工业催化习题1

习题

1.什么是催化剂？ ...........................6 2.催化作用的四个基本特征是什么？ ...6 3.什么是助催化剂？分为哪几种？ .......6 4.请说明理想的催化剂载体应具备的条件。 ..........................................................6 6物理吸附与化学吸附的特点？ ...........6 7.如何推导简单的Langmiur吸附等温式？以及重要的假设是什么? ................6 8.CO分子的化学吸附都有哪几种可能的吸附态？为什么会存在多种吸附态？...6 9. ZnO和NiO在受热分别会变成什么类型的半导体？为什么？ ..........................6 10. 布朗斯特(Brönsted)酸、碱和路易斯(Lewis)酸、碱的定义是什么？ ...............6 11. 什么是B酸强度和L酸强度？........6 12. 为什么TiO2占主要组分的TiO2-SiO2和SiO2占主要组分的SiO2-TiO2都是酸性催化剂？ ..................................................6 13. 什么是超强酸? .................................6 14. 什么是分子筛？其化学组如何表示？ ..........................................................6 15. 分子筛的结构构型三种层次是什么？ ..........................................................6 16. 分子筛择形催化有哪几种形式？ ...7 17.金属催化剂包括哪几种类型？ .........7 18.什么是金属晶体的费米(Fermi)能级？ ..................................................................7 19.金属价键模型中的 d 特性百分数是什么意思？用什么符号表示？ ..............7 20. 什么是溢流现象？其发生的条件是什么？ ......................................................7 21.造成催化反应结构非敏感性的原因有哪几种？ ..................................................7 22.双金属系中作为合金催化剂主要有哪几类？ ......................................................7 23.半导体主要分为哪几类？ .................7 24.氧化物表面M=O键的成键方式有哪几种？ ......................................................7 25.请说明正常的尖晶石结构？ .............7 26.什么是络合催化剂？络合催化的重要特征是什么？ ..........................................7 27.CO是如何配位活化的？ ...................7 28.什么是三效催化剂？ .........................7 29.什么是燃料电池？ .............................7 30.酶催化有什么特点？ .........................7

31.沉淀法制备催化剂的基本原理和一般步骤是什么？ ......................................... 7 32.如何选择沉淀剂？ ............................ 7 33.晶形沉淀的形成条件是什么？ ......... 7 34.焙烧在催化剂制备过程中的作用是什么？ ......................................................... 8 35.什么是催化剂的活化？其目的是什么？ ......................................................... 8 36.浸渍法的优点是什么？ .................... 8 37.大多数固体催化剂由哪三部分组成？ ................................................................. 8 38.催化剂设计参数的四要素是什么？ . 8 39.对许多涉及氧的反应，氧化物催化剂的活性顺序为？ ..................................... 8 40.载体为什么能延长催化剂的寿命？ . 8 41.什么是空速、堆密度和比孔体积(孔容)？ ........................................................ 8 42.如何消除外扩散限制？ .................... 8 43.什么情况下可以认为已经消除了内扩散的影响？ ............................................. 8 44.对催化剂抗毒性进行评价的方法有哪几种？ ..................................................... 8 45.影响催化剂寿命的因素有哪几种？ . 8 46.催化剂的作用的特征有哪些？催化剂能否改变化学平衡？ ............................. 8 47催化剂如何加快化学反应速度？ ..... 8 48.催化剂的活性、选择性的含义？ ..... 9 49.催化反应的活化能是否与非催化反应的相同？为什么？ ................................. 9 50.催化剂为什么具有寿命？影响催化剂的寿命的因素有哪些？ ......................... 9 51.举例说明催化循环？ ........................ 9 52固体催化剂的组成？各组成的作用？结构型助剂与电子型助剂有何区别？ .. 9 53一个好的工业催化剂应满足哪些条件？ ......................................................... 9 54何为转化率、收率和选择率、如何计算？ ......................................................... 9 55为什么加氢催化剂对脱氢反应也有活性？工业上可逆反应选择的催化剂为什么往往是不相同的？ ............................. 9 56朗格谬尔、BET吸附等温式的假设及用途是什么？ ......................................... 9 57何为控制步骤？研究催化反应控制步骤对选择和改进催化剂有何用途？如何消除内、外扩散影响？ ......................... 9

58表面催化反应包括哪几个步骤？ ..... 9 59.物理吸附和化学吸附的区别和特点分别是什么？吸附强度与催化剂活性的关系 ............................................................. 9 60何谓质子酸和非质子酸？它们的催化作用有何异同？ .................................... 10 61酸度和酸强度的含义？如何测定？区别B 酸和L 酸的实验方法？ .............. 10 62分子筛催化剂有哪些重要特性？其表面酸性是怎样产生的？ ........................ 10 63影响分子筛催化剂的酸度和酸强度的主要因素是什么？改变其酸度和酸强度的方法有哪些？ .................................... 10 64如何判断气固相催化反应是扩散控制，还是动力学控制？ ........................ 10 65工业用合成氨催化剂的组成是什么？说明主催化剂和各助催化剂的作用。 10 66何谓结构敏感性反应？合金的组成与结构及其对催化剂的性能有何影响？ 10 67根据能带理论说明催化剂d带空穴数与吸附性能和催化性能之间的关系。 10 68过渡金属作为催化剂有什么特点？10 69费米能级的意义？半导体与费米能级的关系？改变费米能级的办法？ ........ 10 70如何生成n型半导体和p型半导体？试根据能带结构说明二者的区别， .... 10 71常用的工业催化剂的制备方法有哪些？各自的有缺点及适用场合是什么？ ............................................................... 10 72催化剂失活的原因有哪些？如何避免催化剂失活？ ........................................ 11 74沉淀法制备工业催化剂应如何选择原料、沉淀剂的选择、沉淀条件有什么要求？ ....................................................... 11 75均相络合催化的优缺点？其固相化技术有哪些？............................................ 11 76常见络合催化剂的配位体有哪些？11 1催化剂在人类社会的作用主要表现在哪些方面？............................................ 11 2什么是催化剂、催化作用及催化反应的补偿效应催化剂是如何定义的？ ........ 11 3催化作用的四个基本特征是什么？ . 11 4工业催化剂的组分：活性组分、载体、助催化剂。............................................ 11 5催化剂在工业上的作用功能或者效果有哪些？ ............................................... 12

习题

6 催化剂按反应体系的分类有哪些，有什么特点。 ............................................12 7载体具有哪些功能和作用？ .............12 8代表催化剂性能的重要指标是什么？ ................................................................12 9多相催化反应的过程步骤可分为哪几步？实质上可分为几步？ ....................12 10吸附是如何定义的？ .......................12 11物理吸附与化学吸附的特点？物理吸附与化学吸附的本质不同是什么？ ....12 12为何说Langmuir吸附为理想吸附？其基本假设是什么？ ................................12 13催化剂的比表面测定有哪些实验方法？ ........................................................12 14何为扩散？催化剂颗粒内部存在几种扩散形式？ ............................................12 15催化剂好差的评价（价值）：重要性顺序：选择性＞寿命＞活性 ................12 16工业催化剂着重考虑的问题： .......12 17说明催化剂为什么不能改变平衡反应的平衡位置？ ........................................12 1、固体酸酸性来源和酸中心的形成是怎样的？ ....................................................12 2、固体酸的性质包括哪几方面？ ......13 3、均相酸碱催化机理是怎样的？ ......13 4、碳离子反应规律是什么？ ..............13 5、分子筛催化剂的特点是什么？ ......13 6、试说明金属催化剂的特性？ ..........13 7、试说明金属与载体间的相互作用？ ................................................................13 1.制备一体化、负载型催化剂的方法有哪些？ ........................................................13 2.什么是沸石，它的催化作用特点有哪些？ ........................................................13 3.沉淀一般分哪几个阶段进行，影响因素有哪些？ ................................................13 4.催化剂的成型方法有哪些？ .............13 5. 沉淀法具体有哪些，控制因素有哪些？ ........................................................13 6. 浸渍法具体有哪些，控制因素有哪些？ ........................................................13 1、过渡金属氧化物的电子性质有哪些？ ................................................................13 2、过渡金属氧化物的氧化还原机理是怎样的？ ....................................................13

4、工业催化剂的设计开发包括哪些过程？ ....................................................... 13 6、原料的选择原则是什么？ .............. 13 7、沉淀法和凝胶法有什么特点与不同？ ............................................................... 14 8、浸渍法有何特点？ ......................... 14 9、催化剂失活的原因有哪些？ .......... 14 1.什么是催化剂失活，其分类有哪些？ ............................................................... 14 2.什么是催化剂再生，有何意义？ ..... 14 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

什么是催化剂？ .......................... 14 什么是催化反应？ ...................... 14 催化作用有哪些基本特征 .......... 14 催化剂为什么不会改变化学平衡催化剂为什么能加快反应速度？14

按使用条件下的物态催化剂可分催化剂的组成包括哪几部分？ .. 14 吸附和催化有什么关系。 .......... 14 物理吸附与化学吸附有什么区别。14

20 常见气体在同一金属上化学吸附强弱的顺序如何，气体在金属上吸附强弱与其催化活性有什么关系 .................... 15 21金属氧化物催化剂具有半导性，按半导性可把金属氧化物催化剂分为几种类型的半导体，并叙述各类半导体的特征，纯氧化物掺入杂质后在什么情况下表现为n-型，在什么情况下表现为p-型半导体. .......................................................... 15 22 氧化反应常用具有 p 型半导性的氧化物作为催化剂，加氢反应常用具有__n___型半导性的氧化物作为催化剂。 ....................................................... 15 23 什么是络合催化，按分子轨道理论，说明络合催化的本质（提示，可以Pd2+ 与乙烯C2H4形成 σ- 键为例图示并说明）. ...................................................... 15 24 写出丙烯定向聚合的反应方程式（机理） ....................................................... 15 25 固体催化剂制备包括哪三大步骤？ ............................................................... 15 26 制备固体催化剂母体的方法有哪些？ ....................................................... 15 27 用沉淀法制备催化剂时哪些因素对催化剂的活性都会产生影响，试分别诉述 ........................................................... 15 28 催化剂制备过程中，母体制备好后，为什么要进行煅烧（目的），煅烧过程中会有哪些反应发生？ ........................ 15 29 催化剂活化方式有哪几种？ .......... 15 30 催化剂反应中，不同反应器与所用的催化剂的形状有什么联系？ ................ 15 31 催化剂的形状分类及各种形状的成型方法? .................................................. 15 32 催化剂活性组分选择的方法有哪些? ............................................................... 15 33 催化剂中助剂的作用是什么? ........ 15 34 催化剂中载体的作用是什么? ........ 15 35 催化剂失活的主要原因? ................ 15 36 金属催化剂的毒物主要有哪些，其结构特征是什么 ........................................ 15 37 什么叫积炭，积碳的形态有哪些，原因 ? 防止积碳的方法 ? ...................... 15 38 催化剂的再生中烧炭再生的三个步骤是什么? .............................................. 16 40 催化剂安全使用的条件是什么 ? .. 16

的位置？ ............................................... 14

为几类，各是什么？ ........................... 14

10. 画出物理吸附与化学吸附势能曲线，写出Ea，Ed 与 Qc 之间关系式。

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11. 真实吸附中，吸附热q 与覆盖度 的关系如何，说明产生真实吸附的原因。

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12. 氢在Pt上的吸附有几种状态，分别图示出来 ............................................... 14 13. 一定温度下，有A,B,C三种气体在固体表面上发生竞争吸附，在一定T时，当达吸附平衡时，已知其吸附平衡常数分别为kA，kB，kC， ，吸附平衡压力分别为PA，PB，PC， ，试导出 A， B， C，的表达式 ............................................... 14 17 常见的固体酸催化剂有哪些，写出描写固体酸催化剂酸性强度的函数表达式。 ....................................................... 15 18 分子筛的化学组成与结构单元各是什么?常见的分子筛有几种型号，各是什么? ......................................................... 15 19 常见的金属催化剂是指的元素周期表中的哪些金属元素，其电子结构特征是什么? ................................................. 15

