催化剂与催化作用复习总结
催化化学复习
1.催化剂：是一种能够改变一个化学反应的反应速度,却不改变化学反应热力学平衡位置,本身在化学反应中不被明显地消耗的化学物质;2.催化剂的组成：主催化剂,共催化剂,助催化剂,载体;主催化剂又称活化组分,是多元催化剂中的主体,是必须具备的组分,没有它就缺乏所需要的催化作用;共催化剂是和主催化剂同时起催化作用的物质,二者缺一不可;助催化剂是加到催化剂中的少量物质,这种物质本身没有活性或者活性很小,甚至可以忽略,但却能显着地改善催化剂效能,包括催化剂活性、选择性和稳定性等;载体是主催化剂和助催化剂的分散剂、粘合剂、支撑体;3.催化剂反应性能好坏的指标：包括催化剂的活性、选择性、稳定性;4.催化剂的稳定性：是催化剂在使用条件下具有稳定活性的时间;包括化学稳定性、耐热稳定性、抗毒稳定性、机械稳定性;5.物理吸附：是靠分子间作用力,即范德华力实现的,由于这种作用力较弱,对分子结构影响不大,可把物理吸附看成凝聚现象;6.化学吸附：是气固分子相互作用,改变了吸附分子的键合状态,吸附中心和吸附质之间发生了电子的重新调整和再分配;化学吸附属于化学键力;由于这种作用力强,对分子吸附分子的结构有较大影响,可以把化学吸附看成是化学反应;方程依据的模型：a吸附剂表面是均匀的,各吸附中心能量相同,b吸附分子间无相互作用,c吸附是单分子层吸附,其吸附分子与吸附中心碰撞才能吸附,一个分子只占据一个吸附中心,d一定条件下,吸附与脱附可建立动态平衡;等温方程：根据物理吸附的多分子层吸附,假设a固体表面是均匀的,自由表面对所有分子的吸附机会相等,分子的吸附、脱附不受其他分子存在的影响;B固体表面与气体分子的作用力为范德华引力,因此在第一吸附层上还可以进行第二、第三等多层吸附;9.酸碱质子理论：凡是能提供质子的物质称为B酸,凡是能接受质子的物质为B碱10.酸碱电子理论：凡是能提供电子的物质为L碱,凡是能接受电子的物质为L酸;11.软硬酸碱理论：对外层电子抓得紧的酸为硬酸HA,而对外层电子抓的松的酸为软酸SA,属于二者之间酸为交界酸;对于碱,电负性大,极化率小,对外层电子抓得紧,难于失去电子对的物质为硬碱HB,极化率大,电负性小,对外层电子抓的松,容易失去电子对的物质为软碱SB,属于二者之间的碱为交界碱;田部浩三假设条件：A,C1为第一种氧化物金属离子配位数,C2为第二种氧化物金属离子配位数,两种金属离子混合后配位数不变;B. 氧的配位数混合后有可能改变,但所有氧化物混合后氧的配位数与主成分的配位数不变;C 已知配位数和金属离子电荷数,用图模型可计算出整体混合氧化物的电荷数,负电荷过剩时可呈现B酸中心,而正电荷过剩时为L酸中心;13.固体酸的性质：酸中心的类型、酸中心的浓度、酸中心的强度;指示剂的胺滴定法：利用某些指示剂吸附在固体酸表面上,根据颜色的变化来测定固体酸表面的酸强度;若指示剂由碱性色变为酸型色,说明H0<=pKa,若指示剂仍为碱型色,说明酸强度Ho>pKa15.人工合成分子筛：是金属Na+阳离子型沸石分子筛,即Na2OAl2O3mSiO2PH2O16.沸石的最基本结构单元：是一级结构单元,由Si、Al、原子通过sp3杂化轨道与氧原子相连,形成以Si或Al原子为中心的正四面体;17.笼结构是构成各种沸石分子筛的主要结构单元;A型沸石分子筛的骨架结构是β笼和立方体笼构成的立方晶系结构,β笼的6个四元环通过氧桥相互连接,构成A型沸石的主笼————α笼;18.沸石分子筛酸性质的调变：1合成具有不同硅铝比的沸石,或者将低硅沸石通过脱铝提高硅铝比,在一定硅铝比的范围内,一般随硅铝比增加反应的活性和稳定性增加;2通过调节交换阳离子的类型、数量,来调节沸石的酸强度和酸浓度,从而改变催化反应的选择性;19.金属催化剂：是指催化剂的活性组分是纯金属或者合金;20金属催化剂的电子逸出功：指将电子从金属催化剂中移到外界通常是指真空环境所需要做的最小功;或者说电子脱离金属表面所需要的最低能量,在金属能带图中表现为最高空能级与能带中最高填充电子能级的能量差,用θ来表示;21.反应物分子的电离势：指反应物分子将电子从反应物中移到外界所需要的最小功,用Ι来表示,它的大小代表反应物分子失去电子的难易程度; 22.通常认为氢在金属催化剂上化学吸附时,与吸附中心转移配位电子数为1,所以选用镍和钴是合适的,尤其是镍具有较高活性;23.人们在研究乙烯在各种金属薄膜上催化加氢时,发现随金属d%增加,加氢活性也增加;24.分散度：指金属晶粒大小而言,晶粒大,分散度小；反之晶粒小,分散度大;分散度D=表相原子数/表相+体相原子数;25.表面上的原子有三种：晶角上的,晶棱上的和晶面上的;26.