催化剂活性的测定实验思考题
催化剂与催化作用思考题
催化剂与催化作用思考题第一章绪论1.催化反应的反应热、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。
2.催化剂能否改变化学平衡？不会改变，因为反应终了时催化剂的化学性质没有改变,不会影响反应体系的标准自由能变化ΔG(状态函数,决定于过程的始态与终态,与过程无关),因而也不会影响平衡常数K。
3.催化剂的活性、选择性的含义是什么？（1）活性定义：一般,指定条件下（压力、温度）一定量催化剂上的反应速率(来衡量)。
对于反应其反应速率为（2）选择性定义：当反应可以按照热力学上几个可能的方向进行时，催化剂可以选择性地加速其中的某一反应。
4.影响催化剂的寿命的因素有哪些？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5.载体在催化剂中的作用是什么？①分散活性组分：提供大表面和孔隙结构、节省活性组分、提高抗中毒能力、提高抗烧结能力（热量散发和移去）、提高机械强度（粘结剂）②提供催化活性（双功能催化剂）③调变活性相纳米粒子的结构、形貌、大小6.结构型助剂与调变型助剂有何区别？结构性助剂：通过对载体和活性组分的结构作用，主要是提高活性组分的分散性和稳定性；调变型助剂：通过改变催化剂的电子结构，促进催化剂的选择性7.一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8.何为转化率、收率和比活性？如何计算转化率、收率和选择性？（1）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%）9.固体催化剂按导电性分为几类？每类催化剂的基本特征是什么？导体、半导体与绝缘体第二章 与 第三章1.说明吸附热、吸附活化能、脱附活化能随表面覆盖度变化而变化的原因？并画出变化关系图。
催化剂活性的测定
催化剂活性的测定一、原理：催化剂的活性是催化剂催化能力的量度，通常用单位质量或单位体积催化剂对反应物的转化百分率来表示。
评价催化剂活性的方法常用的是动态流动法（参考中国石油化工科学研究院《色谱法多功能催化研究装置》），容许气体和液体原料以脉冲或连续的方式进入系统。
二、测定设备：目前市面上已有成型的催化剂活性测定装置，此装置是由彼奥德与中石化外聘专家共同研发，设备型号为PCA-1000系列、PCA-2000系列全自动化学吸附仪。
利用化学吸附仪可定性、定量检测各类催化剂，实现TDP、TPR、TPO、脉冲氢氧滴定等程序升温实验，得到金属分散度、表面酸性、活性中心数目及分布、能量强度等数据。
设备应用：PCA-1000系列、PCA-2000系列全自动化学吸附仪已应用于山东大学、大连理工大学、北京化工大学、西安交通大学、温州大学、哈尔滨工程大学等国家重点高校。
三、实验步骤：1、TPD实验：（1）样品预处理：惰气吹扫，降至室温后设置一定的升温速率升到一定温度后保温1-2小时。
（2）吸附：降至吸附质所需吸附的温度恒温1小时后，进行吸附实验（此步骤中做脉冲吸附可进行定量实验）。
（3）ＴＰＤ脱附：惰性气体吹扫１小时，设置一定的速率进行脱附。
2、TPR实验：（1）样品预处理：样品进行氧化后，惰性气体吹扫（已氧化的样品可直接使用惰性气体吹扫）。
(一般采用5%的氢（2） TPR还原：程序升温状态下，通入还原气体H2气)。
3、脉冲氢氧滴定：（1）样品预处理：H气流下升温至450℃，保温半小时后降至室温。
2并用氮吹扫40min。
（2）氧化：通入氧气吸附约30min后降至室温。
并用氮气吹扫40min。
（3）还原：通入氢气进行脉冲滴定。
化学反应工程思考题详解
第一章 应用化学反应动力学及反应器设计基础 一、思考题1、间歇系统与连续系统中，反应速率的定义式有何异同？2、反应系统中反应速率与化学计量系数有何关系？3、反应速率可以用浓度c i 、分压p i 或摩尔分率y i 来表述，相应的速率常数k c 、k p 、k y 之间有何关系？4、温度增加，反应速率常数肯定增加，对否？5、空速的定义是什么？它的大小反映了反应器的什么能力？6、转化率的定义是什么？在复杂反应系统中,它是否能起到在简单反应系统中所起到的作用？7、化学反应中哪种吸附起主要作用？8、惰性物质不参加反应，所以对吸附、脱附无任何影响，对否？9、吸附或脱附为控制步骤时，关键组分A 的分压有何特点，非关键组分的分压有何特点？ 10、表面反应为控制步骤时，反应物、生成物的分压有何特点？ 11、表达反应系统体积变化的参数是什么？12、方程式中反应前后摩尔数的变化是否表示反应体积的变化？