习题

1什么是催化剂？催化剂作用的特征是什么？ ....................................................16 2工业催化剂基本指标是什么？工业催化剂性能要求有哪些？ ........................16 3什么是催化剂的稳定性？什么是催化剂的寿命？ ............................................16 4导致催化剂失活的主要原因有哪些？ ................................................................16 5工业催化剂s，y，a，空时收率？ ...16 6固体催化剂的组成有几部分？各部分的作用？ ................................................16 7扩散控制、动力学控制？提高宏观反应速率措施？ ............................................16 8多孔催化剂的效率因子=？物理意义？ ................................................................16 9 内扩散模型有哪几类？ ....................16 10内扩散效应对复杂反应的影响如何？ ................................................................17 11常用的固体催化剂有哪几类？ .......17 12各类反应常用催化剂有哪些？ .......17 1什么是物理吸附？什么是化学吸附？区别？ ....................................................17 2描述吸附位能曲线。 .........................17 3活化吸附，非活化吸附。 .................17 4定位吸附，非定位吸附。 .................17 5吸附研究的意义是什么？ .................18 6催化吸附的特征是什么？ .................18 7描述吸附等温线的模型有哪些？各有何假定条件？ ........................................18 1 B酸碱，L酸碱的概念。 ...................18 2固体酸强度H。概念。 ......................18 3测定固体酸度与酸强度的方法。 .....18 4固体碱中心的来源有哪些？ .............18 5沸石，分子筛概念？ .........................18 6什么是分子筛的一级结构，二级结构，三级结构？ ............................................18 7分子筛的孔道是如何形成的？ .........18 8八面沸石，丝光沸石，ZSM分子筛的结构特征。 ................................................19 9分子筛的特点有哪些？ .....................19 10分子筛催化理论有哪些？（固体酸，静电场，择形催化） ............................19 11、沸石分子筛的酸、碱催化性能及其调变：分子筛是固体酸、碱催化剂，以离子机理进行催化反应。 ....................19 1 过渡金属的电子特征是什么？ ........19

2 金属电子逸出功、反应物电离势概念。它们相对大小对催化有何影响？ 19 3 金属催化剂的主要形态有哪些？ .... 19 4 为什么过渡金属表现出良好的催化性能？ ....................................................... 19 5 过渡金属能带理论的基本内容是什么？ ....................................................... 19 6 d空穴概念？为什么过渡金属d空穴值与原子价电子结构不一致？ ............ 19 7 过渡金属价键理论的基本内容是什么？d百分概念？................................. 19 8 晶格，晶格常数，晶面符号。 ........ 20 9 晶体缺陷有哪些类型？与催化剂的关系如何？ ............................................... 20 10 多位催化理论基本内容？为什么不同的晶面有不同的催化性能？ ............ 20 11 分散度、结构敏感反应、结构非敏感反应、氢溢流现象概念？.................... 20 12 载体与金属催化组分的作用形式有哪些？ ................................................... 20 13 合金组份是如何影响催化性能的？ ............................................................... 20 1什么是均相络合催化？其优缺点？ . 21 2络合物的价键理论，晶体场理论，配位场理论。 ............................................... 21 3什么是晶体场稳定化能？为什么会出现强场低自旋，旋弱场高自旋？ ........ 21 4描述配位络合催化循环。................. 21 6配位络合催化剂中配体的作用？ ..... 22 8原子簇？其催化特性有哪些？ ......... 22 1过渡金属氧化物的电子特性有哪些？ ............................................................... 22 2什么是本征半导体，n型半导体，p型半导体？ ............................................... 22 3为什么n型或p型半导体的本征半导体比本征半导体更易导电？.................... 22 4一般哪类氧化物是n型半导体，p型半导体？其生成机理？ ........................... 22 5 Ef， 定义？ ..................................... 22 6 杂质对半导体特性的影响是什么。助催化剂的作用原理是什么？ ................ 22 7 什么是施主吸附？受主吸附？ ........ 23 8 什么情况下宜用p-cat，什么情况下宜用n-cat？ .............................................. 23 9 氧化物催化剂的特性有哪些？ ........ 23

10 过渡金属硫化物催化剂的特性和主要应用有哪些？ .................................... 23 1固体催化剂的一般制备方法有哪些？ ............................................................... 23 2负载型催化剂有何优点？负载型催化剂的制备方法有哪些？ ........................ 24 3催化剂常用的活化方法有哪些？焙烧的作用有哪些？ .................................... 24 4、举例说明催化剂制备新技术。 ...... 24 5理想的催化剂。 ................................. 24 6田部浩三假论 ( 符合率90%) ........... 24 1.1、论述催化剂是如何加速反应速率的？ ....................................................... 25 1.2、催化作用有哪些基本特征？ ....... 25 1.3、说明催化剂为什么不能改变平衡反应的平衡位置？ .................................... 25 1.4、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。 ............ 25 2.1、通常固体催化剂有哪几个部分组成的？ 通常估计催化剂由活性组分、载体和助催化剂三个部分组成。 ................ 25 2.2、 在甲烷催化氧化偶联反应研究中， 如果反应物进料为甲烷和氧气， 反应产物经气相色谱分析结果mol % 、 在甲烷催化氧化偶联反应研究中， 如果反应物进料为甲烷和氧气， 反应产物经气相色谱分析结果 组成如下： 组成如下： CH4 20%、 C2H4 30%、 C2H6 20% 、CO2 20% 、CO 10% 。不考虑反应过程中的积碳问 、 、 试计算（ ）甲烷的转化率； （2） 题。试计算（1）甲烷的转化率； ）乙烯的选择性。 （ 乙烯的选择性。 ................................................... 25 2.3、试说明催化剂稳定性与寿命的区别与联系。 、试说明催化剂稳定性与寿命的区别与联系。 .................................... 25 3.1、多相催化反应通常包括哪个连续的步骤？ 、多相催化反应通常包括哪个连续的步骤？............................................ 25 3.2、试比较物理吸附与化学吸附。 、试比较物理吸附与化学吸附。 ................ 25 3.3、固体表面发生化学吸附的原因是什么？表面反应与化学吸附的关系是什么？ 反应与化学吸附的关系是什么？ 、固体表面发生化学吸附的原因是

习题

什么？表面反应与化学吸附的关系是什么 ............................................................25 3.4、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？ 、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？ ........25 3.5、如何判断一个催化反应是存在内、外扩散的控制？ 、如何判断一个催化反应是存在内、外扩散的控制？ ............25 4.1、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 -1 -1 ................................................................25 4.2、试叙述固体酸强度测定方法。 、试叙述固体酸强度测定方法。 ................25 4.3试用二元复合氧化物电价模型判断： 试用二元复合氧化物电价模型判断： 试用二元复合氧化物电价模型判断 (a)TiO2为主要组分，ZrO2为次要组分所形成的二元复合氧化物表面酸性。 ....26 5.1、请简要叙述沸石结构的三个层次 、 ................................................................26 5.2、请按 、请按TiO4四面体画出六元环结构 ....................................................26 5.3、A型、Y型和 、 型 型和ZSM-5型沸石的骨架结构中最大窗孔分别是由几元环组成的，其孔径大小分别为多少？ ................................................................26 5.4、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？ 分子筛都是A型分子筛吗 、 、 和 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？.26 5.5、X型和 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？ 型和Y型分子筛的结构一样吗 、 型和 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？.26 5.6、硅铝型分子筛的晶胞化学组成式的两种表达形式是什么？ 、硅铝型分子筛的晶胞化学组成式的两种表达形式是什么？ ........................................................26 5.7、依形态结构划分，金属催化剂可分为哪几种类型？ 、依形态结构划分，金属催化剂可分为哪几种类型？ ............26

5.8、金属催化剂主要催化哪些类型的反应？ 、金属催化剂主要催化哪些类型的反应？ ................................................... 26 6.1、分别给出分子筛离子交换度、交换容量和残钠量的定义 、分别给出分子筛离子交换度、 + + ................................ 26 6.2、简述分子筛的主要四种催化作用 、 ............................................................... 26 6.3、分子筛择形催化有哪四种不同形式 、 ..................................................... 26 6.4、什么类型的分子筛具有催化氧化性能 、 ..................................................... 26 6.5、请以甲醇与苯反应生产对二甲苯为例说明分子筛催化剂的择形催化原理 、 ............................................................... 26 6.6、以NaY分子筛为例说明用离子交换法制备 酸型和Y分子筛的过程。 、 26 7.1、依形态结构划分，金属催化剂分别有哪五种类型？ 、依形态结构划分，金属催化剂分别有哪五种类型？ ............ 26 7.2、简述金属催化剂可以发生的四种反应类型。 、简述金属催化剂可以发生的四种反应类型。 ................................... 26 7.3、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？ 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？ 、 ............................................................... 26 7.4、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。其在解释金属催化剂性能 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。 、 时的局限性在哪里？这一局限性可由什么理论来解释？请举例说明。 时的局限性在哪里？这一局限性可由什么理论来解释？请举例说明。 ....................................................... 26 7.4、为什么金属催剂都是过渡金属？ 、为什么金属催剂都是过渡金属？ ........ 26 7.5、什么是几何对应理论，又称为什么？来解释什么？ 、什么是几何对应理论，又称为什么？来解释什么？ ................ 26 8.1、金属催化剂为什么大多数制备成负载型催化剂？负载型催化剂中金属分散度的定义是什么？ 、金属催化剂为什么

大多数制备成负载型催化剂？负载型催化剂中金属分散度的定义是什么？ .... 27 8.2、举例说明什么是结构非敏感反应和结构敏感反应。 、举例说明什么是结构非敏感反应和结构敏感反应。 ............ 27 8.3、请说明双金属催化剂的主要类型和用途。 、请说明双金属催化剂的主要类型和用途。............................................ 27 8.4、用实验说明晶格氧是如何参加氧化反应的。 、.......................................... 27 8.5、金属硫化物催化剂的基本用途是什么？ 、金属硫化物催化剂的基本用途是什么？ ................................................... 27 9.1、用自己的话解释诱导契合和群体迁移理论，以说明酶的专一性。 、用自己的话解释诱导契合和群体迁移理论，以说明酶的专一性。 ................................ 27 9.2、用自己的话说说如何制备 pt/Al2O3 催化剂。 、 催化剂。 ........................ 27 9.3、用自己的话说说你对浸渍沉淀法的理解。 、 ............................................. 27 9.4、用自己的话说说你对溶胶-凝聚法制备催化剂的过程。 ................................ 27 9.5、制备催化剂时，沉淀为什么要陈化？ 、制备催化剂时，沉淀为什么要陈化？ ....................................................... 27 1什么是催化剂？ 什么是催化剂？ ... 27 2催化作用的四个基本特征是什么？ 催化作用的四个基本特征是什么？ ........ 27 3.什么是助催化剂？分为哪几种？ 什么是助催化剂？ 什么是助催化剂 分为哪几种？ ................................................... 27 4.请说明理想的催化剂载体应具备的条件。 请说明理想的催化剂载体应具备的条件。 请说明理想的催化剂载体应具备的条件 ................................................... 27 5 多相催化反应的一般步骤？物理过程和 多相催化反应的一般步骤？ 化学过程分别是哪几步？ 化学过程分别是哪几步？ ................................................... 27 6 物理吸附与化学吸附的特点？ 物理吸附与化学吸附的特点？ .................... 27 7.如何推导简单的 Langmiur 吸附等温式？以及重要的假设是什么 如何推导简单的 吸附等温式？以及重要的假设是什么? .................................................. 27

习题

8.CO 分子的化学吸附都有哪几种可能的吸 附态？为什么会存在多种吸附态？ 附态？为什么会存在多种吸附态？ ........................................................28 9. ZnO 和 NiO 在受热分别会变成什么类型 的半导体？为什么？ 的半导体？为什么？ ................................................28 10. 布 朗 斯 特 (Br?nsted) 酸 、 碱 和 路 易斯 (Lewis)酸、碱的定义是什么？ 是什么？ ......................................28 11. 什么是 B 酸强度和 L 酸强度？ 酸强度？ ....................................................28 12. 为什么 TiO2 占主要组分的 TiO2-SiO2 和 SiO2 占主要组分的 SiO2-TiO2 都是酸性催化 剂？ ............28 13. 什么是超强酸 什么是超强酸?......28 14. 什么是分子筛？其化学组如何表示？ 什么是分子筛？其化学组如何表示？ ........................................................28 15. 分子筛的结构构型三种层次是什么？ 分子筛的结构构型三种层次是什么？ ........................................................28 16. 分子筛择形催化有哪几种形式？ 分子筛择形催化有哪几种形式？ ............28 17.金属催化剂包括哪几种类型？ 金属催化剂包括哪几种类型？ 金属催化剂包括哪几种类型 ....................................28 19.金属价键模型中的 d 特性百分数是什 金属价键模型中的 么意思？用什么符号表示？ 么意思？用什么符号表示？ ........................................................28 20. 什么是溢流现象 ？ 其发生的条件是什 什么是溢流现象？ 么？ ............28 21.造成催化反应结构非敏感性的原因有哪 造成催化反应结构非敏感性的原因有哪 几种？ 几种？ ............................28 22.双金属系中作为合金催化剂主要有哪几 双金属系中作为合金催化剂主要有哪几 类？ ..............................................28 23.半导体主要分为哪几类？ 半导体主要分为哪几类？ ....................................28 24.氧化物表面 M=O 键的成键方式有哪几 氧化物表面 种？ ............................28 25.请说明正常的尖晶石结构？ 请说明正常的尖晶石结构 请说明正常的尖晶石结构？ ................................................28

