（原有的活性中心）经吸附产生出一种离子的或者自由基的活性物种，它们迁移到别的活性中心处（次级活性中心）的现象。它们可以化学吸附诱导出新的活性或进行某种化学反应。如果没有原有活性中心，这种次级活性中心不可能产生出有意义的活性物种，这就是溢流现象。它的发生至少两个必要的条件：（A）溢流物种发生的主源；（B）接受新物种的受体，它是次级活性中心。 ?工业催化剂的要求 1、催化剂的活性： 2、催化剂的选择性： 3、催化剂的稳定性 4、环境相容性 催化剂稳定性
第一章催化剂基本知识 1、名词解释 （1）活性:催化剂使原料转化得速率,工业生产上常以每单位容积(或质量)催化剂在单位时间内转化原料反应物得数量来表示,如每立方米催化剂在每小时内能使原料转化得千克数。 （2）选择性:目得产物在总产物中得比例,实质上就是反应系统中目得反应与副反应间反应速度竞争得表现。 （3）寿命:指催化剂得有效使用期限。 （4）均相催化反应:催化剂与反应物同处于一均匀物相中得催化作用。 （5）氧化还原型机理得催化反应:催化剂与反应物分子间发生单个电子得转移,从而形成活性物种。 （6）络合催化机理得反应:反应物分子与催化剂间配位作用而使反应物分子活化。 （7）(额外补充)什么就是络合催化剂？答:一般就是过渡金属络合物、过渡金属有机化合物。 （8）反应途径:反应物发生化学反应生成产物得路径。 （9）催化循环:催化剂参与了反应过程,但经历了几个反应组成得循环过程后,催化剂又恢复到初始态,反应物变成产物,此循环过程为催化循环。 （10）线速度:反应气体在反应条件下,通过催化床层自由体积得得速率。 （11）空白试验:在反应条件下,不填充催化床,通入原料气,检查有无壁效应,就是否存在非催化反应。 （12）催化剂颗粒得等价直径:催化剂颗粒就是不规则得,如果把催化剂颗粒等效成球体,那么该球体得直径就就是等价直径。 （13）接触时间:在反应条件下得反应气体,通过催化剂层中得自由空间所需要得时间。 （14）初级离子:内部具有紧密结构得原始粒子。 （15）次级粒子:初级粒子以较弱得附着力聚集而成-----造成固体催化剂得细孔。 2.叙述催化作用得基本特征,并说明催化剂参加反应后为什么会改变反应速度？ ①催化剂只能加速热力学上可以进行得反应,而不能加速热力学上无法进行得反应。 ②催化剂只能加速反应趋于平衡,而不能改变平衡得位置(平衡常数)。 ③催化剂对反应具有选择性。 ④催化剂得寿命。 催化剂之所以能够加速化学反应趋于热力学平衡点,就是由于它为反应物分子提供了一条轻易进行得反应途径。 3.从反应途径说明什么就是催化循环？ 催化剂就是一种化学物质,她借助于反应物间得相互作用而起催化作用,在完成催化得一次反应后,又恢复到原来得化学状态,因而能循环不断地起催化作用。催化剂暂时得介入反应,在反应物系得始态与终态间架起了新得通道,从
一、单项选择题（每小题1 分，共10 分） 1．为催化剂提供有效的表面和适宜孔结构的是（） A．活性组分B．载体 C．助剂D．助催化剂 2．BET等温式属于五种吸附等温线中的类型（） A．I B．II C．III D．IV 3．能给出质子的称为（） A．B酸B．B碱 C．L酸D．L碱 4．工业上氧化乙烯制环氧乙烷的催化剂是（） A．Cu/γ-Al2O3B．Ag/α-Al2O3 C．Ag/γ-Al2O3D．Ni/γ-Al2O3 5．所有金属催化剂几乎都是过渡金属，主要是因为它们______（）A．易失去电子B．易得到电子 C．易强烈吸附反应物D．有着d电子结构6．X型分子筛最大孔径约为（） A．0.4nm B．0.6nm C．0.7nm D．0.8nm 7．金属在载体上的细微程度用（） A．分散度表示B．单层分布表示 C．粒度表示D．比表面表示8．Ziegler-Natta催化属于（） A．酸催化B．金属催化 C．金属氧化物催化D．络合催化 9．下面属于n型半导体的是（） A．ZnO B．NiO C．Cu2O D．CuO 10．将燃料的化学能转化为电能的电化学装置称为（） A．燃料电池B．蓄电池 C．发电机D．燃烧反应器 二、填空题（每空1 分，共10 分） 11．一种良好的工业实用催化剂，应该具有三方面的要求，即活性、选择性和稳定性。12．能给出电子对的固体称为L碱。 13．对固体表面酸的描述包括酸的类型、酸强度和酸量。 14．吸附的逆过程称为脱附。 15．在分子筛结构中，相邻的四面体由氧桥联结成环。 16．研究金属化学键的理论有能带理论、价键理论和配位场理论。 17．Cu的加入使Ni的d带空穴变少。 18．金属氧化物催化剂中直接承担氧化功能的是晶格氧。