第二章 气－固相催化反应本证及宏观动力学 一、思考题1、对于球形催化剂，西勒模数（Thiele ）越大，则催化剂的内扩散有效因子如何变化？2、如果在某催化剂上测得的反应速率为r ，而内扩散有效因子为0.8，则此反应速率是否为本征反应速率？3、对于气—固相反应，什么情况下，可以不考虑分子扩散的影响？4、对于球型催化剂粒子，西勒模数的定义式是什么？5、本征化学反应速度在内外扩散阻力完全消除的情况下与宏观化学反应速度有何关系？6、孔结构对内扩散有无影响？7、在气体的扩散过程中，如果催化剂的孔径远远小于分子的平均自由程时，可以不考虑哪种扩散？ 8、对于气－固相反应，如果本征动力学方程式为r ，催化剂的内扩散有效因子为ζ，则宏观动力学方程式应如何表示？ 二、计算题1、某可逆反应：A B C D k k +⇔+21，其均匀表面吸附机理的动力学方程式为：()()()r k P P P P K b P b P bP b P A A B C D A A C CBB D D=-++++1122试写出反应机理及控制步骤，并证明之。
化学反应速率测定实验报告思考题及答案
化学反应速率测定实验报告思考题及答案
思考题：
1. 在实验中，如果我们加入较多的催化剂，对反应速率有何影响？为什么？
2. 在实验中，我们通常会控制温度、浓度和压力等因素来研究反应速率。
请解释一下这些因素如何影响反应速率。
3. 如果将实验室温度从摄氏20度降低到零下10度，反应速率会发生什么变化？为什么？
答案：
1. 加入较多的催化剂可以增加反应速率。
催化剂能够降低反应的活化能，提供新的反应路径，从而加速反应进行。
加入更多的催化剂意味着提供了更多的活化能降低的位点，使更多的反应物能够通过更容易的反应路径参与反应，从而增加反应速率。
2. 温度、浓度和压力等因素都可以影响反应速率：
- 温度：温度升高会增加反应物分子的平均动能和碰撞频率，从而增加反应的速率。
- 浓度：增加反应物的浓度会增加反应物分子之间的碰撞频率，从而增加反应速率。
- 压力：对于气相反应，增加压力会增加气体分子的浓度，从而增加反应的碰撞频率，从而增加反应速率。
3. 如果将实验室温度从摄氏20度降低到零下10度，反应速率会减慢。
温度降低会导致反应物分子的平均动能和碰撞频率减小，使得反应发生的机会变少，从而减慢反应速率。
根据阿伦尼乌斯方程，降低10度的温度大约会使反应速率减慢两倍。
(完整版)催化剂活性测试
一．实验操作1.调节恒温槽40℃，杜瓦瓶中放入冰盐水2.开启钢瓶，调节流量为100ml/min，开启温控仪使炉温升至350℃，每5min记录一次流量，连续记录30min。
3.换上放有催化剂的管，待炉温恒定后每5min记录一次流量，连续30min。
4.升温至420℃，重复操作3。
二．数据记录（单位：时间min，流量L，流速mL/min）空管催化剂350℃催化剂420℃时刻流量流速时刻流量流速时刻流量流速31:30 3.20 0:00 1.50 0:00 4.3036:30 3.74 108 5:00 2.16 132 5:00 0.05 146 41:30 4.28 108 10:00 2.82 132 10:00 0.87 164 46:30 4.72 108 15:00 3.53 142 15:00 1.61 146 51:30 0.32 120 20:00 4.22 138 20:00 2.37 152 56:30 0.84 105 25:00 4.92 140 25:00 3.12 150 61:30 1.36 106 30:00 0.62 140 30:00 3.87 15035:00 1.31 138 35:00 4.63 152三.数据处理1.（1）空管Slope=105mL/min V N2=3.15L（2）有催化剂，350℃Slope=139.5mL/min V H2+CO =30*139.5-V N2=1.03L (3)有催化剂，420℃Slope=150.5mL/min V H2+CO =30*150.5-V N2=1.365L2.p(CH 3OH)=35091Pa p(大气压)=101.55Kpa=p(CH 3OH)+p （N 2） p （N 2）=66459Pa mol RTV N N 0880.0p n 222N ==CH3OHN2OH3CH N2n n p p =n （CH 3OH ）=0.0465molm （CH 3OH ）=1.488g3.（1）350℃mol 0144.05.17273*314.886.34RT V *p n CH3OH =+==）（’大气压m ’=0.461g（2）420℃ mol 0191.05.17273*314.821.46RT V *p n CH3OH =+==）（’大气压m ’=0.611g4.（1）350℃ 74.7m 100*n n ZnO==’催化活性 （2）420℃ 27.10m 100*n n ZnO==’催化活性 四．1.V H2+CO 是通过有无催化剂时的流量差求得的，所以必须保持氮气流量不变2.使未反应的甲醇冷凝，从而可以测量V H2+CO3.（1）操作简单，便于在不同温度下测量，催化剂可重复利用 （2）实验设施复杂，易造成误差4.相同：都可以测定流量不同：毛细管流量计在管路支线，而湿式流量计在管路主线。