金属Pt催化含有C---H键变化的烃类反应如加氢、脱氢反应是结构不敏感的;与含有C---H键的反应相反,C---C键的反应和其他一些反应,如氧化反应是结构敏感反应;27.溢流：指被吸附的活性物种从一个相向另一个相转移,另一个相是不能直接吸附生成该物种的相,即称为溢流;溢流的作用：可引起氢吸附速率和吸附量增加,氢溢流使许多金属氧化物的还原温度下降,氢溢流能将本来是惰性的耐火材料氧化物诱发出催化活性,氢溢流还能防止催化剂失活,可使沉积在金属活性中心周围和载体上的积碳物种重新加氢而去掉,使毒化贵金属的硫生成H2S而消失;28.满带：凡是能被电子完全充满的能带叫满带,凡是没有完全被电子充满的能带叫导带,根本没有电子填充的能带叫空带;只有导带能导电;29.半导体分类：n型半导体、p型半导体和本征半导体;30.能级出现在靠近导带下部,称为施主能级;在施主能级上的自由电子,很容易激发到导带中,产生自由电子导电,这种半导体称为n型半导体;型半导体：杂质能级出现在靠近满带上部,称为受主能级,在受主能级上有空穴存在,很容易接受满带中跃迁的电子,是满带产生正电空穴,并进行空穴导电;叫p型半导体;32.络合催化：通常指在均相液相系统中催化剂和反应物之间由于配位作用而进行的催化反应,包括催化剂与反应物发生络合活化作用,从开始直至反应完成的一切过程;33.催化剂的主要制备方法：沉淀法,浸渍法,热分解法,熔融法,还原法;34.沉淀剂和金属盐类的性质直接影响沉淀过程,为此沉淀剂多用氨气、氨水、碳酸铵等物质,因为这些物质在洗剂时容易除去,而不用KOH和NaOH,是因为某些催化剂不希望残留K+或Na+,再者KOH价格较高;金属盐类多选用硝酸盐、碳酸盐、有机酸盐,因为这些酸根在焙烧过程中可分解为气体跑掉,而不会残留于催化剂中;相反,若采用氯化物或硫酸盐,焙烧后残留的阴离子Cl—或SO42—会对催化剂强毒化作用;35.催化剂的失活与再生：按照毒化作用的特性可分为永久中毒和暂时中毒;暂时中毒可用无毒气体吹扫或除去进料中的毒物,催化剂活性可复原,即中毒作用是可逆的;相反,永久中毒时不可逆的,即用无毒物的气体吹扫或从进料中除去杂质,催化剂活性仍不能回复;等温方程计算式：PV(Po−P)=1CVm+c−1CVmP/Po V是平衡压力为P时的吸附量,P为吸附平衡时的压力,Po为吸附气体在该温度下的饱和蒸汽压,Vm为表面上形成单吸附层时所需要的气体体积,C是与第一层吸附热有关的常数;=1/斜率+截距比表面积定义为每克催化剂或吸附剂的总面积,Sg=VmV NaAmV= Na= Am是一个吸附分子的横截面积;38.催化剂的密度：①堆密度ρ堆当V=V堆时求的密度称为催化剂的堆密度; ρ堆=m／V堆=m／﹙V隙+V孔+V真②颗粒密度假密度ρ假当V=V堆 -V隙时求的密度称为催化剂的颗粒密度ρ假 =m／V堆 -V隙=m／﹙V孔+V真③真密度骨架密度ρ真当V=V真时求得的密度称为真密度ρ真 =m／V真=m／V堆 -V隙+V孔④视密度ρ视 =m／V堆 -V隙+V孔39. 比孔容积Vg=1/ρ假 +1/ρ真孔隙率θ=1--ρ假/ρ真平均孔半径r=2Vg/Sg40..从费米能级Ef到倒带顶之间的能量差就是逸出功φ;;n型半导体<本征半导体<p型半导体38.用碳正离子反应规律说明下述反应机理;答：①正碳离子生成烯烃正碳离子生成②正碳离子与烯烃作用生成新正碳离子;③催化剂还原1.BET公式中V m表示：表面上形成单吸附层时所需要的气体的体积;当得出V m后,将如何计算出比表面积S g S g=V m/V'N A A m V'为吸附质的摩尔体积×103cm3,N A为阿伏伽德罗常数,A m 为一个吸附分子的横截面积A m=M/ρL N A2/3×106ρL液态吸附质密度,M吸附质相对分子质量A m =4××M/4√2N AρS2/3ρS为固态吸附质密度,将吸附当做液化,式中ρS改用ρL2.已知Ni的d空穴数=,Co的d空穴数=,Tc的d空穴数=,试说明对于乙烯的加氢、合成氨反应,应选用和重金属催化剂why若将少量铜加入催化剂中,催化活性有何变化对于乙烯反应可选用Ni或Co；对于合成氨反应可选用Tc;根据过渡金属d空穴数与催化剂活性关系得知：当d空穴数≈反应物分子吸附时电子转移数时,为中等吸附,有较好的催化活性;乙烯加氢反应,乙烯在金属表面上吸附时电子转移数为1,所以选用d空穴数接近于1的Ni或Co 较好；而合成氨反应中,N在金属表面上吸附时电子转移数为3,所以选用d 空穴数接近3的Tc,这样才能给出较好的活性; Cu的d电子层已充满电子,但有未成对的s电子,若将Cu加入上述各种过渡金属中,Cu的s电子可转移到过渡金属的d空穴中,是上述各种金属的d空穴数减少;Ni的d空穴数本来＜1,加入Cu后会进一步降低,所以表现出活性随Cu加入而下降;Co中加入Cu后会使Co的d空穴数减少,活性逐渐增加,当接近1时活性达到最大值,Cu 加入量更多时,使Co的d空穴数大大减少,会使其活性降低;Tc的规律与Co 相似3.