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工业催化考试复习题

来源:用户分享 时间:2025/8/16 14:57:22 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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1.绿色化学:利用一系列原理来降低和消除在化工产品的设计、生产及应用中有 害物质的使用和产生。

2.零排放:指无限的减少污染物和能源排放直至为零的活动。 3.手性催化:手性就是物质的分子和镜像不重合性

4.手性化合物:指分子量、分子结构相同,但左右排列相反的化合物,如实 与其镜中的映体。 5.择形催化:沸石具有规则的孔道和孔笼结构,宽敞的通道和孔道靠可限制及区分进出的分子,使其具有形状及大小选择性,故称这种催化为择形催化。 6.催化剂:在化学反应中能改变其他物质的反应速率而自身质量和化学性能不发 生改变的物质,又称工业味精。

7.催化剂中毒:原料中的杂质,反应中形成的副产物等是催化剂的活性,选 性明显降低或丧失的现象

8.溢流:固体表面吸附物(离子或自由基)迁移到次级活性中心的现象。

9.载体:是活性组分的分散剂、黏合物或支撑体,是负载活性组分的骨架。可划 分为低比表面积和高比表面积两类。

10.助催化剂:加入到催化剂的少量物质,是催化剂的副主成分,其本身没有活

性或者活性很小,但把它加入到催化剂中后,可以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、分散状态、机械强度等。

11.环境友好:主要包括预防污染的少废或无废的工艺技术和产品技术,同时也

包括治理污染的末端技术。

12.强相互作用:作用于强子之间的力。 (时空产率单位:mol/(l*h)) 13.时空产率:单位体积或单位面积的设备在单位时间内得到目的产物的数量。 14.超强酸:固体酸的强度若超过100%硫酸的酸强度,称为超强酸。 15.超强碱:强度较中性物质高出19个单位的碱性物质,称为超强碱。

16.杂多酸:由杂原子和配位原子按一定的结构通过氧原子配位桥联组成的一类

含氧多酸,或为多氧族金属配合物。

17.分子筛:分子筛是结晶型的硅铝盐酸,具有均匀的孔隙结构。

18.络合催化: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。

19.三效催化:把一氧化碳,碳氢化合物,氮氧化合物分别氧化还原为对人体无 害的二氧化碳,氮气,水蒸气时进行催化的过程。

20.CWAO:(催化湿式氧化法)在高温、高压和催化剂存在的条件下,将污水中 的有机污染物和NH3—N氧化分解成CO2、N2和H2O等无害物质。 21.WAO:(湿空气氧化),在一定的温度压力下,废水中的有机物或无机物与空 气中的氧发生的液相反应

22.E因子:E因子=千克废弃物/千克产物

23.氢经济:利用氢气经过化学反应后所产生的能量,它不但不会产生废气污染 环境而且也可以储存能量,是目前正在研究大量生产的方法。 24.燃料电池:将燃料的化学能连续不断的直接转换成电能的电化学装置。 25.①外扩散:从气流层经过滞流层向催化剂颗粒表面的扩散或其反向的扩散 ?内扩散:从颗粒外表面向内孔道的扩散或其反向扩散

26.脱附:是吸附的逆过程,使已被吸附的组分达到饱和的吸附剂中析出,吸附 剂得以再生。

27.平衡吸附量:达到平衡时的气体吸附量称为平衡吸附量。

28.固体酸:能够给出质子或接受电子对的固体; 固体碱:能够接受质子或给出电子对的固体。

29.光催化:在光的辐照下使催化剂周围的氧气和水转化成极具活性的氧自由基, 氧化性极强,几乎可分解所有对人体或环境有害的有机物质。

30.原子经济:原子经济性=(被利用原子的质量╱反应中所使用全部反应物分 子的质量)×100% 31.动态源:机动车尾气排放的污染物。

静态源:发电厂,水泥厂,工业锅炉,废弃物焚烧炉等烟囱排放的污染物。 32.超临界技术:在催化剂的研究中,主要集中在催化剂的超临界流体干燥,气 凝剂以及超细颗粒催化剂的制备上。