26.什么是络合催化剂？络合催化的重要特 什么是络合催化剂？ 什么是络合催化剂 征是什么？ 征是什么？ ............ 28 27.CO 是如何配位活化的？ 是如何配位活化的？ ........................................... 29 28.什么是三效催化剂？ 什么是三效催化剂？ ................................................... 29 29.什么是燃料电池？ 什么是燃料电池？ ....................................................... 29 30.酶催化有什么特点？ ...................... 29 31.沉淀法制备催化剂的基本原理和一般步 沉淀法制备催化剂的基本原理和一般步 骤是什么？ 骤是什么？ ............ 29 32.如何选择沉淀剂？ 如何选择沉淀剂？ 如何选择沉淀剂 ......................... 29 33.晶形沉淀的形成条件是什么？ 晶形沉淀的形成条件是什么？ 晶形沉淀的形成条件是什么 ................................... 29 34.焙烧在催化剂制备过程中的作用是什 焙烧在催化剂制备过程中的作用是什 么？ ....................................................... 29 35.什么是催化剂的活化？其目的是什么？ 什么是催化剂的活化？ 什么是催化剂的活化 其目的是什么？ .............. 29 36.浸渍法的优点是什么？ 浸渍法的优点是什么？ 浸渍法的优点是什么 ...... 29 37.大多数固体催化剂由哪三部分组成？ 大多数固体催化剂由哪三部分组成？ 29 38.催化剂设计参数的四要素是什么？ 催化剂设计参数的四要素是什么？ .... 29 39.对许多涉及氧的反应，氧化物催化剂的 对许多涉及氧的反应， 对许多涉及氧的反应 活性顺序为？ ..................... 29 41. 什 么 是 空 速 、 堆 密 度 和 比 孔 体 积 ( 孔 容)？ ........................... 29 43.什么情况下可以认为已经消除了内扩散 什么情况下可以认为已经消除了内扩散 的影响？ ..................................... 29 44.对催化剂抗毒性进行评价的方法有哪几 对催化剂抗毒性进行评价的方法有哪几 种？ ............................................. 29 45.影响催化剂寿命的因素有哪几种？ 影响催化剂寿命的因素有哪几种？ 影响催化剂寿命的因素有哪几种 ............ 29 1. 什么是催化剂、催化作用及催化反应的补偿效应。 ....................................... 30

2. 催化剂的基本特性有哪些？ ........... 30 3. 催化剂的组分大体有哪些，各有什么作用。 ................................................... 30 4. 催化剂按反应体系的分类有哪些，有什么特点。............................................ 30 5. Arrhenius方程及表达含义。 ........... 30 6. 怎样估量催化剂的价值。 ............... 30 7.怎样设计制备一种新催化剂？【见第三章】 ....................................................... 30 8.为了使400K进行的某催化反应提高反应速率到10倍，向次体系加入催化剂，若非催化反应的的指前因子是催化反应的10倍，那么催化反应的活化能比非催化反应的降低多少KJ/mol？ ............ 30 1.制备一体化、负载型催化剂的方法有哪些？ ....................................................... 30 2.什么是沸石，它的催化作用特点有哪些？ ....................................................... 30 3.沉淀一般分哪几个阶段进行，影响因素有哪些？ ............................................... 30 4.催化剂的成型方法有哪些？ ............. 30 5. 沉淀法具体有哪些，控制因素有哪些？ ....................................................... 30 6. 浸渍法具体有哪些，控制因素有哪些？ ....................................................... 30 1. 表征催化剂可提供的信息有哪些？30 2. 测算总表面积的一般式及其含义。30 4. 多孔固体的密度与其化学组成、晶相、孔结构有关，请给出理论密度、骨架密度、颗粒密度、堆积密度的含义。【见上文】 ................................................... 30 5. 汞-氦法测定比孔容的原理和步骤。【见上文】............................................ 30 6. BDDT吸附等温线的五种类型和特点。【见上文】............................................ 30 7. 测定颗粒大小和分布的方法有哪些？ ............................................................... 30 8. 氧化物分散于大表面载体可以有四种方式？ ................................................... 30 9. Langmuir和BET方程及含义。 ........ 30 1.什么是催化剂失活，其分类有哪些？ ............................................................... 30

2.什么是催化剂再生，有何意义？ ............................................................... 30

12

3

习题

1.什么是催化剂？

根据IUPAC于1981年提出的定义，催化剂)是一种物质，它能够改变反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化 2.催化作用的四个基本特征是什么？

⑴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； ⑵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)，且催化剂可同时加速正逆反应； ⑶催化剂对反应具有选择性，当反应有一个以上生成多种产物的方向时，催化剂仅加速其中的一种。 ⑷催化剂由正常运转到更换所延续时间（寿命）。

3.什么是助催化剂？分为哪几种？

催化剂中加入的另一种或者多种物质，本身不具活性或活性很小的物质，但能改变催化剂的部分性质，如化学组成、离子价态、酸碱性、表面结构、晶粒大小等，从而使催化剂的活性、选择性、抗毒性或稳定性得以改善。 结构型和电子型两类

4.请说明理想的催化剂载体应具备的条件。

⑴具有能适合反应过程的形状和大小； ⑵有足够的机械强度，能经受反应过程中机械或热的冲击；有足够的抗拉强度，以抵抗催化剂使用过程中逐渐沉积在细孔里的副反应产物(如积碳)或污物而引起的破裂作用； ⑶有足够的比表面，合适的孔结构和吸水率，以便在其表面能均匀地负载活性组分和助催化剂，满足催化反应的需要； ⑷有足够的稳定性以抵抗活性组分、反应物及产物的化学侵蚀，并能经受催化剂的再生处理； ⑸能耐热，并具有合适的导热系数； ⑹不含可使催化剂中毒或副反应增加的物质； ⑺原料易得，制备方便，在制备载体以及制备成催化剂时不会造成环境污染； ⑻能与活性组分发生有益的化学作用；⑼能阻止催化剂失活

5多相催化反应的一般步骤？物理过程和化学过程分别是哪几步？

⑴反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散。⑵反应物分子在催化剂内表面上吸附。⑶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。⑷反应产物自催化剂内表面脱附。⑸反应产物在孔内扩散到反应气流中去

⑴⑸扩散为物理过程；⑵⑶⑷为化学过程 6物理吸附与化学吸附的特点？

物理吸附是借助分子间力，吸附力弱，吸附热小(8～20kJ/mol)，接近于气体的液化热，且是可逆的，无选择性，分子量越大越容易发生，吸附稳定性不高，吸附与解吸速率都很快，可单分子层或多分子层吸附，不需要活化能。

化学吸附与一般的化学反应相似，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，吸附热大(40～800kJ/mol)，吸附很稳定，一般是不可逆的，尤其是饱和烃分子的解离吸附更是如此，吸附是单分子层的，具有饱和性。

7.如何推导简单的Langmiur吸附等温式？以及重要的假设是什么? 两个重要假设： (1) 吸附是单分子层的；

(2) 固体表面是均匀的，被吸附分子之间无相互作用

设：表面覆盖度q = V/Vm 则空白表面为(1 - q )

V 为吸附体积；Vm为吸满单分子层的体积

吸附速率r kp(1 )为 r d kd 脱附速率为

aa

p为被吸附气体的分压，达到平衡时，吸附与脱附速率相等。 kap kp1 k ad k kp

Kp Kp1 Kp 1

8.CO分子的化学吸附都有哪几种可能的吸附态？为什么会存在多种吸附态？ 吸附态：直线型、桥型、多重型、孪生型

CO分子的化学吸附，既有π电子参加，又有孤对电子参加，所以它可以有多种吸附态；可以线形吸附在金属表面，也可以桥式与表面上的两个金属原子桥联，在足够高的温度下，还可以解离成碳原子和氧原子吸附。

9. ZnO和NiO在受热分别会变成什么类型的半导体？为什么？

ZnO受热变成n-型半导体。ZnO受热失去氧，阳离子氧化数降低，直至变成原子态。导电是靠与Zn结合的带负电的电子。

2-NiO受热变成p-型半导体。NiO受热获得氧，阳离子的氧化数升高，导致晶格中O增加，从而产生正离子的缺位，称作正空穴。半导体依靠正空穴传递而导电。

10. 布朗斯特(Brönsted)酸、碱和路易斯(Lewis)酸、碱的定义是什么？ B酸：能够给出质子的都是酸。B碱：能够接受质子的都是碱。 L酸：能够接受电子对的都是酸。L碱：能够给出电子对的都是碱。 11. 什么是B酸强度和L酸强度？

B酸强度，是指给出质子的能力；L酸强度是指接受电子对的能力。

12. 为什么TiO2占主要组分的TiO2-SiO2和SiO2占主要组分的SiO2-TiO2都是酸性催化剂？

SiO2-TiO2复合氧化物中，TiO2为主要成分时，正电荷过剩时，为L酸；SiO2为主要成分时，负电荷过剩，为B酸。 13. 什么是超强酸?

固体酸的强度若超过100%硫酸的强度，则称之为超强酸。（因为100%硫酸的酸强度用Hammett酸强度函数表示时为H0 = －11.9，故固体酸强度H0 < －11.9者谓之固体超强酸或超酸。）

14. 什么是分子筛？其化学组如何表示？

分子筛是结晶型的硅铝酸盐，具有均匀的孔隙结构。分子筛中含有大量的结晶水，加热时可汽化除去，故又称沸石。自然界存在的常称沸石，人工合成的称为分子筛。它们的化学组成可表示为

Mx/n[(AlO2)x (SiO2)y] ZH2O

15. 分子筛的结构构型三种层次是什么？

⑴基本结构单元是硅氧四面体(SiO4)和铝氧四面体(AlO4)。 ⑵ 硅氧四面体和铝氧四面体可通过氧原子(氧桥)联结起来形成环。由四个四

ka

Kkd

da

令： 吸附平衡常数（或吸附系数）

习题

面体形成一个环就叫四元氧环。以此类推有五元氧环、六元氧环，八元氧环，十元氧环和十二元氧环等。窗口氧环的孔口对通过的分子起筛分作用。 ⑶ 各种不同的环通过氧桥相互联接又可形成三维空间的多面体。各种各样的多面体构成中空的笼，笼进一步相互联接形成分子筛。

16. 分子筛择形催化有哪几种形式？

⑴反应物择形催化 （ 当反应混合物中某些能反应的分子因太大而不能扩散进入催化剂孔腔内，只有那些直径小于内孔径的分子才能进入内孔，在催化活性部分进行反应。）

⑵产物的择形催化（当产物混合物中某些分子太大，难于从分子筛催化剂的内孔窗口扩散出来, 就形成了产物的择形选择性。） ⑶过渡态限制的选择性（有些反应，其反应物分子和产物分子都不受催化剂窗口孔径扩散的限制，只是由于需要内孔或笼腔有较大的空间，才能形成相应的过渡态，不然就受到限制使该反应无法进行；相反，有些反应只需要较小空间的过渡态就不受这种限制，这就构成了限制过渡态的择形催化。）

⑷分子交通控制的择形催化（在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.金属催化剂包括哪几种类型？

⑴块状催化剂（如电解银催化剂、融铁催化剂、铂网催化剂等）。 ⑵分散或者负载型的金属催化剂（如Pt-Re/Al2O3重整催化剂, Ni/Al2O3加氢催化剂等）。 ⑶金属互化物催化剂（如LaNi5可催化合成气转化为烃）。 ⑷合金催化剂（如Cu-Ni合金加氢催化剂）。 ⑸金属簇状物催化剂（如烯烃氢醛化制羰基化合物的多核Fe3(CO)12催化剂）

18.什么是金属晶体的费米(Fermi)能级？

电子占用的最高能级称为费米(Fermi)能级(金属的费米能级)

19.金属价键模型中的 d 特性百分数是什么意思？用什么符号表示？

杂化轨道中d原子轨道所占的百分数称为d特性百分数，用符号d%表示。 20. 什么是溢流现象？其发生的条件是什么？

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。

条件：⑴溢流物种发生的主源；⑵接受新物种的受体，它是次级活性中心。 21.造成催化反应结构非敏感性的原因有哪几种？

⑴表面的细微结构掩盖了，造成结构非敏感。这种原因称之为表面再构。 ⑵活性组分晶粒分散度低的（扁平的面）较之高的（顶与棱）更活泼。 ⑶活性部位不是位于表面上的金属原子，而是金属原子与基质相互作用形成的金属烷基物种。