在n型和p型半导体催化剂中各加入施主杂质后,他们的导电率和逸出功各有何变化N型半导体催化剂加入施主杂质后,它的导电率提高,逸出功降低;因为n型半导体靠自有电子导电,加入施主杂质会使导带自由电子增加,所以导电率提高,E f提高逸出功降低；而p型半导体催化剂中加入施主杂质后,他的导电率降低,逸出功也降低;因为p型半导体靠自由空穴导电,加入施主杂质会使自由空穴减少,故导电率降低,逸出功降低原因同上;4.半导体催化剂ZnO在吸附氧气后导电率比未吸附低,用ZnO催化剂催化CO ﹢O2→CO2反应时,催化剂的导电率增大,试问CO和CO2哪种物质吸附为控制步骤,这是什么型反应加入什么杂志可以提高反应物速度因为氧化锌是n 型半导体,吸附氧后会有Zn ＋将电子转移给氧,产生受主键吸附,使参加n 型导电的Zn ＋减少,表现为吸附氧后导电率比未吸附时低;用ZnO 催化剂催化CO氧化为CO 2的反应机理如下：2Zn 2+O 2-2Zn +22e -当反应时CO 吸附在Zn 2＋上,并将电子传递给Zn 2＋,使他变为Zn ＋,此时催化剂导电率增加;这也说明CO 吸附较O 2吸附容易;容易O 2的吸附为控制步骤,这是受主型反应;应当加入施主型杂志如Li 2O 等以提高反应速率;5.已知Pd 、Rh 、Co 、Ta 、Cu 的d 带空穴数分别为、、、和0,使用能带理论解释那些金属可以作为乙炔加氢催化剂那些可以作为合成氨催化剂若将少量铜加入上述催化剂中,对催化剂活性有何影响为什么加氢过程吸附中性电子转移为1,所以Pd 、Rh 、Co 更适合乙炔加氢；合成氨学3个电子转移,因此Ta 比较合适;6.已知某活性硅胶样品质量,骨架体积为,颗粒体积为,式计算该样品的比孔容和孔隙率;V 颗粒=V 孔+V 真=,V 真=,V 孔=,ρ假=m/V 孔+V 真=cm3,ρ真=m/V 真=cm3. Vg=1/ρ假 +1/ρ真=g θ=V 孔/V 孔+V 真=% 补充1.能够区分B 酸跟L 酸的方法是吸附碱的红外光谱法;2. 下面根据正碳离子生成和反应规律来分析丙烯与乙丙烯生成异庚烷的反应过程;C 3H 6 +iC 4H 10(CH 3)2CH 2CH(CH 3)2A.正碳离子的形成CH 3CH=CH 2+H +3CHCH3B.正碳离子与带支链烷烃反应,生成新的正碳离子和新的烷烃C.正碳离子与烯烃加成,生成新的正碳离子D.按正碳离子的稳定性发生甲基转移(CH)3CCH2CHCH3(CH3)2CCH2CH(CH3)2E.重复步骤B3.沸石分子筛的特征：是一种水合结晶型硅酸盐,具有均匀的微孔,其孔径与一般分子大小相当,由于其孔径可用来筛分大小不同的分子;特点：白色粉末,粒度到10um或更大,无毒、无味、无腐蚀性、不溶于水和有机溶剂,溶于强酸或强碱;具有独特的规整晶体结构,其中每一类沸石都具有一定的尺寸、形状的孔道结构,并具有较大比表面积;大部分沸石分子筛表面具有较强的酸中心,同时晶孔内有强大的库仑场起极化作用;还具有独特的择形催化作用和可调变性;4.化学吸附键和吸附状态：当Φ>I时,电子从反应物向金属催化剂表面转移,反应物分子变成正离子,两者差别越大,离子键越强,当Φ<I时,相反;5.金属催化剂晶格缺陷：点缺陷机械缺陷、电子缺陷、化学缺陷、线缺陷位错;6.过渡金属氧化物催化剂的电子特性：1,过渡金属氧化物中金属阳离子的d电子层容易失去或得到电子,具有较强的氧化还原性能;2过渡金属氧化物具有半导体性质;3过渡金属氧化物中金属离子内层价轨道保留原子轨道特性;4过渡金属氧化物催化剂和过渡金属催化剂都可以催化氧化还原型反应,过渡金属氧化物催化剂比过渡金属催化剂更耐热、抗毒性能强,光敏、热敏,杂质敏感性能,因此便于催化剂的调变;7.过渡金属氧化物催化剂类型：M2O MO M2O3 MO2 M2O58.工业催化剂的分类：1不断改进现有催化剂的性能,2利用现有廉价原料,为合成有用的化工产品而寻找开发合适的催化剂;3为化工新产品和环境友好工艺的开发二研制催化剂;9.催化剂的再生：积碳失活的催化剂可以通过烧焦使催化剂再生,在烧焦前用惰性气体或水蒸气吹扫催化剂;。
催化剂与催化作用基本知识
初级粒子 次级粒子
固
均匀度
体
金属单质
催
化 剂
化合态
化合物
的
组
固溶 体