第一章催化剂基本知识1、名词解释 （1）活性：催化剂使原料转化的速率，工业生产上常以每单位容积(或质量)催化剂在单位时间内转化原料反应物的数量来表示，如每立方米催化剂在每小时内能使原料转化的千克数。 （2）选择性：目的产物在总产物中的比例，实质上是反应系统中目的反应与副反应间反应速度竞争的表现。 （3）寿命：指催化剂的有效使用期限。 （4）均相催化反应：催化剂与反应物同处于一均匀物相中的催化作用。 （5）氧化还原型机理的催化反应：催化剂与反应物分子间发生单个电子的转移，从而形成活性物种。 （6）络合催化机理的反应：反应物分子与催化剂间配位作用而使反应物分子活化。 （7）（额外补充）什么是络合催化剂？答：一般是过渡金属络合物、过渡金属有机化合物。 （8）反应途径：反应物发生化学反应生成产物的路径。 （9）催化循环：催化剂参与了反应过程，但经历了几个反应组成的循环过程后，催化剂又恢复到初始态，反应物变成产物，此循环过程为催化循环。 （10）线速度：反应气体在反应条件下，通过催化床层自由体积的的速率。（11）空白试验：在反应条件下，不填充催化床，通入原料气，检查有无壁效应，是否存在非催化反应。
（12）催化剂颗粒的等价直径：催化剂颗粒是不规则的，如果把催化剂颗粒等效成球体，那么该球体的直径就是等价直径。 （13）接触时间：在反应条件下的反应气体，通过催化剂层中的自由空间所需要的时间。 （14）初级离子：内部具有紧密结构的原始粒子。 （15）次级粒子：初级粒子以较弱的附着力聚集而成-----造成固体催化剂的细孔。 2.叙述催化作用的基本特征，并说明催化剂参加反应后为什么会改变反应速度？ ①催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。 ②催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置（平衡常数）。 ③催化剂对反应具有选择性。 ④催化剂的寿命。 催化剂之所以能够加速化学反应趋于热力学平衡点，是由于它为反应物分子提供了一条轻易进行的反应途径。 3.从反应途径说明什么是催化循环？ 催化剂是一种化学物质，他借助于反应物间的相互作用而起催化作用，在完成催化的一次反应后，又恢复到原来的化学状态，因而能循环不断地起催化作用。催化剂暂时的介入反应，在反应物系的始态和终态间架起了新的通道，从而改变了反应的某种不稳定的活性中间络合物，后者再继续反应生成产物和恢复成原来的催化剂。这样不断循环起作用。
江南大学现代远程教育第一阶段练习题 考试科目:《工业催化基础》第一章至第二章（总分100分） 学习中心（教学点）批次：层次： 专业：学号：身份证号： 姓名：得分： 一、填空题（每题2分，共10分） 1、在半导体氧化物上进行的化学吸附中，造成载流子数目减少的吸附为化学吸附，使半导体的电导。 2、造成载流子数目增加的吸附为化学吸附，使半导体的电导。 3、影响吸附质与吸附剂之间化学作用力主要因素有和。 4、物理吸附可以达到吸附；而化学吸附只能为吸附 5、化学吸附按活化能大小又可分为和。 二、选择题（每题2分，共10分） 1、关于催化剂描述不正确的是 ( ) A、催化剂量与化学计量方程式无关 B、反应速度通常与催化剂量成正比 C、加速反应但不参加反应者也是催化剂 D、参加反应后催化剂会有变化但很微小 2、浓硫酸催化甲酸与甲醇的酯化反应是( ) A、液-液多相催化反应 B、酶催化反应 C、液固多相催化反应 D、均相催化反应 3、一般用于填充床的球形催化剂的颗粒直径为（） A、1~20 mm B、2~ 10mm C、20~40mm D、8~14目 4、在Pt-Re/ γ-Al2O3重整催化剂中( ) A、Pt为助催化剂，Re为主催化剂，γ-Al2O3作载体； B、Pt为主催化剂，Re为助催化剂，γ-Al2O3作载体； C、Pt和Re均为主催化剂，γ-Al2O3作载体； D、Pt和Re均为主催化剂，γ-Al2O3作助催化剂 5、γ-Al2O3是( ) A、酸性载体 B、两性载体 C、中性载体 D、碱性载体 三、简答题（每题20分，共80分） 1、论述催化剂是如何加速反应速率的？（20分）