22.双金属系中作为合金催化剂主要有哪几类？

第一类为第VIII族和IB族元素所组成的双金属系，如Ni-Cu、Pd-Au等； 第二类为两种第IB族元素所组成的，如Au-Ag、Cu-Au等； 第三类为两种第VIII族元素所组成的，如Pt-Ir、Pt-Fe等。 23.半导体主要分为哪几类？

本征半导体、n型半导体和p型半导体。

24.氧化物表面M=O键的成键方式有哪几种？

⑴金属Co的eg轨道（即dx2-y2与dz2）与O2的孤对电子形成σ键； ⑵金属Co的eg轨道与O2的π分子轨道形成σ键；

⑶金属Co的t2g轨道（dxy，dxz，dyz）与O2的π*分子轨道形成π键。 25.请说明正常的尖晶石结构？

正常的尖晶石结构，A原子占据正四面体位，B原子占据正八面体位。 26.什么是络合催化剂？络合催化的重要特征是什么？

络合催化剂，是指催化剂在反应过程中对反应物起络合作用，并且使之在配位空间进行催化的过程。

重要特征：是在反应过程中催化剂活性中心与反应体系，始终保持着化学结合(配位络合)。能够通过在配位空间内的空间效应和电子因素以及其他因素对其过程、速率和产物分布等，起选择性调变作用。

27.CO是如何配位活化的？ 通过σ-π键配位活化。经σ-π键合相互作用后, 总的结果可以看成为配位体的孤对电子,σ,π电子(基态)通过金属向配位体自身空π*轨道跃迁(激发态)，分子得到活化。

28.什么是三效催化剂？

三效催化剂普遍采用Pt、Rh、Pd贵金属做活性组分，各组分间有相互协同作用，总体起催化促进作用。在操作条件下可同时将尾气中的CO、HC、NOx净化处理，达到环保要求的限制标准，其构成主要由载体涂层和活性组分所组成，置于汽车尾气催化转化器中。

29.什么是燃料电池？

燃料电池是一种能源转化系统，是将燃料的化学能连续不断的直接转化成电能的电化学装置，又称为电化学发电器。 30.酶催化有什么特点？

619

⑴酶催化效率极高，是非酶催化的10 ～10倍。⑵生物酶催化具有高度的专一性：绝对专一性和相对专一性。一种酶只能催化一种底物进行一种反应，称为绝对专一性；一种酶能够催化一类结构相似的底物进行某种相同类型的反应，称为相对专一性。⑶酶催化的条件较温和，可在常温常压和酸碱度（pH值为5～8，一般在7左右）下进行，可以减少不必要的副反应，如分解、异构、消旋、重排等。

31.沉淀法制备催化剂的基本原理和一般步骤是什么？

沉淀法的基本原理是在含金属盐类的水溶液中，加进沉淀剂，以便生成水合氧化物、碳酸盐的结晶或凝胶。将生成的沉淀物分离、洗涤、干燥、焙烧、成型后，即得催化剂。

32.如何选择沉淀剂？

⑴尽可能使用易分解并含易挥发成分的沉淀剂。常用的有NH3、NH3·H2O、CO2、CO(NH2)2、(NH4)2CO3 ⑵形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤。盐类沉淀剂原则上可以形成晶形沉淀，而碱类沉淀剂都会生成非晶形沉淀；⑶ 沉淀剂的溶解度要大一些；⑷ 形成的沉淀的溶解度要小，沉淀较完全；⑸ 沉淀剂不应造成环境污染。

33.晶形沉淀的形成条件是什么？

⑴开始沉淀时，沉淀剂在不断搅拌下均匀而缓慢的加入，以免发生局部过浓同时也能维持一定的过饱和度。沉淀应在适当稀的热溶液中进行。沉淀完毕待老化、冷却后过滤洗涤；

⑵沉淀应放置老化。沉淀在其形成之后发生的一切不可逆变化称之为老化。这些变化主要是结构变化和组成变化。老化过程中，

习题

细小晶体会溶解并沉积在粗晶体上，从而可以得到颗粒大小较为均匀的粗晶体，同时也导致孔隙结构和表面积的变化。还可以去除杂质。此外刚形成的沉淀不一定具有稳定的结构，还应放置一段时间。

34.焙烧在催化剂制备过程中的作用是什么？

⑴通过热分解除去水和挥发性物质，使催化剂转换成所需的化学成分和化学形态；⑵ 借助固态反应、互溶和再结晶获得一定的晶型、孔径和比表面积等；⑶使微晶烧结，提高机械强度，获得较大孔隙率。

35.什么是催化剂的活化？其目的是什么？

催化剂在制备好以后，往往还要活化；需较高温度的热处理，就是焙烧或在进一步还原、氧化、硫化、羟基化等处理使催化剂转变为活泼态。使钝态催化剂转变为活泼态催化剂的过程就是催化剂的活化。 活化的目的在于使催化剂，特别是催化剂表面形成催化反应所需要的活性结构。

36.浸渍法的优点是什么？

⑴可用已成型的载体（如氧化铝，氧化硅，活性炭，浮石，活性白土等） ⑵负载组份利用率高，用量少（如贵金属） 37.大多数固体催化剂由哪三部分组成？ 活性组分、助剂和载体。

38.催化剂设计参数的四要素是什么？ 活性、选择性、稳定性/寿命、再生性。

39.对许多涉及氧的反应，氧化物催化剂的活性顺序为？

p型半导体氧化物最活泼，绝缘体次之，n型半导体氧化物最差。 40.载体为什么能延长催化剂的寿命？

⑴提高耐热性：一般用耐火材料作为载体。烧结：一定温度下活性组分颗粒接触面上的原子或分子会发生作用，使粒子增大。金属在载体上的分散提高了金属烧结的温度。⑵提高耐毒性：使活性组分高分散；载体可以吸附部分毒物，甚至可以分解部分毒物。⑶提高传热系数：可以防止催化剂床层的过热而导致催化剂活性下降。⑷催化剂活性组分的稳定化：降低某些易升华活性组分如MoO3、Re2O7、P2O5、Te的损失，延长催化剂的寿命。

41.什么是空速、堆密度和比孔体积(孔容)？

停留时间的倒数称为空速；气体空速按反应物气体流量速率计算；液体空速按液体流量速率计算；重量空速按反应物质量流速除以催化剂重量所得比值计算；空速可以用作催化剂活性的指示；体积进料速率，通常基于标准状态或反应器入口条件进行计算。

堆密度ρ堆:用量筒测量催化剂体积V堆=V隙+V孔+V真

比孔体积(孔容)：每克催化剂颗粒内所有孔的体积总和； 42.如何消除外扩散限制？

⑴为了消除内扩散对反应的影响而降低粒径时，会导致温度差升高。同样温度差随反应器直径的增大而迅速升高，所以需要确定适宜的催化剂粒径和反应管直径。⑵应用流动法测定催化剂的活性时，为了避免外扩散的影响，应当使气流处于湍流条件，因为层流会影响外扩散速率。

43.什么情况下可以认为已经消除了内扩散的影响？

当催化剂活性与催化剂粒径大小无关时，可以认为已经消除了内扩散的影响。 44.对催化剂抗毒性进行评价的方法有哪几种？

⑴在原料中加入毒物使催化剂中毒后改用纯净原料，检测催化剂能否恢复活性和选择性； ⑵维持一定活性和选择性，逐渐提高毒物量；

⑶中毒催化剂再生后，检测活性和选择性的恢复程度 45.影响催化剂寿命的因素有哪几种？

(1) 催化剂热稳定性的影响（催化剂在一定温度下，特别是高温下发生熔融和烧结，固相间的化学反应、相变、相分离等导致催化剂活性下降甚至失活。）

(2) 催化剂化学稳定性的影响（在实际反应条件下，催化剂活性组分可能发生流失、或活性组分的结构发生变化从而导致活性下降和失活。）

(3) 催化剂中毒或被污染（催化剂发生结焦积炭污染或中毒。）

(4) 催化剂力学性能的影响 （催化剂发生破碎、磨损，造成催化剂床层压力降增大、传质差等，影响了最终效果。）

46.催化剂的作用的特征有哪些？催化剂能否改变化学平衡？

（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。催化剂能改变化学反应的速率，其自身并不进入反应的产物，在理想的情况下不为反应所改变。但在实际过程中不能无限制的使用，催化剂经过多次使用后会失活。

47催化剂如何加快化学反应速度？

催化剂加快反应速率的原因与温度对反应速率的影响是根本不同的。催化剂可以改变反应的路线，降低反应的活化能，使反应物分子中活化分子的百分数增大，反应速率加快。

催化作用可分为均相催化和非均相催化两种。如果催化剂和反应物同处于气态或液态，即为均相催化。若催化剂为固态物质，反应物是气态或液态时，即称为非均相催化。

在均相催化中，催化剂跟反应物分子或离子通常结合形成不稳定的中间物即活化络合物。这一过程的活化能通常比较低，因此反应速率快，然后中间物又跟另一反应物迅速作用(活化能也较低)生成最终产物，并再生出催化剂。该过程可表示为：

A＋B=AB(慢)A＋C=AC(快)AC＋B=AB＋C(快)

式中A、B为反应物，AB为产物，C为催化剂。

由于反应的途径发生了改变，将一步进行的反应分为两步进行，两步反应的活化能之和也远比一步反应的低。该理论被称为“中间产物理论”。

在非均相催化过程中，催化剂是固体物质，固体催化剂的表面存在一些能吸附反应物分子的特别活跃中心，称为活化中心。反应物在催化剂表面的活性中心形成不稳定的中间化合物，从而降低了原反应的活化能，使反应能迅速进行。催化剂表面积越大，其催化活性越高。因此催化剂通常被做成细颗粒状或将其附载在多孔载体上。许多工业生产中都使用了这种非均相催化剂，如石油裂化，合成氨等，使用大量的金属氧化物固体催化剂。该理论称为“活化中心理论”。

催化剂可以同样程度地加快正、逆反应的速率，不能使化学平衡移动，不能改变反应物的转化率。请注意加快逆反应也就是减慢反应速率，这种催化剂也叫负催化剂！

习题

48.催化剂的活性、选择性的含义？

催化剂的活性，又称催化活性，是指催化剂对反应加速的程度，可以作为衡量催化剂效能大小的标准。催化剂的选择性是使反应向生成某一特定产物的方向进行。转化为目的产物所消耗的某反应物量/某反应转化的总量。

49.催化反应的活化能是否与非催化反应的相同？为什么？

（1）不改变反应热：因为催化剂只是通过改变化学反应历程来降低活化能，而化学反应前后的能量变化是由反应物和产物在反应体系中的相对能位来决定，反应物与产物的结构确定了它们的相对能位，即不改变反应物与生成物的摩尔焓，因此加入催化剂不改变反应热。

（2）降低活化能：因为催化剂通过改变反应历程，使反应沿着一条更容易进行的途径进行。 50.催化剂为什么具有寿命？影响催化剂的寿命的因素有哪些？

指催化剂的有效使用期限，是催化剂的重要性质之一。催化剂在使用过程中，效率会逐渐下降，影响催化过程的进行。例如因催化活性或催化剂选择性下降，以及因催化剂粉碎而引起床层压力降增加等，均导致生产过程的经济效益降低，甚至无法正常运行。

①化学稳定性:化学组成与化学状态稳定，活性组分与助剂不反应与流失； ②耐热稳定性:不烧结、微晶长大和晶相变化； ③抗毒稳定性:抗吸附活性毒物失活；

④机械稳定性:抗磨损率、压碎强度、抗热冲击。决定催化剂使用过程中的破碎和磨损 51.举例说明催化循环？

非缔合活化催化循环定义：在催化反应过程中催化剂以两种明显的价态存在，反应物的活化经由催化剂 与反应物分子间明显的电子转移过程，催化中心的两种价态对于反应物的活化是独立的，这种催化循环称之为非缔合活化催化循环。 举例：氧化亚氮在镍催化剂上的分解反应。

缔合活化催化循环定义：在催化反应过程中催化剂没有价态的变化，反应物分子活化经由催化剂与反 应物配位，形成络合物，再由络合物或其衍生出的活性中间物种进一步反应，生成 产物，并使催化剂复原。反应物分子活化是在络合物配位层中发生的。 举例：固体酸催化剂作用下的乙烯水合反应。