成
积聚方式
晶态
物相
非晶态
外形
表面纹理
固
体
催
化
剂
的
孔隙构造
颗 粒
组分分布
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第20页，本讲稿共37页
1.3.2固体催化剂的结构
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第21页，本讲稿共37页
催化剂的表示方法
通常： • 1、用“/” 来区分载体与活性组分
1.5.1多相催化反应过程的主要步 骤
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第28页，本讲稿共37页
1.5.2多相催化反应中的物理过程
外扩散和内扩散
外扩散
内扩散
反应物分子从流体 体相通过附在气、 固边界层的静止气 膜（或液膜）达到 颗粒外表面，或者 产物分子从颗粒外 表面通过静止层进 入流体体相的过程 ，称为外扩散过程 。
催化活性在理论研究中经常采用：
• 转换频率（Turnover frequency）
• 指单位时间内每个催化活性中心上发生反应 的次数。作为真正催化活性的一个基本度量。
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1.4.1催化剂的反应性能
催化剂的选择性
选择性（S%）
选择性因素（选择度）
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• 主族元素的氧化物、氢氧化物、卤化物、含氧酸及氢化物等由 于在反应中容易形成离子键，主要用做酸碱型催化剂。但是，
第Ⅳ～Ⅵ主族的部分元素，如铟、锡、锑和铋等氧化物也常 用做氧化还原型催化剂。 • 而副族元素无论是金属单质还是化合物，由于在反应中容易 得失电子，主要用做氧化还原型催化剂。特别是第Ⅷ过渡族 金属元素和它的化合物是最主要的金属催化剂、金属氧化物 催化剂和络合物催化剂。但是副族元素的一些氧化物、卤化 物 Fe和Cl3盐等类。也可用做酸碱型催化剂，如Cr2O3，NiSO4，ZnCl2和
中考化学知识点：催化剂和催化作用
中考化学知识点：催化剂和催化作用
催化剂是指在化学反应中能改变其他物质的反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有改变的物质。
催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。
注意
①催化剂改变其他物质的反应速率，这里的”改变包括加快或减慢的含义
②催化剂的化学性质在化学反应前后没有改变，但物理性质可能改变
③催化剂是针对具体的反应而言的，如二氧化锰在过氧化氢分解制取氧气时，能够起催化作用，是催化剂;但二氧化锰不是所有化学反应的催化剂
④在某个化学反应中，可以选择不同的物质作为催化剂，如双氧水分解制取氧气时，既可以选择二氧化锰做催化剂，也可以选择氧化剂做催化剂。
化学反应中的催化剂作用总结知识点总结
化学反应中的催化剂作用总结知识点总结化学反应中的催化剂作用催化剂是指能够加速化学反应速率、但其自身在反应中不发生永久性改变的物质。
催化剂在化学反应中起到了至关重要的作用。
本文将对催化剂的作用进行知识点总结，以加深对其原理和应用的理解。
1. 催化剂的定义与分类催化剂是改变化学反应速率的物质，其自身在反应中不参与化学反应并不发生永久性改变。
根据催化剂与反应物之间的物理状态，催化剂可分为气相催化剂和液相催化剂。
同时，根据催化剂的组成，又可将其分为金属催化剂、非金属催化剂和生物酶等多种类型。
2. 催化剂的作用机理催化剂在化学反应中起到了降低反应活化能的作用，从而加速反应速率。
催化剂通过提供合适的反应路径、降低反应过渡态的能量和稳定过渡态等方式实现催化作用。
此外，催化剂在反应过程中还能吸附和中间体反应生成新的物种，进一步促进反应。
3. 催化剂的应用领域催化剂广泛应用于化学工业、环境保护、能源领域等。
在化学工业中，催化剂被广泛应用于石油加工、合成氨、制备合成橡胶等过程中，以提高反应速率和产物收率。
在环境保护中，催化剂可用于废气净化、有机废水处理等领域。
而在能源领域，催化剂被应用于燃料电池、催化裂化等过程，以提高能源利用效率。
4. 催化剂的选择与设计在选择催化剂时，需要考虑催化剂对目标反应的适应性，包括反应活性、选择性、稳定性等。
此外，对于复杂的反应体系，还需考虑催化剂的形貌和结构等因素。
