工业催化考试题目

1.1、论述催化剂是如何加速反应速率的?

催化剂可使化学反应物在不改变的情况下,经由只需较少活化能的路径来进行化学反应。因而加快了 反应速率。

1.2、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) 实际上催化剂并不能无限期地使用,在长期受热和化学、物理作用下,会发生不可逆的变化,这 将导致催化剂活性下降,最终导致催化剂失活。

1.3、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-△G r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 = ? RT ln k p ,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。

1.4、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。 、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= ,催化剂可以以相同的比例加速正、逆反应的速率常数。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。

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。

(1)载体:载体是催化剂活性组分的分散剂、黏合物或支撑体,是负载活性组分的骨架。

(2)助催化剂:本身没有活性或者活性很小,但加入到催化剂中后,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、表面结构、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。

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。 解:设产物以100mol计 (1) x(转化率) = 30 × 2 + 20 × 2 + 20 × 1 + 10 × 1 × 100% = 88.67% 20 × 1 + 30 × 2 + 20 × 2 + 20 × 1 + 10 × 1 30 × 2 (2) s(选择性) = × 100% = 46.15% 30 × 2 + 20 × 2 + 20 × 1 + 10 × 1 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。 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。

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?

(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

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