52固体催化剂的组成？各组成的作用？结构型助剂与电子型助剂有何区别？ 主催化剂、共催化剂、助催化剂、载体。

主催化剂是催化剂中产生活性的部分，没有它催化剂就不能产生 催化作用。共催化剂：和祝催化剂同时起催化作用的物质，二者缺一不可。助剂：本身没有活性或活性很低，少量助剂加到催化剂中，与活性组分产生作 用，从而显著改善催化剂的活性和选择性等。载体：载体主要对催化活性组分起机械承载作用，并增加有效催化反应表面、 提供适宜的孔结构；提高催化剂的热稳定性和抗毒能力；减少催化剂用量，降低 成本。

助催化剂分为：结构型助催化剂、电子型、扩散型、毒化型助催化剂。结构型助催化剂通常不影响活性组分的本性，而电子型助催化剂能改变催化剂活性组分的本性，包括结构和化学特性。

53一个好的工业催化剂应满足哪些条件？

（1）高活性：缓和的反应条件。低压、低温、高空速、大处理量；降低装置造价；降低操作费用；提高过程经济性（2）稳定性好：长寿命、使用时间长。活性下降慢；抗烧结、中毒、结焦、污染能力强；降低催化剂费用；提高过程经济性。（3）流体流动：流体的分布、压力降、扩散效应。催化剂利用率和过程控制；流体的分布：均匀、湍流、接近活塞流

反应器与催化剂颗粒直径比5~10；反应器长与催化剂颗粒直径比>50~100（4）压力降：尽可能小。提高催化剂床层空隙 54何为转化率、收率和选择率、如何计算？

转化率：已经转化的物料量占总进料量的比例大小 产率：生成的目的产物量占反应物初始总量的比例 选择性：目的产物占总产物的比例（m%, mol%）

转化为目的产物所消耗的某反应物量/某反应转化的总量为选择性。产率=选择性*转化率

55为什么加氢催化剂对脱氢反应也有活性？工业上可逆反应选择的催化剂为什么往往是不相同的？

因为催化剂的加入不能改变反应常数，即催化剂既能加速正反应又可以加速逆反应，才能使平衡常数保持恒值。所以说为什么加氢催化剂对脱氢反应也有活性。

56朗格谬尔、BET吸附等温式的假设及用途是什么？

朗格谬尔假设：①吸附表面均匀，各吸附中心能量相同；②吸附分子间无相互作用；③单分子层吸附，吸附分子与吸附中心碰撞进行吸附，一个分子只占据一个吸附中心；④在一定条件下，吸附与脱附可建立动态平衡。

BET理论假设：固体表面均匀；吸附脱附不受周围分子影响；由于范德华力，不一定第一层吸满后才发生多层吸附。 57何为控制步骤？研究催化反应控制步骤对选择和改进催化剂有何用途？如何消除内、外扩散影响？ （1）多步反应中，若其中某一步骤的阻力远较其他步骤为大，则该步骤为控制步骤

（3）内扩散消除实验的做法是：在一定催化剂装填量（质量或体积）条件下，改变催化剂颗粒粒径，通过对比不同粒径下的催化剂活性变化来确定内扩散消除与否，即随着粒径减小，活性不再变化，那么活性不再变化所对应的粒径就可以认为没有了内扩散的影响，或者说内扩散效应可以忽略。

58表面催化反应包括哪几个步骤？

（1）反应物由气相主体扩散到催化剂外表面

（2）反应物由催化剂外表面扩散到催化剂内表面 （3）反应物的化学吸附

（4）被吸附的反应物发生化学反应生成产物 （5）产物的解吸

（6）产物由催化剂内表面扩散到催化剂外表面 （7）产物由催化剂外表面扩散到气相主体

其中（1）、（7）步为外扩散，（2）、（6）步为内扩散，（3）、（4）、（5）步为化学动力学过程 59.物理吸附和化学吸附的区别和特点分别是什么？吸附强度与催化剂活性的关系

本质：二者不同在于其作用力不同，前者为范德华力类似于蒸汽的凝聚和气体的液化，后者为化学键力，类似于化学反应，因此吸附形成的吸附物种也不同，而且吸附过程也不同等诸多不同。

习题

60何谓质子酸和非质子酸？它们的催化作用有何异同？ 凡能给出质子的分子或离子叫酸（即质子酸），凡能和质子结合的分子或离子叫碱（即质子碱）。例如HCD、 H2SO4、CH3COOH、HCO-3、NH+4等都能放出质子，它们都是酸。NaOH、NH3、CH3COO-、CO2-3等都能夺取质子，它们都是碱。按照酸碱质子论，酸碱反应是质子转移的反应。 异同：1、酸催化的反应与酸位的性质密切相关，不同类型的反应要求不同酸位性质的催化剂。2、酸催化的反 应与酸强度也有密切关系，不同酸强度的部位可能具有不同的催化活性， 所以不同的反应要求的酸强度范围也不 相同。3、在酸强度适宜的范围内，催化剂活性与酸浓度呈正比关系，即酸度越大，活性越高。

61酸度和酸强度的含义？如何测定？区别B 酸和L 酸的实验方法？ 酸度：指固体酸的单位面积的含酸量。（1）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）用函数H0 表示 （2）测试方法：正丁胺指示剂滴定法测是总酸度和酸强度 气态碱吸附脱附法（NH3，吡啶 等）--程序升温脱附法（TPD）脱附温度越高酸强度越强。 （3）能够接受电子对的物质称为L 酸；能够给出质子的物质称为B 酸。 区别B 酸中心和L 酸中心；用NH3 或吡啶在固体酸表面上吸附的红外光谱可以作出区分。

62分子筛催化剂有哪些重要特性？其表面酸性是怎样产生的？

①具有较高活性；②具有较高选择性，可择形催化；③具有较灵活的调变性；④具有较好的稳定性。（1）特性 ---分子筛的离子交换特性 （2）酸性：一般认为由分子筛重的平衡钠离子直接为质子取代而形成

63影响分子筛催化剂的酸度和酸强度的主要因素是什么？改变其酸度和酸强度的方法有哪些？ 一定硅铝比范围内,硅铝比增加反应活性与稳定性提高

通过调节交换阳离子的类型、数量，可以调节沸石的酸强度与酸浓度，从而改变催化反应的选择性 通过高温焙烧、水热处理、预积碳或中毒处理，可以杀灭分子筛中的强酸中心，从而改变其选择性与稳定性

通过改变反应气氛，如通入少量CO2或水蒸气可提高酸中心浓度 64如何判断气固相催化反应是扩散控制，还是动力学控制？

动力学控制是指反应速度由该反应的速率决定；扩散控制是指反应速度由反应体系的扩散速率决定。

化反应的过程可视为：反应物在催化剂周围发生反应，同时外围的反应物不断向催化剂扩散（因为此处反应物不断被消耗而浓度降低），生成物则不断向外围扩散，此间涉及两个过程，一个是反应，一个是扩散；反应的速度由该反应的最慢步骤决定，一个反应如果反应速度小于反应物（或生成物）的扩散速率，则该反应为动力学控制；反之如果扩散速率小于反应速度，则为扩散控制。

65工业用合成氨催化剂的组成是什么？说明主催化剂和各助催化剂的作用。

.合成氨催化剂Fe-K2O-Al2O3。Fe是主催化剂，K2O是电子助催化剂，Al2O3是结构助催化剂 66何谓结构敏感性反应？合金的组成与结构及其对催化剂的性能有何影响？

是指：用金属或合金为催化剂时，在反应中同时涉及几个相邻的催化剂表面原子。此时，催化剂表面的构造、金属的性质、分散度及合金化的结果，对催化活性有显著的影响。

67根据能带理论说明催化剂d带空穴数与吸附性能和催化性能之间的关系。

能带理论表明，当d带空穴≈反应物分子所需电子转移配位数时产生的化学吸附为中等，这种吸附可以给出较高的催化活性。如果d带空穴数大于所需电子转移数时，可利用合金中电子数来调节，即加入IB元素，这些元素中的s电子可转移到金属的d带空穴中，使金属催化剂的d带空穴数降低，以便与电子转移数相当。

68过渡金属作为催化剂有什么特点？

①过渡金属氧化物中的金属阳离子的d电子层容易失去电子或夺取电子，具有较强的氧化还原性能。 ②过渡金属氧化物具有半导体性质。

③过渡金属氧化物中金属离子的内层价轨道与外来轨道可以发生劈裂。

④过渡金属氧化物与过渡金属都可作为氧化还原反应催化剂，而前者由于其耐热性、抗毒性强，而且具有光敏、热敏、杂质敏感性，更有利于催化剂性能调变，因此应用更加广泛。

69费米能级的意义？半导体与费米能级的关系？改变费米能级的办法？

费米能级对半导体的意义其实就是电子的分割面，其大小可用来衡量半导体给出电子的难易。对n型半导体加入施主型杂质，可使费米能级升高，逸出功降低，电导率变大。相反，向n型半导体中加入受主杂质，可使费米能级降低，逸出功增加电导率变小。对p型半导体，当加入施主型杂质，可使费米能级升高，逸出功降低，电导率变小。向p型半导体中加入受主杂质，可使费米能级降低，逸出功增加，电导率变大。由于空穴率增加，电导率上升。从费米能级到导带顶之间的能量就是逸出功。

70如何生成n型半导体和p型半导体？试根据能带结构说明二者的区别，

n型半导体：含有过量金属原子的非化学计量化合物可生成n型半导体；用高价离子取代晶格中的正离子可生成n型半导体：通过向氧化物晶格间隙参入电负性小的杂质原子，可生成n型半导体。p型半导体的生成：⑴氧化物中正离子缺位的非化学计量化合物； ⑵用低价正离子取代晶格中正离子；⑶向晶格中掺入电负性较大的杂质原子。

区别：p型半导体有利于氧的吸附，有利于深度氧化反应，是活泼的氧化催化剂；n型半导体不利于氧的吸附，可用于加氢、脱氢及选择性氧化反应。在施主能级上的自由电子，很容易激发到导带中，产生自由电子导电。这种半导体称为n型半导体。反之，如果出现的杂质能级靠近满带上部，称为受主能级。在受主能级上有空穴存在，很容易接受满带中跃迁的电子看，使满带产生正电空穴，并进行空穴导电这种半导体称为p型半导体。

71常用的工业催化剂的制备方法有哪些？各自的有缺点及适用场合是什么？ （1）沉淀法：常用方法，可制备多组分催化剂 影响因素：1)沉淀剂、金属盐的性质

2)沉淀反应条件：沉淀剂与金属盐的浓度、pH、温度、加料顺序、搅拌速度、沉淀物的生成速度、沉淀时间、洗涤与干燥方法等

（2）浸渍法：制备负载型催化剂的常用方法

过量溶液浸渍法、等体积浸渍、多次浸渍、蒸汽相浸渍

（3）热分解法(or固相反应法)：采用可加热分解的盐类:硝酸盐、碳酸盐、草酸盐等 1)原料的影响(碱土金属的硝酸盐只能得到亚硝酸盐) 2)热分解条件对分解产物的影响：分解温度↑与分解时间↑→粒度↑ （4）熔融法

（5）还原法：多用于金属氧化物的制备

习题

72催化剂失活的原因有哪些？如何避免催化剂失活？ 三个方面：化学的原因（中毒、结焦） 受热（高温烧结）

机械的原因(粉化、流失)

氧化烧炭法 是工业催化剂在积炭失活后普遍采用的 一种再生方法，主要反应为： 通过将催化剂孔隙中的含炭沉积物氧化为一氧化碳和 二氧化碳除去，可恢复催化活性。 吹扫法 可逆性中毒 的再生方法 不很严重的积炭有机副产物、机械粉尘和杂质堵塞催化 剂细孔或覆盖了催化剂表面活性中心，可以在原位用吹 扫法加以除去 毒物的解吸再生法就原理而言，因为有些毒物在金属上的吸 附是可逆的。所以只要通过减少或除去原料气中的毒物浓度， 就应该有可能使中毒催化剂上的毒物解吸除去。

73如何避免催化剂中毒？

催化的关键在于催化剂的表面能够吸附反应物，令反应物在它的表面上进行反应，再把产物解吸，如果有杂质能够极强地附着在催化剂表面，导致催化剂不能吸附反应物，甚至与催化剂发生化学反应，令催化剂失活，这时就称催化剂中毒了。