为了提高催化剂的效率，科学家们通过设计和合成新的催化剂，改变催化剂的晶体结构、表面形貌和添加助剂等方式，以实现更高的催化活性。
5. 催化剂的研究与发展催化剂研究是一个不断发展的领域。
随着表面科学和纳米技术的发展，科学家们对催化剂的理解和制备方法有了更深入的了解。
通过研究催化剂的物理化学性质、表面结构和反应机理等方面的问题，可以为新催化剂的设计和合成提供理论基础和实验依据，促进催化剂性能的提升。
总结：催化剂作为化学反应中的重要因素，能够加速反应速率、提高产物选择性，被广泛应用于各个领域。
催化剂与催化作用总复习
催化剂与催化作用总复习催化剂是指在化学反应中可以降低反应活化能，加速反应速率，但本身在反应过程中不发生永久性变化的物质。
催化剂通过吸附反应物分子并调整它们的构象，使得反应物分子更易于发生键的断裂和形成，从而降低反应的能量阈值，促进反应的进行。
首先，催化剂的种类很多，常见的有质子催化剂、酸催化剂、碱催化剂、金属催化剂等。
质子催化剂是指通过质子的转移来促进反应的进行，酸催化剂是指通过提供H+离子来促使反应的发生，碱催化剂则是提供了OH-离子。
金属催化剂则是利用金属元素的特性来调节反应物分子的吸附及活化能，从而促进反应。
其次，催化作用是指催化剂所产生的效应，它可以通过多种途径发挥作用。
首先，催化剂可以通过提供适宜的反应场所，如金属表面的活性位点，来吸附反应物分子，并调整它们的构象。
在活化态下，反应物的键容易断裂和形成，从而加速反应的进行。
催化剂也可以通过与反应物分子发生物理或化学交互作用，调整反应物的电子结构，使其更易发生反应。
此外，催化剂还可以通过减小反应物分子之间的位能垒，降低反应的活化能，从而提高反应速率。
总结起来，催化剂与催化作用的关系非常密切。
催化剂的选择对于反应速率、选择性和产物分布有重要影响。
催化剂可以提供合适的反应场所、调整反应物的构象和电子结构，从而降低反应的能量阈值，促进反应的进行。
催化剂的应用广泛，涉及到化工、生物、环境等多个领域。
例如，金属催化剂在催化裂化和加氢反应中起到重要作用，酶催化剂在生物代谢过程中发挥关键作用。
催化剂的设计和研发是实现可持续化学反应和能源转化的重要途径，具有重要的理论和应用价值。
催化原理复习总结
催化原理1.催化剂的性能指标：（催化活性、选择性、产物收率、稳定性或寿命）2.催化作用的特征：a通过改变反应历程改变反应速度——能减小活化能，提高反应速度b只能加速反应趋于平衡，不能改变平衡的位置——只能加速热力学上可以进行的反应c对加速反应具有选择性d催化剂的寿命3.催化剂分类•金属催化剂（Ni,Fe, Cu, Pt, Pd….) (多为导体)•金属氧化物催化剂和金属硫化物催化剂(多为半导体) Cr2O3 MoS•酸碱催化剂•有机金属化合物催化剂4.物理吸附：是由表面质点和吸附分子之间的作用力，即范德华力所产生。
化学吸附：是由催化剂表面质点与吸附质分子之间的化学作用力而引起的。
5.化学吸附态：是指分子或原子在固体催化剂表面进行化学吸附时的化学状态、电子结构及几何构型。
6.吸附物种与催化剂表面键合形成化学吸附键的强弱，由反应物与催化剂的性质及吸附条件决定。
其数值大小可由化学吸附热度量。
吸附热越大，吸附键愈强；吸附热越小．吸附键越弱。
7.产生真实吸附的原因：1、表面不均匀2、吸附分子的相互作用8.当吸附与脱附速度相等时，固体表面上吸附的气体量维持不变，这种状态即为吸附平衡。
吸附平衡有三种表达方式：等温吸附平衡，等压吸附平衡，等量吸附平衡。
9.对于给定的物系，在温度恒定和达到平衡的条件下，吸附质的吸附量与压力的关系称为吸附等温式或称吸附平衡式，绘制的曲线称为吸附等温线。
ngmuir等温方程的几点假设：1、吸附的表面是均匀的，各吸附中心的能量同构；2、吸附粒子间的相互作用可以忽略；3、吸附粒子与空的吸附中心碰撞才有可能被吸附，一个吸附粒子只占据一个吸附中心，吸附是单分子层的；4、在一定条件下，吸附速率与脱附速率相等，从而达到吸附平衡。
11.BET理论的假设：1、吸附的表面是均匀的；2、吸附粒子间的相互作用可以忽略；3、多层吸附，各层间吸附与脱附建立动态平衡。
12.BET等温方程13. 催化剂的细孔可以分成三类：• 微孔，指半径小于2nm 左右．活性炭、沸石分子筛等含有此种类型的孔； • 中孔，指半径在(2—50)nm 。
催化剂与催化作用复习资料汇总
第1、2 章复习思考题1、催化剂是如何定义的？催化剂是一种能够改变化学反应速度而不能改变反应的热力学平衡位置，且自身不被明显消耗的物质。
2、催化剂在工业上的作用功能或者效果有哪些？1）使得原来难以在工业上实现的过程得以实现。
