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文檔簡介
1、第一章第一章催化劑基本知識催化劑基本知識1、名詞解釋名詞解釋(1)活性活性:催化劑使原料轉化的速率,工業(yè)生產上常以每單位容積(或質量)催化劑在單位時間內轉化原料反應物的數量來表示,如每立方米催化劑在每小時內能使原料轉化的千克數。(2)選擇性選擇性:目的產物在總產物中的比例,實質上是反應系統中目的反應與副反應間反應速度競爭的表現。(3)壽命壽命:指催化劑的有效使用期限。(4)均相催化反應均相催化反應:催化劑與反應物同處于一均勻物相中的催化
2、作用。(5)氧化還原型機理的催化反應氧化還原型機理的催化反應:催化劑與反應物分子間發(fā)生單個電子的轉移,從而形成活性物種。(6)絡合催化機理的反應絡合催化機理的反應:反應物分子與催化劑間配位作用而使反應物分子活化。(7)(額外補充)什么是絡合催化劑(額外補充)什么是絡合催化劑?答:一般是過渡金屬絡合物、過渡金屬有機化合物。(8)反應途徑反應途徑:反應物發(fā)生化學反應生成產物的路徑。(9)催化循環(huán)催化循環(huán):催化劑參與了反應過程,但經歷了幾個反
3、應組成的循環(huán)過程后,催化劑又恢復到初始態(tài),反應物變成產物,此循環(huán)過程為催化循環(huán)。(10)線速度線速度:反應氣體在反應條件下,通過催化床層自由體積的的速率。(11)空白試驗空白試驗:在反應條件下,不填充催化床,通入原料氣,檢查有無壁效應,是否存在非催化反應。(12)催化劑顆粒的等價直徑催化劑顆粒的等價直徑:催化劑顆粒是不規(guī)則的,如果把催化劑顆粒等效成球體,那么該球體的直徑就是等價直徑。(13)接觸時間接觸時間:在反應條件下的反應氣體,通過
4、催化劑層中的自由空間所需要的時間。(14)初級離子初級離子:內部具有緊密結構的原始粒子。(15)次級粒子次級粒子:初級粒子以較弱的附著力聚集而成造成固體催化劑的細孔。2.敘述催化作用的基本特征,并說明催化劑參加反應后為什么會改變反應速度?敘述催化作用的基本特征,并說明催化劑參加反應后為什么會改變反應速度?①催化劑只能加速熱力學上可以進行的反應,而不能加速熱力學上無法進行的反應。②催化劑只能加速反應趨于平衡,而不能改變平衡的位置(平衡常數
5、)。③催化劑對反應具有選擇性。④催化劑的壽命。催化劑之所以能夠加速化學反應趨于熱力學平衡點,是由于它為反應物分子提供了一條輕易進行的反應途徑。3.從反應途徑說明什么是催化循環(huán)?從反應途徑說明什么是催化循環(huán)?催化劑是一種化學物質,他借助于反應物間的相互作用而起催化作用,在完成催化的一次反應后,又恢復到原來的化學狀態(tài),因而能循環(huán)不斷地起催化作用。催化劑暫時的介入反應,在反應物系的始態(tài)和終態(tài)間架起了新的通道,從而改變了反應的某種不穩(wěn)定的活性中
6、間絡合物,后者再繼續(xù)反應生成產物和恢復成原來的催化劑。這樣不斷循環(huán)起作用。4.說明催化科學的特點和催化劑和催化過程在化工生產中的效果?說明催化科學的特點和催化劑和催化過程在化工生產中的效果?應用催化的方法,既能提高反應速率,又能對反應方向進行控制,且催化劑原則上是不消耗的。效果:更新原料路線,采用更廉價原料,革新工藝流程,促進新工藝過程的開發(fā);緩和工藝操作條件,打到節(jié)能降耗的目的;開發(fā)新產品,提高產品收率,改善產品質量;消除環(huán)境污染或開
7、發(fā)從原料到產品的整個化工過程,對資源的有效利用以及污染控制的環(huán)境有友好的“綠色催化工藝”等。5.說明均相催化反應和非均相催化反應各有何優(yōu)缺點?說明均相催化反應和非均相催化反應各有何優(yōu)缺點?均相催化優(yōu)點:反應性能單一,具有特定的選擇性;反應條件溫和,有利于節(jié)能;因其作用機理較清楚明晰,易于精心設計調配研究和把握。缺點:穩(wěn)定性差,與產物分離困難。非均相催化劑的最大優(yōu)點是容易從反應體系中分離出來這是相對于均相催化劑而言的.缺點則是催化效率不如
8、均相催化劑反應也不如均相催化劑容易控制.6.6.催化劑的作用有幾個方面?催化劑的作用有幾個方面?①提高反應速率②控制反應方向7典型催化反應分哪幾種類型?工業(yè)催化劑是如何分類的典型催化反應分哪幾種類型?工業(yè)催化劑是如何分類的1)按催化體系分均相、非均相和酶催化反應2)按催化反應類型分類分為加氫反應,氧化反應,裂解反應,聚合反應,水合反應等等。3)按催化反應機理分酸堿反應和氧化還原反應.工業(yè)催化劑:化肥催化劑,煉油催化劑,石油催化劑另一吸附
9、中心轉移,即為定位吸附。(2)解離吸附解離吸附:吸附質分子在吸附劑上吸附時解離成原子或自由基的吸附。(3)活化吸附與非活化吸附:非活化吸附,沒有活化能或者活化能很小,是“快化學吸附”活化吸附,有活化能,“慢化學吸附”(4)均勻吸附與非均勻吸附:均勻吸附與非均勻吸附:均勻吸附,催化劑表面上的原子或者分子能量相同,形成相同吸附鍵能的吸附活性位。非均勻吸附,催化劑表面上的原子或者分子能量不同,形成不同吸附鍵能的吸附活性位。(5)吸附態(tài)吸附態(tài):
10、在催化荊表面上吸附的分子,與其表面分子間形成吸附鍵,構成分子的吸附態(tài)。2.根據氧的幾種吸附態(tài)說明催化劑的選擇性?根據氧的幾種吸附態(tài)說明催化劑的選擇性?A在過渡金屬上,氧以分子態(tài)吸附,使之生銹MO2MO2B.在過渡金屬氧化物上(e)(e)(2e)O2(g)O2(吸附)(02)2(O)2(O2)(1)O2(吸附)為分子吸附態(tài),(2)02為分子離子或離子基吸附態(tài)(3)O為離子吸附態(tài),(4)02為晶格氧O2在催化劑表面化學吸附后的形狀、電極、幾
11、構不同而形成四種。。。吸附態(tài),得到不同產物,因此催化劑具有選擇性3.什么是σ什么是σπ配鍵,π配鍵,形成需要什么條件,它的主要作用是什么?形成需要什么條件,它的主要作用是什么?條件:A金屬具有空的d軌道(接受π電子)B金屬有可供反饋的d電子提供給π軌道C金屬與被吸附分子對稱性匹配作用:雙鍵活化。一般的單鍵σ鍵雙鍵和三鍵中分別有一個和兩個π鍵。二鍵和三鍵與單鍵相比,除了σ鍵外,多出的都是π鍵4.雙鍵活化主要靠什么途徑,需要什么條件雙鍵活化
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