74沉淀法制备工业催化剂应如何选择原料、沉淀剂的选择、沉淀条件有什么要求？ 沉淀过程和沉淀剂的选择：沉淀物的形成包括两个过程：晶核的生成和晶核的长大

常用的沉淀剂：生产中常用的沉淀剂有：碱类（NH3·H2O、 NaOH、KOH）；碳酸盐（Na2CO3、(NH4)2CO3、CO2）；有机酸（乙酸、草酸）等。其中最常用的是NH3·H2O 和(NH4)2CO3。

因为铵盐在洗涤和热处理时容易除去，一般不会遗留在催化剂中，为制备高纯度的催化剂创造了条件。而NaOH、KOH常会留下Na+、K+在沉淀中，尤其是KOH价格较贵，故一般不使用。CO2溶解度小，也不常用。有机酸价格昂贵，只在必要时使用。

沉淀条件的选择：浓度，温度，ph值，加料顺序，搅拌。

均匀沉淀法与共沉淀法：均匀沉淀法;首先使待沉淀溶液与沉淀剂母体充分混合，造成一个均匀的体系，然后调节温度，使沉淀剂母体加热分解，转化为沉淀剂，从而使金属离子产生均匀沉淀 ；共沉淀法：将含有两种以上金属离子的混合溶液与一种沉淀剂作用，同时形成含有几种金属组分的沉淀物，称为共沉淀法。利用共沉淀的方法可以制备多组分催化剂，这是工业生产中常用的方法之一。

75均相络合催化的优缺点？其固相化技术有哪些？

均相催化具有催化活性高、选择性好和反应条件缓和等优点，缺点：分离困难，腐蚀性，催化剂的热稳定性差，催化剂的成本高。技术：浸渍法，化学键合法

76常见络合催化剂的配位体有哪些？

配位体通常是含有孤对电子的离子或中性分子，包括如下一些物质： ⑴卤素配位体：Cl-、Br-、I-、F-；

⑵含氧配位体：H2O、OH-，H2O配位体由氧提供孤对电子； ⑶含氮配位体：NH3，由氮提供孤对电子； ⑷含磷配位体：PR3，磷提供孤对电子；

⑸含碳配位体：CN-、CO等，其中CO由碳提供孤对电子；

另一种配位体是只含有一个电子的自由基，如H·，烷基（C2H5·）等。 77什么是络合催化？络合催化的特征是什么？举例说明典型的络合催化工艺。

络合催化是指催化剂在反应过程中对反应物起络合作用，并且使之在配位空间进行催化的过程，故又称为配位催化 特征：在反应过程中，催化剂活性中心与反应体系始终保持着化学结合（配位络合） 。

1催化剂在人类社会的作用主要表现在哪些方面？ 更新原料路线，采用更廉价的原料； 革新工艺流程，促进工艺过程开发； 缓和工艺操作条件，达到节能的目的；

开发新产品，提高产品的效率，改善产品质量；

消除环境污染或开发从原料到产品的整个化工过程。

2什么是催化剂、催化作用及催化反应的补偿效应催化剂是如何定义的？

催化剂是一类能够改变化学反应的速度，不改变热力学平衡，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应速度的现象。补偿效应:在用不同方法制备的催化剂上，研究一个给定的催化反应时，用Arrhenius方程表示反应速率常数时，不同催化剂的指前因子A和活化能E是以彼此补偿的方式变化的，导致不同的催化剂在相同的温度和压力下的反应速率常数（或反应速率）为恒值。

3催化作用的四个基本特征是什么？

⑴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； ⑵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)，且催化剂可同时加速正逆反应； ⑶催化剂对反应具有选择性，当反应有一个以上生成多种产物的方向时，催化剂仅加速其中的一种。 ⑷催化剂由正常运转到更换所延续时间（寿命）。

4工业催化剂的组分：活性组分、载体、助催化剂。

（1）活性组分是催化剂的主要成分，它是催化剂设计的第一步，没有它，催化反应几乎不发生。其类别主要有三：即导体、半导体和绝缘体。

（2）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。 载体的功能：

①提供有效的表面和适宜的孔结构（维持活性组分高度分散是载体最重要的功能之一）；

②增强催化剂的机械强度（是指抗磨损、抗冲击、抗重力、抗压、和适应温度、相变的能力），使催化剂具有一定的形状； 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；

（3）助催化剂:催化剂中加入的另一种或者多种物质，本身不具活性或活性很小的物质，但能改变催化剂的部分性质(如催化剂的化学组成、化学结构、离子价态、酸碱性、晶格结构、表面构造、孔结构、分散状态、机械强度等)从而使催化剂的活性、选择性、抗毒性或稳定性得以改善。其作用是：① 帮助载体，控制载体的稳定性，控制不希望有的活性，② 帮助活性组分，可能是结

习题

构的或电子的，③ 助抗中毒。

助催化剂的分类: 结构型和电子型

结构型助催化剂的作用——提高活性组分的分散性和热稳定性

——与活性组分生成高熔点的化合物或固熔体而达到热稳定 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： 促进载体功能

5催化剂在工业上的作用功能或者效果有哪些？

1）由过去常常使用的一种原料，可以改变为多种原料。 2）使得原来难以在工业上实现的过程得以实现。 3）原来无法生产的过程，可以实现生产。 4）原来需要多步完成的，变为一步完成。

5）由原来产品质量低，能耗大，变为生产成本低，质量高。如催化裂化。

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。 6 催化剂按反应体系的分类有哪些，有什么特点。 1.按催化反应体系物象的均一性分类：（1）均相催化（2）多相催化 (3)酶催化。 2.按催化剂的作用机理分类：（1）氧化还原（2）酸碱催化（3）配位催化。 3.按催化反应类别分类：按均一性分类的各种催化的特点：（1）均相催化——反应机理易于研究，但工业化难，催化剂的回收也难。（2）多相催化—— 催化剂与反应物有相界隔开，易于工业化，但难于确定反应机理。(3)酶催化——兼有均相催化和多相催化的特点，活性和选择性都很高。

7载体具有哪些功能和作用？

①分散作用，增大表面积，分散活性组分；②稳定化作用，防止活性组分熔化或者再结晶；③支撑作用，使催化剂具备一定机械强度，不易破损；④传热和稀释作用，能及时移走热量，提高热稳定性；⑤助催化作用，某些载体能对活性组分发生诱导作用，协助活性组分发生催化作用。

8代表催化剂性能的重要指标是什么？

催化剂的反应性能是评价催化剂好坏的主要指标，主要包括催化剂的活性、选择性和稳定性。 催化剂的活性：指催化剂能加快化学反应的反应速度的程度 催化剂的选择性：使反应向生成某一特定产物的方向进行。

催化剂的稳定性：是指在使用条件下，催化剂具有稳定活性的周期 9多相催化反应的过程步骤可分为哪几步？实质上可分为几步？

⑴反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散。⑵反应物分子在催化剂内表面上吸附。⑶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。⑷反应产物自催化剂内表面脱附。⑸反应产物在孔内扩散到反应气流中去

⑴⑸扩散为物理过程；⑵⑶⑷为化学过程 10吸附是如何定义的？

吸附是指气体在固体表面富集的现象。

11物理吸附与化学吸附的特点？物理吸附与化学吸附的本质不同是什么？

物理吸附是借助分子间力，吸附力弱，吸附热小(8～20kJ/mol)，接近于气体的液化热，且是可逆的，无选择性，分子量越大越容易发生，吸附稳定性不高，吸附与解吸速率都很快，可单分子层或多分子层吸附，不需要活化能。

化学吸附与一般的化学反应相似，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，吸附热大(40～800kJ/mol)，吸附很稳定，一般是不可逆的，尤其是饱和烃分子的解离吸附更是如此，吸附是单分子层的，具有饱和性。

吸附分为物理吸附和化学吸附。二者不同在于其作用力不同，前者为范德华力，后者为化学键力 12为何说Langmuir吸附为理想吸附？其基本假设是什么？

模型假设：①吸附表面均匀，各吸附中心能量相同；②吸附分子间无相互作用；③单分子层吸附，吸附分子与吸附中心碰撞进行吸附，一个分子只占据一个吸附中心；④在一定条件下，吸附与脱附可建立动态平衡。

13催化剂的比表面测定有哪些实验方法？ 低温氮吸附容量法、重量法、色谱法

14何为扩散？催化剂颗粒内部存在几种扩散形式？

扩散：物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象。 催化剂颗粒内部可分为：微孔扩散、过渡区扩散、构型扩散以及表面扩散 15催化剂好差的评价（价值）：重要性顺序：选择性＞寿命＞活性 (1) 催化剂的活性(2) 催化剂的选择性(3) 催化剂的寿命，可以分为三个部分，成熟期，稳定期和衰老期。(4) 催化剂的价格(5) 催化剂的稳定性

16工业催化剂着重考虑的问题：

活性(包括选择性)（2）稳定性（3）流体流动性（4）机械性质 17说明催化剂为什么不能改变平衡反应的平衡位置？

对于给定的反应，在已知条件下，其催化和非催化过程的-△Gr值是相同的，即Kf值是相同的，所以平衡位置没有改变。

另一种答案：化学平衡是由热力学决定的，

G RTlnkp

，其中

kp

为反应的平衡常数， G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 G值，它只能加速达到平衡所需的时间，而不能移动平衡点。

1、固体酸酸性来源和酸中心的形成是怎样的？

①结构不同，在相同的配位数情况下，以不同的价态的原子取代，产生电荷不平衡而产生的；同样当价态相同而配位数不同，会使其结构不平衡，产生酸性。

②对于金属盐类，当含有少结构量水时，金属离子对H2O极化作用，会产生Ｂ酸中心。

习题

2、固体酸的性质包括哪几方面？ 1）酸中心的类型

通常与催化剂作用相关多为B酸和L酸。 2）酸中心的浓度（酸中心的数目）

酸中心的浓度又称酸量。是指单位催化剂表面或单位催化剂质量所含酸中心的数目的多少。 3）酸中心强度

酸中心强度又称酸强度。是指给出质子（ B酸）或者接受电子对（ L酸）能力的强弱。 3、均相酸碱催化机理是怎样的？

均相酸碱催化反应机理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碳离子中间物种，这些中间物种与另一反应物作用（或者本身分解），生成产物并释放出催化剂（H+或OH-），构成酸碱催化循环。

4、碳离子反应规律是什么？

酸碱催化剂对许多烃类分子具有催化活性。酸性催化剂可以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，循正碳离子反应机理进行催化转化；而碱性催化剂进攻烃类分子后，往往夺取质子或给烃类分子施放电子对，使反应按负碳离子反应机理进行。

5、分子筛催化剂的特点是什么？ ①具有较高活性；

②具有较高选择性，可择形催化； ③具有较灵活的调变性； ④具有较好的稳定性。

6、试说明金属催化剂的特性？

金属催化剂通常是以金属晶体的形式存在，而且具有多种晶体结构，由此也为化学吸附提供多种吸附中心，同时由于这些中心相互靠近，有利于被吸附物种相互作用而进行反应，这也是金属催化剂的优点，但同时也是它的缺陷，由于吸附中心的多样性，也就造成竞争反应的同时发生，降低了金属催化剂的选择性。另外金属催化剂的另一重要特性是对双原子分子，容易进行解离吸附，从而进行各类反应。

7、试说明金属与载体间的相互作用？

金属与载体之间的相互作用，实质上是金属与载体之间发生了电子的转移。

金属与载体间的相互作用通常为三种类型：一是金属颗粒和载体的接触位置处在界面部位处，则分散了的金属可保持阳离子的性质；二是分散了的金属原子熔于氧化物载体的晶格结构中或与载体形成混合氧化物；三是金属颗粒表面被来自载体氧化物涂释。正是由于金属－载体的相互作用，结果使得电子流体在二者之间转移，出现电荷的位移。金属与载体之间的相互作用，使得催化过程发生了变化。

a.改变了气体的吸附性质； b.改变了催化剂的催化性能；

1.制备一体化、负载型催化剂的方法有哪些？

一体化催化剂 ：沉淀法 ，Sol-gel法 ，微乳液法 ，熔融法， 混合法 。负载型催化剂 ：浸渍法 ，离子交换法 ，沉积沉淀法。

2.什么是沸石，它的催化作用特点有哪些？

沸石由SiO2，Al2O3和碱金属组成的硅酸盐矿物，常指： Na2O+Al2O3+SiO2的复合结晶氧化物（复盐）。它的催化作用特点有：择形作用，离子交换性，表面酸碱性和静电场效应。