2）由过去常常使用的一种原料，可以改变为多种原料。
3）原来无法生产的过程，可以实现生产。
4）原来需要多步完成的，变为一步完成。
5）由原来产品质量低，能耗大，变为生产成本低，质量高6）由原来转化率低，副产物多，污染严重，变为转化率高，产物单一，污染减少3、载体具有哪些功能和作用？①分散作用，增大表面积，分散活性组分；②稳定化作用，防止活性组分熔化或者再结晶；③支撑作用，使催化剂具备一定机械强度，不易破损；④传热和稀释作用，能及时移走热量，提高热稳定性；⑤助催化作用，某些载体能对活性组分发生诱导作用，协助活性组分发生催化作用。
4、代表催化剂性能的重要指标是什么？催化剂的反应性能是评价催化剂好坏的主要指标，它主要包括催化剂的活性、选择性和稳定性。
（1）催化剂的活性：指催化剂能加快化学反应的反应速度的程度（2）催化剂的选择性：使反应向生成某一特定产物的方向进行。
（3）催化剂的稳定性：是指在使用条件下，催化剂具有稳定活性的周期5、多相催化反应的过程步骤可分为哪几步？实质上可分为几步？（1）外扩散—内扩散—化学吸附—表面反应—脱附—内扩散—外扩散（2）物理过程—化学过程—物理过程6、吸附是如何定义的？气体与固体表面接触时，固体表面上气体的浓度高于气相主体浓度的现象。
7、物理吸附与化学吸附的本质不同是什么？本质：二者不同在于其作用力不同，前者为范德华力，后者为化学键力，因此吸附形成的吸附物种也不同，而且吸附过程也不同等诸多不同。
不同的表现形式为：（后面）8、为何说Langmuir 吸附为理想吸附？基本假设是什么？模型假设：①吸附表面均匀，各吸附中心能量相同；②吸附分子间无相互作用；③单分子层吸附，吸附分子与吸附中心碰撞进行吸附，一个分子只占据一个吸附中心；④在一定条件下，吸附与脱附可建立动态平衡。
催化剂与催化作用第一章催化剂与催化作用基本知识
表1-2 催化剂对可能进行的特定反应的选择催化作用
反应物 CO+H2
催化剂及反应条件 Rh/Pt/SiO2，573K，7×106 Pa Cu-Zn-O，Zn-Cr-O，573K， 1.0133×107 ～2.0266×107 Pa Rh络合物，473～563K， 5.0665×107～3.0399×108 Pa Cu，Zn，493K，3×106 Pa Ni，473～573K，1.0133×105 Pa Co，Ni，473K，1.0133×105 Pa
反应举例
自旋饱和分子或固体物质
自旋不饱和的分子或固体物质
酸，碱，盐，氧化物，分子筛
过渡金属，过渡金属氧（硫）化物，过渡 金属盐，金属有机络合物
裂解，水合，酯化，烷基化，歧化， 加氢，脱氢，氧化，氨氧化 异构化
按反应机理进行分类的方法反映了催化剂与反应物分子作用的实质。但是，由于催化作用 的复杂性，对有些反应难以将二者截然分开，有些反应又同时兼备二种机理，如铂重整反应。
载体
——主催化剂和助催化剂的分散剂、粘合剂和支撑体。
➢ 分散作用 ➢ 稳定化作用 ➢ 支撑作用 ➢ 传热和稀释作用 ➢ 助催化作用
工业催化剂大多数采用固体催化剂，而固体催化剂通常是由多组元组成的，要严格区 别每个组元的单独作用是很困难的。
人们所观察到的催化性能，常常是这些组元间相互作用所表现的总效应。可认为是催化剂与反应物分子之间通过电子对的授受而配位，或者发生强烈极化， 形成离子型活性中间物种进行的催化反应。
如：烯烃与质子酸作用，烯烃双键发生非均裂，与质子配位形成-碳碳键，生成正碳离子：
C H 2 C H 2 + H AH 3 C C H 2 + + A -
例如，用Al2O3做载体时活性组分MoO3对载体Al2O3结构稳定性有不良影响，当加入适量 SiO2时可使载体Al2O3 结构稳定有时也可加入少量CaO，与活性组分MoO3形成CaMoO4，从 而减少活性组分MoO3对载体的影响。
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催化剂的作用的特征有哪些？催化剂能否改变化学平衡？（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）催化剂的寿命。
催化剂能改变化学反应的速率，其自身并不进入反应的产物，在理想的情况下不为反应所改变。
但在实际过程中不能无限制的使用，催化剂经过多次使用后会失活。
催化剂如何加快化学反应速度？催化剂加快反应速率的原因与温度对反应速率的影响是根本不同的。
催化剂可以改变反应的路线，降低反应的活化能，使反应物分子中活化分子的百分数增大，反应速率加快。
催化作用可分为均相催化和非均相催化两种。
如果催化剂和反应物同处于气态或液态，即为均相催化。