有机化学基础实验思考题
1．仪器装配和拆卸的一般顺序是？答：仪器装配的一般顺序是：从热源开始，先下后上，从左至右。
拆卸时，按相反的顺序。
2. 如果液体具有恒定的沸点，那么能否认为它是单纯物质？答：不能。
因为共沸混合物也具有恒定的沸点。
3．蒸馏时加入止暴剂的作用是什么？加入止暴剂为什么能防止暴沸？如果蒸馏前忘记加止暴剂，能否立即将止暴剂加入沸腾的液体中？当重新蒸馏时，用过的止暴剂能否继续使用？答：蒸馏时加入止暴剂的作用是防止加热时的暴沸现象〔防暴沸〕。
当液体加热到沸腾时，止暴剂内的小气泡成为液体分子的气化中心，使液体平稳地沸腾，从而防止液体因过热而产生暴沸。
如果蒸馏前忘记加止暴剂，应使沸腾的液体冷却至沸点以下后才能加入止暴剂。
当重新蒸馏时，用过的止暴剂不能继续使用，应在加热前补添新的止暴剂。
4．蒸馏时火力太大或太小，对测定出来的沸点有什么影响？答：蒸馏时火力太大，会使部分液体的蒸气直接受热，从而温度计的读数偏高；蒸馏时火力太小，温度计的水银球不能为蒸气充分浸润而使温度计的读数偏低或不规则。
5．利用蒸馏可将沸点相差多大的液体混合物分开？答：利用蒸馏可将沸点相差30℃的液体混合物分开。
6．实验室常见的间接加热方法哪些？答：空气浴、水浴、油浴、砂浴、电热套。
7．蒸馏时蒸馏烧瓶中所盛液体的量为？蒸馏时如果馏出液易受潮分解应怎么办？当加热后已有馏分出来时才发现冷凝管没有通水应如何处理？答：蒸馏时蒸馏烧瓶中所盛液体的量既不应超过其容积的2/3，也不应少于其容积的1/3。
蒸馏时，如果馏出液易受潮分解时应在尾接管上装上无水氯化钙干燥管。
当加热后已有馏分出来时才发现冷凝管没有通水，应该立即停止加热，待冷凝管冷却后，通入冷凝水，再重新加热蒸馏。
8.学生实验中经常使用的冷凝管有三种，一般球型冷凝管用于合成实验的回流操作，直型冷凝管用于沸点低于130 ℃的液体有机化合物的蒸馏操作，空气冷凝管用于沸点高于130℃的液体有机化合物的蒸馏操作。
附：练习题1.蒸馏操作中应在烧瓶内加少量沸石目的是( A )A. 防止溶液暴沸B. 防止水蒸发C.增大有机物稳定性D.便于测定有机物沸点2.待蒸馏液体的沸点为85℃，应选择蒸馏的冷凝装置是( B )A.球型冷凝管B.直型冷凝管C.蛇型冷凝管D.空气冷凝管℃〕的实验中，为了将体系中的酒精除去，常采用水浴蒸馏的方法。
工业催化复习思考题
更新原料路线； 采用更原价的原料； 革新工艺流程；促进新工艺过程开发； 缓和工艺操作条件，达到节能降耗的目的； 开发新产品，提高产品收率，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，对资源有效利用以及污染控制的环境友好“绿色 催化工艺”等。
固体酸：天然黏土类、浸润类、阳离子交换树脂、活性炭在 573K 下热处理、金属氧化物和硫化物、 金属盐、复合氧化物。 固体碱：浸润类、阴离子交换树脂、活性炭在 1173K 下热处理或者用 N2O、NH3 活化、金属氧化物、金 属盐、复合氧化物、用碱金属离子或者碱土金属离子处理交换的合成分子筛。 适用类型：烃催化裂化、烯烃催化异构化、芳烃烯烃烷基化、烯烃二烯烃的低聚共聚和高聚、烯烃水 合制醇和醇催化脱水等。
27.分子筛催化剂的酸性是如何形成的？有哪些调变分子筛酸性的方法？
分子筛 HY 上的羟基显示酸性中心； 骨架外的铝离子会强化酸位形成 L 酸中心； 多价阳离子也可能产生羟基酸位中心； 过渡金属离子还原也能形成酸位中心。 进行铵离子交换，对于耐酸性强的分子筛可以用稀盐酸直接交换引入质子。
28.什么是择形催化选择性？为什么分子筛具有很高的择形催化选择性？
14.催化剂寿命和稳定性有什么不同？ 催化剂的稳定性是指它的活性和选择性随时间变化的情况 催化剂的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。