3.沉淀一般分哪几个阶段进行，影响因素有哪些？

分三个阶段：过饱和，成核，长大。影响因素有浓度、温度，Ph值，加料方式和搅拌强度。 4.催化剂的成型方法有哪些？

压片成型，挤条成型，油中成型，喷雾成型，转动成型 5. 沉淀法具体有哪些，控制因素有哪些？

具体有：单组份沉淀法，多组分沉淀法，均匀沉淀法和导晶沉淀法。 6. 浸渍法具体有哪些，控制因素有哪些？

（1）过量浸渍法（2）等体积浸渍法（3）多次浸渍法（4）浸渍沉淀法（5）蒸气浸渍法。影响因素：浸渍时间，浸渍浓度。 1、过渡金属氧化物的电子性质有哪些？

①过渡金属氧化物中的金属阳离子的d电子层容易失去电子或夺取电子，具有较强的氧化还原性能。 ②过渡金属氧化物具有半导体性质。

③过渡金属氧化物中金属离子的内层价轨道与外来轨道可以发生劈裂。

④过渡金属氧化物与过渡金属都可作为氧化还原反应催化剂，而前者由于其耐热性、抗毒性强，而且具有光敏、热敏、杂质敏感性，更有利于催化剂性能调变，因此应用更加广泛。

2、过渡金属氧化物的氧化还原机理是怎样的？

过渡金属氧化物催化剂在催化氧化反应过程当中，特别是对烃类氧化反应中，反应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应中消耗的晶格氧。其氧化还原过程为：图（P135）

4、工业催化剂的设计开发包括哪些过程？

1） 探索阶段、2）模拟放大阶段、3）工业生产阶段 6、原料的选择原则是什么？ 原料：（1）符合产品的性能要求；

（2）所含的杂质容易去除，或限定在某个范围； （3）容易获得，价格便宜，易于加工；

（4）对环境不存在污染或经处理能除去污染。

习题

7、沉淀法和凝胶法有什么特点与不同？

特点：凝胶法与沉淀法的优点为：①有利于杂质的去除；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，有利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。

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，均匀度不易保证；③ 制造工艺流程较长，而且复杂，生产费用大。

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。 8、浸渍法有何特点？

①它可以采用已经成型的外形与大小的载体，无需再进行以后的催化剂成型操作；

②浸渍法能够将一种或几种活性组分负载在载体上，活性组分都分布在载体表面上，活性组分利用率较高，用量少，这对于贵重金属意义重大；

③载体的结构基本决定了所制备的催化剂的孔结构与比表面大小。则可选择具有合适的结构和比表面的载体，以提供适合催化剂所需的各种机械与物理性能。

9、催化剂失活的原因有哪些？

1）相组成的变化、2）烧结、3）流失、4）中毒、5）积炭（结焦）

1.什么是催化剂失活，其分类有哪些？

在恒定反应条件下，进行的催化反应的活性和选择性，随着运行的时间而下降的现象，称为催化剂的失活（Deactivation）或衰变（Decay）。催化剂的失活是一个复杂的物理和化学过程，通常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。

2.什么是催化剂再生，有何意义？

催化剂的再生：指催化剂经使用后活性和选择性下降到一定程度，通过适当的处理使其活性或选择性，甚至机械强度得到恢复的一种操作过程。它是延长催化剂的使用寿命，降低生产成本的一种重要手段。失活催化剂再生的意义：（1）经济效益（2）生产需要（3）社会效益及环境效益。

1. 什么是催化剂？

催化剂是一种能够改变化学速度，却不改变化学反应热力学平衡位置，本身在化学反应中不被明显的消耗的化学物质。 2. 什么是催化反应？

涉及催化剂的反应称为催化反应。 3. 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，而不能改变平衡位置。 3) 催化剂对反应具有选择性 4) 催化剂的寿命 4. 催化剂为什么不会改变化学平衡的位置？

催化剂为反应物分子提供了一条容易进行的反应途径，不论有无催化剂参加，反应初态和终态的焓值不变。故催化剂不影响平衡位置。

5. 催化剂为什么能加快反应速度？

催化剂的作用是降低反应所需的活化能，增加活化分子数目，使单位时间内反应的分子数增多，因而加快了反应速率。 6. 按使用条件下的物态催化剂可分为几类，各是什么？ 可以分为均相催化剂、多相催化剂和生物催化剂 7. 催化剂的组成包括哪几部分？ 包括活性组分、载体、助催化剂 8. 吸附和催化有什么关系。

多相催化过程或气固催化过程，是气体（液体）反应物在固体催化剂表面上进行的。吸附是反应的必经步骤，因此吸附与催化的关系非常密切。

9. 物理吸附与化学吸附有什么区别。

物理吸附是借助分子间力，吸附力弱，吸附热小，且是可逆的，无选择性，分子量越大越容易发生。化学吸附与一般的化学反应相似是借助化学键力，遵从化学热力学和化学动力学的传统定律，具有选择性，吸附热大，一般是不可逆的，尤其是饱和烃分子的解离吸附，吸附的发生需要活化能，化学吸附是反应分子活化的关键一步，化学吸附为单分子层吸附，具有饱和性。

10. 画出物理吸附与化学吸附势能曲线，写出Ea，Ed 与 Qc 之间关系式。 11. 真实吸附中，吸附热q 与覆盖度 的关系如何，说明产生真实吸附的原因。 12. 氢在Pt上的吸附有几种状态，分别图示出来

13. 一定温度下，有A,B,C三种气体在固体表面上发生竞争吸附，在一定T时，当达吸附平衡时，已知其吸附平衡常数分别为kA，kB，kC， ，吸附平衡压力分别为PA，PB，PC， ，试导出 A， B， C，的表达式

A + S A – S (1)

B + S B – S (2) C + S C – S (3) 对A 净吸附速度

VA ＝ ka,A PA (1–θA–θB –θC) –kd,A θA 达平衡时， VA ＝ 0

Ka,A (1–θA–θB –θC) = kd,A θA （4） 对B净吸附速度

VB ＝ ka,B PB (1–θA–θB–θC) – kd,B θB 达吸附平衡时， VB ＝ 0

习题

所以 Ka,B (1–θA–θB –θC) = kd,B θB (5) 同理对 C

有 Ka,C (1–θA–θB–θC) = kd,C θC (6) 联立 （4） （5） （6） 得 θA ＝

θB ＝ θC ＝

其中 kA ＝ kB ＝ kC ＝

17 常见的固体酸催化剂有哪些，写出描写固体酸催化剂酸性强度的函数表达式。

常见的固体酸催化剂有负载酸、金属氧化物和硫化物、复合氧化物、金属盐、杂多酸、天然黏土类、活性炭在573K下热处理、阳离子交换树脂。酸强度函数H0：

18 分子筛的化学组成与结构单元各是什么?常见的分子筛有几种型号，各是什么?

分子筛的化学组成：Mx/n[(AlO2)x.(SiO2)y].ZH2O，结构单元是硅氧四面体，常见的分子筛有：A型分子筛；X,Y型分子筛；丝光沸石（M分子筛）；ZSM-5分子筛

19 常见的金属催化剂是指的元素周期表中的哪些金属元素，其电子结构特征是什么? Ⅷ 族及ⅠB族 ，含有未充满的 d 轨道。

20 常见气体在同一金属上化学吸附强弱的顺序如何，气体在金属上吸附强弱与其催化活性有什么关系

金属对气体分子化学吸附强度的顺序为O2>C2H2>C2H4>CO>H2>CO2>N2；气体在金属上吸附越强，催化活性越高。

21金属氧化物催化剂具有半导性，按半导性可把金属氧化物催化剂分为几种类型的半导体，并叙述各类半导体的特征，纯氧化物掺入杂质后在什么情况下表现为n-型，在什么情况下表现为p-型半导体.

可分为n-型和p-型两大类，n-型半导体的特征掺杂低价金属离子，氧缺位，高价金属离子同晶取代， 掺杂电负性小的原子 22 氧化反应常用具有 p 型半导性的氧化物作为催化剂，加氢反应常用具有__n___型半导性的氧化物作为催化剂。 23 什么是络合催化，按分子轨道理论，说明络合催化的本质（提示，可以Pd2+ 与乙烯C2H4形成 σ- 键为例图示并说明）. 络合催化是指催化剂在反应过程中对反应物起络合作用，并且使之在配位空间进行催化的过程。例如，乙烯络合催化氧化制乙醛的反应式如下

乙烯与H2O在配位空间对Pd中心配位，使C2H4经σ- 络合活化，再经H2O分子穿插等步骤生成乙醛产物。通过配位空间内的空间效应和电子因素以及其他因素对反应进程、速率和产物分布等起选择性调变作用。

24 写出丙烯定向聚合的反应方程式（机理） 25 固体催化剂制备包括哪三大步骤？

选择原料与配料、制备催化剂的母体、活化成型 26 制备固体催化剂母体的方法有哪些？

浸渍法、沉淀法、沥滤法、热熔融法、电解法、离子交换法、机械混合法等 27 用沉淀法制备催化剂时哪些因素对催化剂的活性都会产生影响，试分别诉述 浓度：溶液浓度过饱和时，晶体析出，但太大晶核增多，晶粒会变小）

温度：低温有利于晶核形成，不利于长大，高温时有利于增大，吸附杂质也少 pH值：在不同pH值下，沉淀会先后生成

加料顺序和搅拌强度：加料方式不同，沉淀性质有差异

28 催化剂制备过程中，母体制备好后，为什么要进行煅烧（目的），煅烧过程中会有哪些反应发生？

29 催化剂活化方式有哪几种？

30 催化剂反应中，不同反应器与所用的催化剂的形状有什么联系？

31 催化剂的形状分类及各种形状的成型方法?

催化剂的成型方法有压片成型，挤条成型，油中成型，喷雾成型，转动成型 32 催化剂活性组分选择的方法有哪些?

33 催化剂中助剂的作用是什么?

改变催化剂的化学组成、化学结构、离子价态、酸碱性、晶格结构、表面构造、孔结构、分散状态、机械强度等，从而提高催化剂的活性、选择性、稳定性和寿命。

34 催化剂中载体的作用是什么?

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）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现象。

35 催化剂失活的主要原因?

中毒；烧结及热失活；积碳；污染

36 金属催化剂的毒物主要有哪些，其结构特征是什么 金属催化剂的中毒可以分为三类：（1）含非金属元素及其化合物的毒物，这些毒物是具有孤对电子，如周期表中，VA，ⅥA，VⅡ族元素及其化合物。（2）含不饱和键的化合物毒物，（3） 金属元素及其化合物毒物，重金属Hg，Pb，Bi， Zn， Cd，Cu等 电子构型 d5-d10都是Pt和Pd的毒物。

37 什么叫积炭，积碳的形态有哪些，原因 ? 防止积碳的方法 ?

积碳，以含碳化合物为原料的催化反应，含碳物种吸附在催化剂表面，经分解聚合等反应生成碳沉积在催化剂表面，堵塞活性位或催化剂孔道，使其活性下降。

积碳形态 固态无定型碳、层状石墨碳、 管须状结晶碳、粘稠状液态碳或焦油

习题

原因： 含碳化合物的 热裂解形成、催化裂解形成、 深度脱氧、 烯烃聚合 38 催化剂的再生中烧炭再生的三个步骤是什么? 40 催化剂安全使用的条件是什么 ?