若催化剂为固态物质，反应物是气态或液态时，即称为非均相催化。
在均相催化中，催化剂跟反应物分子或离子通常结合形成不稳定的中间物即活化络合物。
这一过程的活化能通常比较低，因此反应速率快，然后中间物又跟另一反应物迅速作用(活化能也较低)生成最终产物，并再生出催化剂。
该过程可表示为：A＋B=AB(慢)A＋C=AC(快)AC＋B=AB＋C(快)式中A、B为反应物，AB为产物，C为催化剂。
由于反应的途径发生了改变，将一步进行的反应分为两步进行，两步反应的活化能之和也远比一步反应的低。
该理论被称为“中间产物理论”。
在非均相催化过程中，催化剂是固体物质，固体催化剂的表面存在一些能吸附反应物分子的特别活跃中心，称为活化中心。
反应物在催化剂表面的活性中心形成不稳定的中间化合物，从而降低了原反应的活化能，使反应能迅速进行。
催化剂表面积越大，其催化活性越高。
因此催化剂通常被做成细颗粒状或将其附载在多孔载体上。
许多工业生产中都使用了这种非均相催化剂，如石油裂化，合成氨等，使用大量的金属氧化物固体催化剂。
该理论称为“活化中心理论”。
催化剂可以同样程度地加快正、逆反应的速率，不能使化学平衡移动，不能改变反应物的转化率。
请注意加快逆反应也就是减慢反应速率，这种催化剂也叫负催化剂！催化剂的活性、选择性的含义？催化剂的活性，又称催化活性，是指催化剂对反应加速的程度，可以作为衡量催化剂效能大小的标准。
催化剂的选择性是使反应向生成某一特定产物的方向进行。
转化为目的产物所消耗的某反应物量/某反应转化的总量。
催化反应的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。
催化剂为什么具有寿命？影响催化剂的寿命的因素有哪些？指催化剂的有效使用期限，是催化剂的重要性质之一。
催化剂在使用过程中，效率会逐渐下降，影响催化过程的进行。
例如因催化活性或催化剂选择性下降，以及因催化剂粉碎而引起床层压力降增加等，均导致生产过程的经济效益降低，甚至无法正常运行。
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举例说明催化循环？非缔合活化催化循环定义：在催化反应过程中催化剂以两种明显的价态存在，反应物的活化经由催化剂与反应物分子间明显的电子转移过程，催化中心的两种价态对于反应物的活化是独立的，这种催化循环称之为非缔合活化催化循环。
举例：氧化亚氮在镍催化剂上的分解反应。
缔合活化催化循环定义：在催化反应过程中催化剂没有价态的变化，反应物分子活化经由催化剂与反应物配位，形成络合物，再由络合物或其衍生出的活性中间物种进一步反应，生成产物，并使催化剂复原。
反应物分子活化是在络合物配位层中发生的。
举例：固体酸催化剂作用下的乙烯水合反应。
固体催化剂的组成？各组成的作用？结构型助剂与电子型助剂有何区别？主催化剂、共催化剂、助催化剂、载体。
主催化剂是催化剂中产生活性的部分，没有它催化剂就不能产生催化作用。
共催化剂：和祝催化剂同时起催化作用的物质，二者缺一不可。
助剂：本身没有活性或活性很低，少量助剂加到催化剂中，与活性组分产生作用，从而显著改善催化剂的活性和选择性等。
载体：载体主要对催化活性组分起机械承载作用，并增加有效催化反应表面、提供适宜的孔结构；提高催化剂的热稳定性和抗毒能力；减少催化剂用量，降低成本。
助催化剂分为：结构型助催化剂、电子型、扩散型、毒化型助催化剂。
结构型助催化剂通常不影响活性组分的本性，而电子型助催化剂能改变催化剂活性组分的本性，包括结构和化学特性。
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。
（3）流体流动：流体的分布、压力降、扩散效应。
催化剂利用率和过程控制；流体的分布：均匀、湍流、接近活塞流反应器与催化剂颗粒直径比5~10；反应器长与催化剂颗粒直径比>50~100（4）压力降：尽可能小。
提高催化剂床层空隙何为转化率、收率和选择率、如何计算？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%）转化为目的产物所消耗的某反应物量/某反应转化的总量为选择性。
产率=选择性*转化率为什么加氢催化剂对脱氢反应也有活性？工业上可逆反应选择的催化剂为什么往往是不相同的？因为催化剂的加入不能改变反应常数，即催化剂既能加速正反应又可以加速逆反应，才能使平衡常数保持恒值。
所以说为什么加氢催化剂对脱氢反应也有活性。