15.什么是催化剂的吸附等温线？有哪几种吸附等温式？有什么用途？ 对于给定的物系，在温度恒定和达到平衡的条件下，吸附量和压力的关系绘制成的曲线成为吸附等温 线。 简单的 Langmuir 吸附等温式：可以解释某一个吸附体系是否符合 Langmuir 方程。 解离吸附的 Langmuir 等温式：可以判断是否发生了解离吸附。 竞争吸附的 Langmuir 等温式：判断两种或者多种物质竞争吸附的能力 焦姆金等温式：在合成氨体系的铁催化剂的化学吸附基础上研究而来，对中等吸附程度有效。 弗兰德里希吸附等温式：该等温式预示不应存在饱和吸附量。 BET 公式：为固体吸附剂、催化剂的表面及测定提供了强有力的基础。
催化剂与催化作用复习思考题-2011
催化剂与催化作用复习思考题1.论述催化剂是如何加速反应速率的？2.催化作用有哪些基本特征？3.说明催化剂为什么不能改变平衡反应的平衡位置？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。
5.通常固体催化剂有哪几个部分组成的？载体和助催化剂的功能分别是什么？6.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 %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题。
试计算（1）甲烷的转化率；（2）乙烯的选择性。
7.试说明催化剂稳定性与寿命的区别与联系。
8.多相催化反应通常包括哪个连续的步骤？9.试比较物理吸附与化学吸附。
10.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？11.如何判断一个催化反应是存在内、外扩散的控制？12.试叙述固体表面酸中心类型测定方法13.试叙述固体酸强度测定方法。
14.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。
（复合氧化物中Ti价态为+4，配位数6，Zr价态为+4 ，配位数8）；(b)ZrO2为主要组分，TiO2为次要组分所形成的二元复合氧化物表面酸性。
（复合氧化物中Ti价态为+4，配位数6，Zr价态为+4 ，配位数8）。
15. 请简要叙述沸石结构的三个层次。
16. 请按TiO4四面体画出六元环结构。
17. A型、Y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？为什么它们的孔径大小与相应多元环的临界直径有差异。
18. 3A、4A和5A分子筛都是A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？19. X型和Y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？20. 硅铝型分子筛的晶胞化学组成式的两种表达形式是什么？21. 依形态结构划分，金属催化剂可分为哪几种类型？22. 金属催化剂主要催化哪些类型的反应？23. 分别给出分子筛离子交换度、交换容量和残钠量的定义。
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催化剂活性的测定实验思考题
1.为什么氮气的流速要始终控制不变?
答：（1）当氮气的流速为0.1L/min左右时，催化剂的活性较高；（2）V（CO+H2）是通过测有无催化剂时气体的流量差来测定的，因此氮气的流速应始终保持不变。
2.冰盐冷却器的作用是什么？是否盐加得越多越好?
答：（1）冰盐冷却器的作用是将未反应的甲醇蒸气冷凝从而将其截留在捕集器内，使之不影响V（CO+H2）的测量。
（2）盐并非加得越多越好。
如果盐加的过多，会使冷却器内温度过低，从而使经过的N2、CO及H2温度太低，从而低于湿式流量计上温度计测得的温度，在用理想气体状态方程是会存在一定误差。
3.试评论本实验评价催化剂的方法有什么优缺点。
答：优点：
（1）原理巧妙，运用理想气体状态方程及道尔顿分压定律，仅通过测量有无催化剂气体流量的变化便可间接求得甲醇的进入量及反应量；（2）操作简单，只涉及一些基础的操作，如钢瓶、毛细管流量计及湿式流量计的使用等；（3）可以比较不同温度下催化剂的活性；ZnO 可重复利用。
缺点：
（1）实验设备较复杂；（2）反应温度较高，存在一定危险性；（3）350℃与420℃催化剂活性差别不大，比较效果不明显；（3）将体系压强近似为大气压，存在一定误差。
4. 毛细管流速计与湿式流量计两者有何异同。
答：相同点：都能通过测量以表征待测气体的流速。
不同点：（1）毛细管流速计与待测气体“并联”，它根据气体在U型管进出口的压力不同而设计，通过U型管两端液面差来显示气体流速大小；湿式流量计待测气体“串联，它是通过直接测量一定时间内通过流量计的气体体积来表征气体流速大小，通过表盘上指针表征转速大小；（2）毛细管流速计只能表示气体瞬时流速大小，而湿式流量计可以准确测量气体在一段时间内的总流量。