1什么是催化剂？催化剂作用的特征是什么？

定义：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。 特征：① 加快反应速率

② 反应前后催化剂不发生化学变化 催化剂的化学组成--不变化

物理状态---变化（晶体、颗粒、孔道、分散）

故在工业催化过程中，应严格控制操作条件，使催化剂的物理、化学状态稳定，从而延长催化剂的寿命。

2工业催化剂基本指标是什么？工业催化剂性能要求有哪些？ 工业催化剂的四个基本指标：

选择性、稳定性、活性、成本

工业催化剂可以在实际工业生产条件下可操作的催化剂。 对工业催化剂的性能要求：

活性、选择性、生产能力、稳定性、寿命、机械强度、导热性能、形貌和粒度、再生性。

3什么是催化剂的稳定性？什么是催化剂的寿命？ 稳定性是指催化剂的活性随时间变化。

寿命是指催化剂从运行至不适合继续使用所经历的时间。 希望催化剂稳定性好，寿命长。

在研发催化剂的过程中，通常较多地注意活性和选择性。其实，对工业催化剂来说，稳定性和寿命是至关重要的。

4导致催化剂失活的主要原因有哪些？ ① 催化剂表面结焦coking,沾污fouling; ②杂质或副产物使活性组份中毒（poisoning） ③活性组份挥发、流失（loss of active species）; ④活性组份烧结、微晶粒长大，或载体孔结构烧结（sintering）。

5工业催化剂s，y，a，空时收率？ 书P23例题1-1

6固体催化剂的组成有几部分？各部分的作用？

多相固体催化剂的组成部分：主催化剂，共催化剂，助催化剂，载体 活性组份------主催化剂

起催化作用的根本性物质，即催化剂的活性组分，如合成氨催化剂中的Fe。 其作用是：化学活性，参与中间反应。 催化剂具有多种活性功能------多功能催化剂

多功能催化可由单活性组份，也可由多活性组份实现。 共催化剂和主催化剂同时起作用的组分

助催化剂它本身对某一反应无活性，但加入催化剂后（一般小于催化剂总量10%）能使催化剂的活性或选择性或稳定性增加。 加助催化剂的目的：

助活性组份或助载体

载体提高活性组份分散度，对活性分支多作用，满足工业反应器操作要求，满足传热传质要求。

7扩散控制、动力学控制？提高宏观反应速率措施？

g-s或l-s催化反应是由一连串的物理与化学过程组成（7步）

总速度（或宏观速率）取决于阻力最大的步骤（最慢的步骤）----速率控制步骤 。 扩散控制（外扩散、内扩散）

动力学控制（表面反应、化学吸附与脱附）

确定过程控制步骤---针对性地采取措施，提高过程宏观速率 措施：

若扩散控制，则提高气流速率，扩大孔径，减小粒径； 若动力学控制，则提高温度，改变催化剂活性组份。

控制步骤不是一成不变，可以通过改变操作条件，使系统从一种控制过程过渡到另一种控制过程。

8多孔催化剂的效率因子=？物理意义？ 多孔催化剂的效率因子：

η=K多孔/K消除内扩散 =内表面利用率<1

9 内扩散模型有哪几类？ 努森扩散 体相扩散 过渡区扩散 构型扩散

习题

10内扩散效应对复杂反应的影响如何？ 1．对反应速率的影响

使催化剂表面利用率下降。 多孔催化剂的效率因子

η=K多孔/K消除内扩散 =内表面利用率<1 2．对中毒过程的影响

内扩散作用使毒物将孔口堵塞，使催化剂内表面失去作用，活性下降.

11常用的固体催化剂有哪几类？

催化剂常常是固体，故反应在固体催化剂的表面活性位上。 四大类固体催化剂：①酸、碱氧化物、②负载型催化剂、③半导体过渡金属氧化物、④金属单质 均相反应：质量传递不重要

非均相反应：考虑传递阻力对动力学的影响 12各类反应常用催化剂有哪些？ 加氢：Ni 、Pd、Pt、Cu

脱氢：Cr2O3、ZnO、Fe2O3、Pd、Ni 氧化：V2O5、MoO3、CuO、Co3O4、Ag

羰基化或OXO反应：Co2(CO)8、Ni(CO)4、Rh2(CO)8 聚合：TiCl4-Al(C2H5)3

卤化：FeCl3、AlCl3、CuCl2

物理吸附 化学吸附 比较项

比液化热稍大，总是放热 可与化学反应热相比，可放热，也可吸 吸附热

热

速度 快，有时受扩散控制 快化学吸附---非活化吸附

慢化学吸附---活化吸附

温度 沸点附近 一般高于吸附物沸点

程度 可以多层吸附 单层吸附

可逆性 完全可逆 可逆或不可逆

专一性 非专一性 专一性

1什么是物理吸附？什么是化学吸附？区别？

物理吸附：分子靠范德华力吸附，类似于凝聚，分子结构变化不大，不发生电子转移与化学键破坏。 物理吸附可以改变反应物质在催化剂表面浓度，从而影响反应速率，但影响不大。

物理吸附是非选择性的，整个催化剂表面都起作用，故可用物理吸附来测定催化剂的孔结构，如比表面、孔径、孔容、孔径分布等。

化学吸附：吸附质(adsorbent)与吸附剂(adsorber)表面发生化学反应。

吸附后反应物分子与催化剂表面原子间有电子共享或电子转移，使被吸附分子活化，从而加快化学反应。 化学吸附有高度的选择性，只发生在催化活性位。

催化与化学吸附直接相关，催化剂的活性与它对一种或几种反应物的化学吸附能力相关。

通过化学吸附的研究可以探究催化催化过程的机理、活性位的本质，研究催化活性和选择性的根源。 物理吸附与化学吸附的区别与特征 2描述吸附位能曲线。

3活化吸附，非活化吸附。 化学吸附的类型

（1） 活化吸附与非活化吸附

活化吸附：需活化能Ea>0 （慢化学吸附） 非活化吸附：无需活化能Ea=0 （快化学吸附） （2）均匀吸附与非均匀吸附

均匀吸附：表面原子与反应物分子形成相同的吸附键

非均匀吸附：表面原子的能量不同，表面原子与反应物分子形成不同的吸附键。 （3）单纯吸附、混合吸附

单纯吸附：只有一种反应物分子吸附

混合吸附：有几种反应物分子在催化剂表面吸附 （4） 离解吸附和不离解化学吸附 4定位吸附，非定位吸附。

定位吸附：ET<EP 分隔吸附位的势垒高度EP大于吸附质分子热运动能ET，分子不能逸出“势能阱” 非定位吸附：ET >EP ，吸附质在表面自由转换.

化学吸附总是定位吸附，其吸附中心一般就是催化活性中心。

习题

区别：非定位吸附质点在固体表面自由运动；定位吸附质点获得能量后在固体表面跃迁 5吸附研究的意义是什么？

物理吸附：用于催化剂宏观结构性质的测试。

化学吸附：研究催化过程机理，探究催化活性和催化选择性的根源。 6催化吸附的特征是什么？ 多位催化理论 —— 巴兰金

几何对应原理 催化剂晶体空间结构与反应物分子反应变化的部分其结构呈几何对应关系

活性集团理论 —— 柯巴捷夫 活性集团理论 活性中心是催化剂表面上非晶相中几个原子组成的集团 火山型原理 在单分子反应中，如果吸附质吸附足够强， 达到了很高的表面遮盖率，则催化活性与反应物 吸附强度成相反关系 一个好的催化剂 ： 中等强度化学吸附键 使吸附反应物分子中键断裂 中间物在表面短暂滞留 产物分子迅速脱附 表面有一定的遮盖率

7描述吸附等温线的模型有哪些？各有何假定条件？ 描述吸附等温线的三种模型：

Langmuir: ΔH与Q无关，理想吸附，化学及物理吸附 Fremdlich: ΔH随Q对数下降，化学及物理吸附 TemKin: ΔH随Q线性下降，化学吸附 BET：多层吸附，物理吸附 1 B酸碱，L酸碱的概念。

固体酸： 能给出质子or 接受电子的固体 B 酸： 给出质子 L 酸： 接受电子

体碱：能接受质子or 给出电子的固体 B 碱： 接受质子 L 碱： 给出电子 2固体酸强度H。概念。

强度： 给出质子或接受电子的能力。用H。表示 液体酸（稀酸溶液） PH 浓酸溶液和固体酸 H。 H。Hammentt函数

固体酸表面能够吸附一未解离的碱，并将其转变为相应的共轭酸，其转变借助于质子自固体酸表面传递与吸附的碱 定义： H。 = －lg aH+ －lg γB / γBH+

= pKa + lg { [B] / [BH+] } Pka越小，酸越强。

3测定固体酸度与酸强度的方法。

TPD法： 吸附了碱的固体酸，在等速升温并通入稳定流速的载气条件下，表面吸附的碱，在一定条件下脱附，色谱检测记录吸附速率随温度变化的曲线。

超强酸：H<-11.9 超强碱：H>+26

4固体碱中心的来源有哪些？

？碱金属，碱性金属氧化物，混合金属氧化物 5沸石，分子筛概念？ (一)、概述

1、 沸石:自然界存在的类似粘土的硅铝酸盐 2、 沸石特点：

白色（通常）[ 浅粉、棕红、黄色或绿色 ] 玻璃光泽，粒度0.5～10µ

硬度：中等（3 ～ 5） [ 金刚石？ ] 比重：2.0～2.5

由SiO4和AlO4四面体骨架共享氧原子而交联， 形成多孔骨架结构 孔道大小均一

无毒无味，无腐蚀性

不溶于水和有机溶剂，溶于强酸、强碱

沸石中由于AlO4四面体有过剩负电荷，由Na+ 、 K+、Ca2+、Sr2+、Ba2+离子中和

沸石的孔有效直径由这些正离子大小和所在晶格 的位置决定

分子筛：人工合成结晶的硅铝酸盐 化学组成 Me x/n [ (AlO2)x(SiO2)y ] zH2O 6什么是分子筛的一级结构，二级结构，三级结构？ ？1、基本结构单元，2、环结构，3、笼结构 7分子筛的孔道是如何形成的？

习题

8八面沸石，丝光沸石，ZSM分子筛的结构特征。 八面沸石： 骨架：

β笼中的四个六元环联结而成 形态：

金刚石型结构（属立方晶系） 主晶穴：

β笼和六方棱柱围成。孔道8～9Å 最大孔径为12元环

丝光沸石（M型沸石）大量双五元环通过氧桥连接而成，连接处形成四元环。进一步连接成层结 构，没有笼。 9分子筛的特点有哪些？ 沸石分子筛的吸附特性：（1）具有高吸附特性；（2）根据分子的大小和形状择形选择吸附；亲水性和憎水性。 沸石分子筛的离子交换特性：（1）吸附性质（2）热稳定性（3）表面酸性质

10分子筛催化理论有哪些？（固体酸，静电场，择形催化）

反应物择型催化 ： 反应物分子直径小于孔径的分子进入晶孔反应 。 产物择型催化 ：产物中分子临界直径小于孔口的可以从孔中扩散出来

过渡状态限制择形催化剂：产物、反应物不受催化剂窗口的孔径限制，需内孔和孔腔有适宜的空间，便于过渡态生成. 分子交通控制的择形催化：催化剂有大小不同的孔道，反应物通过一种孔道进入活性部位，产物从另一通道扩散出来 。

11、沸石分子筛的酸、碱催化性能及其调变：分子筛是固体酸、碱催化剂，以离子机理进行催化反应。 主要用于酸催化反应工业过程，其反应按正碳离子机理

1 过渡金属的电子特征是什么？

特征：① 最外层有1~2个S 电子

② 次外层有 1~10个d 电子 ③ 能级中含有未成对电子(磁性）

2 金属电子逸出功、反应物电离势概念。它们相对大小对催化有何影响？ 金属催化剂化学吸附与催化的关系 （1）金属催化剂的电子逸出功 φ ：

金属表面电子移到外界所需的最小功（最低能量） （2）、 反应物粒子的电离势 I ：

反应物电子移到外界所需的最小功（难易程度） 3 金属催化剂的主要形态有哪些？

4 为什么过渡金属表现出良好的催化性能？

由于次外层（d层）未排满电子，具有电子空穴，形成了过渡金属具有特有的电子授受能力，从而表现出良好的吸附与催化性能。

5 过渡金属能带理论的基本内容是什么？

金属形成晶格时，原子按一定的规律紧密排列，金属原子核对外层价电子束缚较弱，其电子在整个晶体内自由运动——离域共价键（金属键）“金属原子核就淹没在电子的海洋中”。

金属能带理论 ---分子轨道理论

N个原子形成分子，其分子轨道是：N/2成键轨道，N/2反键轨道。

对金属而言，N个金属原子形成的分子就是整块金属，故金属分子（即整块金属）其原子数N非常大成键轨道间能级差非常小，以至构成能带→满带；

反键轨道间能级差也非常小→空带。 能带间的能级差为禁带。

6 d空穴概念？为什么过渡金属d空穴值与原子价电子结构不一致？ d空穴概念是基于分子轨道理论。

由于过渡金属原子的价电子在整个金属自由运动，形成能带，决定了金属的性质：导电性、导热性、光谱行为等。过渡金属最外层能带与次外层能带出现重叠，使得这两层的电子可以发生某种程度的移动。

空穴与催化活性关系：

化学吸附后磁化率相应减小，直接证明d空穴参与化学吸附和催化反应。 d空穴↑，吸附作用↑。太强吸附不利于催化，中等吸附有利于催化。

当催化剂d空穴数与反应物分子需要的电子转移数相近时，产生的化学吸附是中等的。 过渡金属的d空穴适中，宜于发生催化作用。

7 过渡金属价键理论的基本内容是什么？d百分概念？ Pauling价键理论：

金属晶体是由原子通过价电子形成共价键（金属键）结合而成。共价键是由nd、(n+1)s、和(n+1)p轨道参与的杂化轨道。 金属的电子分成两类：

成键电子：填充杂化轨道、形成金属键 原子电子：未结合电子，在原子轨道中 d百分数：d轨道在成键轨道中的分数 如：成键轨道d2sp3

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