2017安徽中考化学卷及答案 注意事项： 1.化学试卷共三大题16小题，满分60分，化学与物理的笔试时间共120分钟。 2.试卷包括“答题卷”和“试题卷”两部分，试题卷共四页，答题卷共两页。 3.请务必在“答题卷”上答题，在“试题卷”上答题是无效的。 4.考试结束后请将“答题卷”和“试题卷一并交回”。 可能使用相对原子质量: H-1 He-4 O-16 Na-23 C1-35.5 K-39 一、本大题包括10小题，每小题2分，共20分。每小题的四个选项中有一个符合题意。 1. 化学在生产生活中应用广泛，下列过程属于化学变化的是（） A.海水晒盐 B.活性炭净水 C.煤制煤气 D.干冰降雨 2. “珍惜资源，保护环境”是每位公民应尽的义务，下列相关做法错误的是（） A.我国稀土储量世界第一，可以任意开发利用 B.研发秸秆综合利用技术，避免因直接焚烧造成大气污染 C.利用二氧化碳捕捉技术，减少我国二氧化碳引起的“温室效应” D.改造城市排水管网，实现雨水和生活用水的分流与处理 3. 在最新公布中文名称的元素，该元素相关信息如图所示。下列有说法正确的是（） A. 元素符号为uUO B. 原子序数为118 C. 原子的质数为176 D. 相对原子质量为294g 4. 下列实验装置或操作正确的是（） A.加热液体 B.加入固体 C.检查气密性D、收集氧气
5. 生活习惯直接影响人体健康，小明同学一家人的下列饮食习惯科学合理的（） A.小明长期偏食“洋快餐” B.奶不忍浪费，即使食物霉变仍然用 C.妈为了保持身材，只吃蔬菜和水果 D.爸享受运动，大量出汗后常饮用含无机盐的饮料 6. 建立模型是学习化的重要方法，下列有些正确（） 7. 据报道，我国科学家发现一种氦钠化合物(化学式为Na2He)。下列说法正确的是（） A. Na2He中Na为+1 价，He 为-1价 B. Na2He中Na、He元素质量比为2:1 C. Na2He中既含金属元素，又含非金属元素 D.稀有气体很稳定，不与任何物质发生反应 8. 科学家发现，利用催化剂可有效消除室内装修材料释放的甲醛，其反应微观示意图如下。下列有关该反 应的说法正确是（） A.属于置换反应 B.可解决甲醛带来的室内空气污染问题 C.其中甲醛属于氧化物 D.化学方程式为：HCO+O2= CO2+H2O
《化学反应工程》试题及答案
《化学反应工程》试题 一、填空题 1. 质量传递 、 热量传递 、 动量传递 和化学反应 称为三传一反. 2. 物料衡算和能量衡算的一般表达式为 输入-输出=累积 。 3. 着眼组分A 转化率x A 的定义式为 x A =(n A0-n A )/n A0 。 4. 总反应级数不可能大于 3 。 5. 反应速率-r A =kC A C B 的单位为kmol/m 3·h ，速率常数k 的因次为 m 3/kmol ·h 。 6. 反应速率-r A =kC A 的单位为kmol/kg ·h ，速率常数k 的因次为 m 3/kg ·h 。 7. 反应速率2/1A A kC r =-的单位为mol/L ·s ，速率常数k 的因次为 (mol)1/2·L -1/2·s 。 8. 反应速率常数k 与温度T 的关系为2.1010000lg +-=T k ，其活化能为 83.14kJ/mol 。 9. 某反应在500K 时的反应速率常数k 是400K 时的103倍，则600K 时的反应速率常数k 时是 400K 时的 105 倍。 10. 某反应在450℃时的反应速率是400℃时的10
倍，则该反应的活化能为（设浓度不变） 186.3kJ/mol 。 11. 非等分子反应2SO 2+O 2==2SO 3的膨胀因子2 SO δ等于 -0.5 。 12. 非等分子反应N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因子2H δ等于 –2/3 。 13. 反应N 2+3H 2==2NH 3中（2N r -）= 1/3 （2H r -）= 1/2 3NH r 14. 在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为C A0，转化率为x A ，当反应器体 积增大到n 倍时，反应物A 的出口浓度为 C A0(1-x A )n ，转化率为 1-(1-x A )n 。 15. 在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为C A0，转化率为x A ，当反应器体 积增大到n 倍时，反应物A 的出口浓度为 A A x n x )1(11-+-，转化率为A A x n nx )1(1-+。 16. 反应活化能E 越 大 ，反应速率对温度越敏感。 17. 对于特定的活化能，温度越低温度对反应速率的影响越 大 。 18. 某平行反应主副产物分别为P 和S ，选择性