超临界流体:物质温度和压力处于其临界温度和临街压力之上的一种特殊体

状态。

33.生物催化:利用生物催化剂(主要是酶或微生物)改变(通常是加速)化学 反应速率,合成有机化学品和药物制品。

34.均相催化剂:指催化剂与反应介质不可区分,与介质中的其他组分形成均匀

物相的催化反应体系。

35.分子的表面状态:表面分子处于相体的终止面上,既受到来自本相内的分子 作用,又受到不同相中的分子作用,表面在原子水平上呈现不均匀性。 36.吸附等温式:对于给定的物系,在温度恒定和达到平衡的条件下,吸附量与 压力的关系称为吸附等温式或平衡等温式,绘制成的曲线称为吸附等温线 37.非晶态合金催化剂:熔融状态下的金属经淬冷而得到的类似于普通玻璃结构 的非晶态物质

38活性:催化剂影响反应进程变化的程度 二.填空题

1.催化剂的种类:a.酸碱催化剂(固体酸、碱催化剂,超强酸、碱催化剂,离子交换树脂催化剂,杂多酸催化剂)b.非纳米分子筛催化剂(分子筛催化剂,中孔分子筛催化剂)c.金属催化剂(负载型金属催化剂,金属簇状物催化剂,合金催化剂,非晶态合金催化剂,金属膜催化剂)d.金属氧化物和硫化物催化剂(复合金属氧化物催化剂,金属硫化物催化剂)e.络合催化剂(均相络合催化剂)。 2.多相催化反应步骤:内扩散,吸附,表面反应,脱附,外扩散

3.工业催化剂的制备方法:沉淀法,浸渍法,混合法,离子交换法,熔融法, 共沉淀法,均匀沉淀法

4.沉淀法制备工业催化剂的步骤:沉淀物的过滤,洗涤,干燥,焙烧,成型, 还原操作

5.催化剂的基本结构层次:四面体,环,多面体

6.金属硫化物在工业上的应用:脱金属,脱硫,脱氮。用于加氢精制过程。 7.催化剂制备的技术a.微乳液技术b.溶胶-凝胶技术C.膜技术d.超临界技术 8.催化剂的组成:活性组分,载体,助催化剂。

9.络合催化特征:a.反应过程中催化剂的活性中心与反应体系始终保持着配位 络合;b.反应条件较温和;c均相催化剂不易回收

10.生物催化反应的特征:a.酶的催化效率极高;b.酶催化剂的用量少c.生物酶

催化具有高度的专一性,包括绝对专一性和相对专一 性(最基本的特征);d.酶催化的条件温和

11.酶的分类:氧化还原酶,转移酶,水解酶,裂解酶,异构酶,合成酶

12.分子筛主要作用: a.明确的孔腔分布;b.具有极高的内表面积; c.有良好的热稳定性;d.可调变的酸性中心。

13.分子筛催化剂的择型催化性质:明确的孔腔分布,具有极高的內表面积,有 良好的热稳定性,可调变得酸性中心 14.固体表面的酸碱性质来源:酸、碱中心的类型;酸、碱强度和酸、碱量。 15.复合金属氧化物催化剂的结构常是:有晶格缺陷;非化学计量;离子可变形 16.合金催化剂中加入合金对某一催化剂的调变起到的作用:改善催化剂的选择性、促进催化剂的稳定性、改变化学吸附的强度。 17分子筛的特征:

a.第一结构层次——硅氧四面体和铝氧四面体,作用:构成分子筛的骨架 b.第二结构层次——环,作用:环是分子筛的通道孔口,对通过的分子起筛 分作用;

c.第三结构层次——氧环通过氧桥相互连接形成的具有三维空间的多面体; d.分子筛结构的重要特征——多面体中空的笼

18.可作为光催化剂的化合物,大多是具有半导体性质的,如TiO2、ZnO、WO3 以 及CdS、ZnS等。

19.生物质能源的特征:再生性,清洁性,而且是取之不尽的。

20 经洁净技术处理的清洁能源:天然气合成石油或流体燃料,氢能

21.天然气能源:压缩天然气,液化天然气,甲醇或二甲醚,汽油柴油等液体燃 料,二甲基醚 22..三效催化剂,广泛使用于汽车尾气净化,它在操作的条件下可同时将尾气中

