2006年A《催化原理》期末复习试题及答案.doc

华东理工大学2005－2006学年第二学期 《催化原理》课程期末考试试卷 A 2006.6 开课学院：化学与分子工程学院，专业：应化 考试形式：闭卷，所需时间 120 分 考生姓名： 学号： 班级： 任课教师：郭 耘 题序 一 二 三 四 五 总分 得分 评卷人 一、填空 （共30分，每空格1分） 1、催化剂的活性是指 催化剂使反应达到化学平衡的速率 ； 转化数是指 指单位时间内，每个活性中心上转化了的分子数 。 2、配位催化中的基元反应主要有四类，分别是配体的配位和解离反应 , 氧化加成和还原消除反应，插入反应和消除（反插入）反应， 和金属络合的配体的反应。 3、晶胞是指 晶体的最小重复单位 。对于某晶系，a、b、c 为晶胞尺寸，若一晶面与X、Y和Z轴相交，截距分别为3a，2b和 c，该晶面的米勒指数为 2:3:6 。若一晶面与X轴平行，与Y 轴和Z轴相交，截距分别为2b和c，则该晶面的米勒指数为 0:2:1 。 4、分散度是指 表面原子数占总原子数的百分数 。 5、固体酸的酸中心可分为可分为2类，分别为 L 酸和 B（质子酸） 酸。不同的催化反应对催化剂酸中心的强度的要求是不同的，对于烃类的催化裂解需要 强 酸中心。 6、根据国际纯粹与应用化学会（IUPAC）的定义： 当孔径分布在 2nm为微孔，在 2~50nm 范围内为中孔或介孔，在 50nm 范围内为大孔。 7、根据半导体的能带理论，半导体的能带可分为 导带 ， 禁带 ， 满带 ， 和 空带 。电子导电称为 n 型半导体，空穴导 电成为 p 型半导体。对于N2O分解反应N2O ＝ N2+1/2O2，其反 应可认为由以下两步组成：N2O+e —N2+O- （1）和O- —1/2O2+e (2)。 若（1）为反应决速步骤，选用 n 型半导体催化剂对反应更有利； 若（2）为反应决速步骤，选用 p 型氧化物催化剂对反应更有利。 8、在催化反应过程中：当吸附、表面反应、脱附的速度制约整个反 应的速度时，反应为 动力学 控制；当反应物或产物的扩散的速 度制约整个反应的速度时，反应为 扩散 控制。一般认为： 提高 反应空速，有利于消除外扩散的影响； 减小 催化剂的 粒度， 增大 催化剂的孔径，有利于消除内扩散的影响。 9、催化剂在高温下作业，晶粒会长大，比表面积会缩小，这种现象 称为催化剂的 烧结 。 二、名词解释或简答题 （共25分，每题5分） 1）催化作用的基本特征 不能改变化学平衡和平衡常数 ， 可改变化学反应的速度 ， 对不同的反应具有选择性 。 2）计算在八面体场中电子组态为3d6的晶体场稳定化能（CFSE） 中心离子的d轨道在八面体场中发生能级分裂，当电子成对能小于能级差时，CFSE=0-[6Et2g]= -6×(-4Dq) =24Dq； 当电子成对能大于能级差时，CFSE=0-[2Eeg+4Et2g]=0-[2×6Dq+4(-4Dq)] =4Dq 3）助催化剂的定义与分类 在活性组分中添加的某种物质,它们本身的活性很小,甚至可以忽略，但却能显著地改善催化剂的效能(如活性,选择性,稳定性等)，这些物质叫助催化剂。 助催化剂可分为结构型助催化剂和电子型助催化剂。 4）简述氧化还原反应的机理 1）自由基机理： 反应物在催化剂的作用下形成自由基，然后发生自由基的传递，最后自由基湮灭，反应终止。 催化剂存在可加快自由基的引发速度；同时提高反应的选择性。 2）氧化还原机理 反应物在催化剂表面发生氧化－还原反应：反应物在催化剂表面首先被氧化，催化剂本身发生还原反应；催化剂被反应气氛中的氧再氧化为原来的状态，从而形成氧化－还原的循环。 5）乙烯环氧化制环氧乙烷采用的是Ag催化剂，根据如下的反应机理，应该如何来提高生成环氧乙烷的选择性？ 氧的亲核进攻容易造成乙烯的深度氧化，生成CO2和水，导致选择性下降。而氧的亲电进攻则有利于生成环氧乙烷，提高选择性。因此应通过选用合适的助剂来调节催化剂表面的电荷密度使环氧乙烷的选择性升高。通过引入一些电负性较强的组分如卤素等，减少表面氧的电荷，使反应向生成环氧乙烷的方向进行。 三、吸附的定义是什么？下图为吸附热与表面覆盖度的关系，其中3条线分别代表何种类型的吸附？其中适用与哪些适用与物理吸附，哪些适用与化学吸附。对于曲线2和3，吸附热随覆盖度的增加而下降的主要原因是什么？（共10分） 吸附是某种物种的分子由于物理或化学的作用力使附着或结合在两相的界面上（固-固的相界面除外），从而使这种分子在两相界面上的浓度大于体系的其它部分。