朗格谬尔、BET吸附等温式的假设及用途是什么？朗格谬尔假设：①吸附表面均匀，各吸附中心能量相同；②吸附分子间无相互作用；③单分子层吸附，吸附分子与吸附中心碰撞进行吸附，一个分子只占据一个吸附中心；④在一定条件下，吸附与脱附可建立动态平衡。
BET理论假设：固体表面均匀；吸附脱附不受周围分子影响；由于范德华力，不一定第一层吸满后才发生多层吸附。
何为控制步骤？研究催化反应控制步骤对选择和改进催化剂有何用途？如何消除内、外扩散影响？（1）多步反应中，若其中某一步骤的阻力远较其他步骤为大，则该步骤为控制步骤（3）内扩散消除实验的做法是：在一定催化剂装填量（质量或体积）条件下，改变催化剂颗粒粒径，通过对比不同粒径下的催化剂活性变化来确定内扩散消除与否，即随着粒径减小，活性不再变化，那么活性不再变化所对应的粒径就可以认为没有了内扩散的影响，或者说内扩散效应可以忽略。
表面催化反应包括哪几个步骤？（1）反应物由气相主体扩散到催化剂外表面（2）反应物由催化剂外表面扩散到催化剂内表面（3）反应物的化学吸附（4）被吸附的反应物发生化学反应生成产物（5）产物的解吸（6）产物由催化剂内表面扩散到催化剂外表面（7）产物由催化剂外表面扩散到气相主体其中（1）、（7）步为外扩散，（2）、（6）步为内扩散，（3）、（4）、（5）步为化学动力学过程物理吸附和化学吸附的区别和特点分别是什么？吸附强度与催化剂活性的关系？本质：二者不同在于其作用力不同，前者为范德华力类似于蒸汽的凝聚和气体的液化，后者为化学键力，类似于化学反应，因此吸附形成的吸附物种也不同，而且吸附过程也不同等诸多不同。
何谓质子酸和非质子酸？它们的催化作用有何异同？凡能给出质子的分子或离子叫酸（即质子酸），凡能和质子结合的分子或离子叫碱（即质子碱）。
例如HCD、H2SO4、CH3COOH、HCO-3、NH+4等都能放出质子，它们都是酸。
NaOH、NH3、CH3COO-、CO2-3等都能夺取质子，它们都是碱。
按照酸碱质子论，酸碱反应是质子转移的反应。
异同：1、酸催化的反应与酸位的性质密切相关，不同类型的反应要求不同酸位性质的催化剂。
2、酸催化的反应与酸强度也有密切关系，不同酸强度的部位可能具有不同的催化活性，所以不同的反应要求的酸强度范围也不相同。
3、在酸强度适宜的范围内，催化剂活性与酸浓度呈正比关系，即酸度越大，活性越高。
酸度和酸强度的含义？如何测定？区别B 酸和L 酸的实验方法？酸度：指固体酸的单位面积的含酸量。
（1）酸强度是指给出质子的能力（B 酸强度）或接受电子对的能力（L 酸强度）用函数H0 表示（2）测试方法：正丁胺指示剂滴定法测是总酸度和酸强度气态碱吸附脱附法（NH3，吡啶等）--程序升温脱附法（TPD）脱附温度越高酸强度越强。
（3）能够接受电子对的物质称为L 酸；能够给出质子的物质称为B 酸。
区别B酸中心和L 酸中心；用NH3 或吡啶在固体酸表面上吸附的红外光谱可以作出区分。
分子筛催化剂有哪些重要特性？其表面酸性是怎样产生的？①具有较高活性；②具有较高选择性，可择形催化；③具有较灵活的调变性；④具有较好的稳定性。
（1）特性 ---分子筛的离子交换特性（2）酸性：一般认为由分子筛重的平衡钠离子直接为质子取代而形成影响分子筛催化剂的酸度和酸强度的主要因素是什么？改变其酸度和酸强度的方法有哪些？一定硅铝比范围内,硅铝比增加反应活性与稳定性提高通过调节交换阳离子的类型、数量，可以调节沸石的酸强度与酸浓度，从而改变催化反应的选择性通过高温焙烧、水热处理、预积碳或中毒处理，可以杀灭分子筛中的强酸中心，从而改变其选择性与稳定性通过改变反应气氛，如通入少量CO2或水蒸气可提高酸中心浓度如何判断气固相催化反应是扩散控制，还是动力学控制？动力学控制是指反应速度由该反应的速率决定；扩散控制是指反应速度由反应体系的扩散速率决定。
化反应的过程可视为：反应物在催化剂周围发生反应，同时外围的反应物不断向催化剂扩散（因为此处反应物不断被消耗而浓度降低），生成物则不断向外围扩散，此间涉及两个过程，一个是反应，一个是扩散；反应的速度由该反应的最慢步骤决定，一个反应如果反应速度小于反应物（或生成物）的扩散速率，则该反应为动力学控制；反之如果扩散速率小于反应速度，则为扩散控制。
工业用合成氨催化剂的组成是什么？说明主催化剂和各助催化剂的作用。
.合成氨催化剂Fe-K2O-Al2O3。
Fe是主催化剂，K2O是电子助催化剂，Al2O3是结构助催化剂何谓结构敏感性反应？合金的组成与结构及其对催化剂的性能有何影响？是指：用金属或合金为催化剂时，在反应中同时涉及几个相邻的催化剂表面原子。
此时，催化剂表面的构造、金属的性质、分散度及合金化的结果，对催化活性有显著的影响。