的CO,HC,NO×净化处理,达到环保要求的限制标准。

三效催化剂的构成:载体涂层和活性组成,置于汽车尾气的催化转化器中。 三.简答题

1.工业催化剂的制备方法:

a.沉淀法—借助沉淀反应,用沉淀剂(如碱类物质)将可溶性的催化剂组分转化为难溶化合物,再经分离,洗涤,干燥,焙烧,成型等工序制得成品催化剂。用于制备高含量的非贵金属,金属氧化物,金属盐催化剂或催化剂载体

b.浸渍法——将再提浸泡在含有活性组分(主.助催化剂组分)的可溶性化合物溶液中,接触一定的时间后除去过剩的溶液,再经干燥,焙烧和活化,即可制得催化剂

c.混合法——将几种组分用机械混合的方法制成多组分催化剂。(分为干法和湿法)用于制备多组分固体催化剂

d.离子交换法—利用载体表面存在可进行交换的离子,将活性组分通过离子交换(通常是阳离子交换)交换到载体上,然后再经过适当的后处理,如洗涤,干燥,焙烧,还原,最后得到金属负载型催化剂。 e.熔融法—在高温条件下进行催化剂组分的熔合,使其成为均匀的混合体,合金固溶体或氧化物固溶体。 2.催化作用的特征:

?催化剂只能加速热力学上可以进行的反应。

?催化剂只能加速反应趋于平衡,但不能改变平衡的位置(平衡常数); ?催化剂对反应具有选择性; ④催化剂的寿命。 3.载体的功能:

?提供有效的表面和适宜的孔结构; ?增强催化剂的机械强度,使催化剂具

有一定的形状; ?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作用 4.均相催化剂的特点及优点:

特点:常用于液相反应,在发生催化反应的物料中,反应原料和催化剂都溶 于反应介质中,且催化活性中心是以独立的分子形态而分散的,所以易于以 现代的谱仪手段,如NMR,IR等分析手段来表征,借此获得原位反应过程中 的信息。 优点:可信度高 5.燃料电池的工作原理:

a.燃料极为负极,也称阳极,在该极表面发生燃料的氧化反应,生成正离子 进入电池回路,并释放出电子进入外电路,经负载做出电工流入负极。

b.氧化极为正极,及阴极,在该极表面氧化剂接受电子,发生还原反应,生成 负离子从电池内回路流向阳极,与燃料正离子反应,生成化合物 c.电解质为离子导体,连接正负极,构成电池内回路。 6.中国的煤基醇,醚燃料路线:

a.以包括脱硫脱氮的煤气化为核心,将动力循环和化工循环相耦合,发展发 电和化学品联产技术。b.以煤制取的CH3/DME取代汽油柴油,发展清洁廉价 可行的交通用燃料。c. 由CH3/DME经重整制富氢(醇,醚氢),发展PEM型 燃料电池,经组合可以成兆瓦级FC电站,也可设计成分散型FC电站供区域 等独立系统使用。

7.美国“Vision21”化石能源计划的内容:

酶的气化和燃料电池提供发电,同时副产交通车用燃料和化工染料,特别强 调未来能源生产中化学和化学工程学的关键作用,课题包括超清洁交通用燃 料,先进的燃料电池,监测空气中的毒物和微尘与氢的生存和储存。 8.丹麦Topsoc公司的强制合成与IGCC组合能源方案的最终目标:

?煤基型能源开发。煤和其他重化石燃料在未来能源供应中仍扮演重要角色。 合成燃料可以通过强制合成单元廉价的获得。

?IGCC是联合循环的动力装置,由于是高压气化,更适合CO2的隔离查封。 9.WAO,CWAO及其各自特征,臭氧层破坏原因及保护措施 ?WAO:湿空气氧化,是处理废水,尤其是含有毒物和高有机物废水的重要技术。

WAO的特征:a.涉及有机或无机可氧化组分在高温加压条件下的液相氧化, 采用气相氧源(常用空气);

b.作为清洁氧化剂适用于COD10~100g/L体系;

c.自成封闭系统;无任何的污染转移;应用于高有机含氮和氨 体系可回收机械能;需要的燃料少。

?CWAO:工业废液的催化净化技术。就是在催化剂参与下的WAO。Cu,Mn,Fe 是广泛应用的CWAO催化剂。

?臭氧层破坏原因:地球上存在大量的氯氟烃化合物(如氯苯,氯代酚,氟里 昂制冷剂),很多作为废弃物向大气中排放。它们经太阳辐射发生游离基分解,对臭氧层破坏。

保护措施:?氯苯处理,采用催化加氢脱氧(HDC)技术。

?氟里昂制冷剂 相类似的脂肪烃催化加氢脱卤素催化剂,最活泼的脱卤素催化剂Pd/Al2O3催化剂。

10.在多相催化反应过程中,从反应物到产物经历以下步骤:

?反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散;?反应物分子在催化剂内表

面上吸附;?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反应产物自孔内扩散并扩 散到反应气流中去。

11.杂多化合物有什么特征?

a.通过杂多酸组成原子的改变来调变其酸性和氧化还原性;b.一些杂多酸化 合物表现出准液相行为;c.结构确定,兼具一般配合物和金属氧化物的结构 特征,且热稳定性较好,在低温下不存在较高活性;d.是一种环境友好催剂。 12.金属催化剂催化活性的经验规则:

①d带空穴与催化活性:金属能带模型提供d带空穴概念,d带空穴的存在, 使其有从外界接受电子和吸附物种并与之成键的能力,d带空穴不是越多越好; ②d%与催化活性:金属的价键模型提供了d%概念,不同金属催化剂同位素交 换反应的速率常数与对应金属的d%有较好的线性关系,一般d%可用于解释多 晶催化剂的活性大小,不能说明不同晶面上的活性差别;

③晶格间距与催化活性:一种催化剂的活性,在很大程度上取决于存在正确 的原子空间群晶格,以便聚集反应分子和产物分子。 13.分子吸附态的形式:

?某些分子在吸附前先必须解离,成为有自由价的基团,如饱和烃分子,分子 氢等;?具有孤对电子或π电子的分子,可以非解离的化学吸附,通过相关的 分子轨道的再杂化进行;?CO分子的化学吸附,既有π电子的参加,又有对 电子的参加,所以可以有多种吸附态 14.半导体氧化物的特点:

它的阳离子有可调变的阳离子数,这种阳离子数由过渡元素或稀土元素形成。 吸附的发生,伴随着相当数量的电子在其表面与吸附质之间传递,当这些氧 化物在空气中受热时,有的失去氧,阳离子氧化数降低,直至变成原子态。 15.氧化物的类型区分:

?当吸附O2或其他氧化性气体时,对于P型氧化物,电子从氧化物表面传递 到吸附物质O2上,金属离子的氧化数升高;②当吸附H2、CO等还原性气时, 对n型和p型氧化物都一样,电子从吸附质向氧化物表面传递,导致金属离 子的还原。

16.催化剂的选用要求:

无毒无害对环境友好,反应应尽量遵循原子经济性.反应的剩余产物与自然相融 17.Miller指数

对于三维结晶体,对于格子点的不同晶面具有不同的取向,由于格子点的排 列的不同,性能也有差异。传统表述这种三维格子晶面的指标称为晶面指数,称为Miller指数,用晶面与晶轴相交的分数截距的倒数表示

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