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工业催化原理试卷2004级


厦门大学《工业催化原理》课程试卷
化学化工学院化工系 2004 年级化学工程与工艺专业 主考教师:贾立山试卷类型: (A 卷√/B 卷)
说明:请将标明题号,解答过程写在答题纸上,本试卷共十道题(共 4 页) (考 试时间 120 分钟)
一、选择填空题(每道小题 1 分本题共计 20 分) 1、Pt/Al2O3 上发生氢溢流(Spill Over)

现象可以增加催化加氢或脱氢反应活性的原因,一 般认为是由于 A:载体氧化铝上出现了新的活性物种。 A:控

2、沉淀法制备催化剂过程中,经常要在恒温水浴中不断搅拌下进行,其原因在于

制表面反应,过饱和度;B:控制和调整表面反应和扩散速度;C:有利于晶核生长,获得大 晶粒。 3、对于负载型金属催化剂来说,为获得高分散微晶金属催化剂,在制备过程中,通过对负载 在载体上的金属氧化物还原过程控制来获得最佳的金属粒径是十分重要的,下列哪种操作过 程是正确的 A:在中低温下利用还原气体进行还原,还原气体的空速相对较高。 B:加

入一些水蒸气,同时升高还原温度,并在低空速下使还原气体充分与氧化物接触; C:还原 并先用 N2 气先尽量催化剂中水分吹走,在不发生烧结的情况下尽量提高还原温度,同时加大 还原气空速。 4、对于半导体催化剂 ZnO 引入少量的 Al3+后,费米能级出现 C:不发生变化。 5、催化剂的焙烧温应当如何确定更好些 A:由反应温度和载体最高耐热温度;B: A:上升;B:下降;

活性组分起活性作用的最好成相温度和反应温度; C:由载体与活性组分所能承受最高的平 均温度来确定。 6、对于贵金属负载型催化剂,金属晶粒粒径大小对催化性有很大影响,在同样的热处理条件 下列哪种制备方法金属的粒径更小,分散性更好 法几乎没区别 7、加氢脱硫催化剂大部分的活性相是过渡金属硫化物的主要原因是 A:金属与硫之间 A:浸渍法;B:离子交换法 C:两种方

键相对较弱,同时硫负性比氧小而原子半径大; B:硫化物有很好的稳定性,同时又不会引 入其它杂质;C:硫化物加氢需外加能量较氧化物低。 8、利用固体酸的吡啶-TPD 曲线可以判断固体酸
1

A:酸强;B:酸量;C:酸的类

型 9、过渡金属离子可以 L 酸,其酸性与 电负性 10、晶体配位场理论认为,催化活性与稳定化能有关联性。对于过渡金属来说一般 性较高。A:稳定化能高;B 稳定化能低;C:与稳定化能无关。 11、合金催化剂经常出现表面富集现象,当含氧气氛下,Ni-Au 合金,位于表面较多的成份 是 A:Au;B:Ni;C:一样多。 A:Langmuir;B:BET; 活 有很好的关联性。A:电离能;B:生成焓;C:

12、Langmuir 吸附模型与 BET 吸附模型中是单分子吸附的是 C:都不是。

13、晶面用密勒指数(也叫晶面指数)来表示,当晶面指数高时,表明 A:低密勒指数;B:高密勒指数;C:没有关联性。

可能性越大。

14、工业催化剂为适应反应工程的要求制成各种形状,有圆柱形,环形,球形,网状,粉末, 及不规则形状(如三叶草,等)对流化催化裂化过程,适合的催化剂形状应当是 三叶草形,或蜂窝形;B: ;圆柱形,丝网形,C:细粒或微球形。 15、在催化氧化过程中经常用到钙钛矿催化剂,现在一般催化剂中所指的钙钛矿 ABO3 中 A: A=Ca2+,B=Ti4+;B:A=稀土(特别是 La3+) ;B=过渡金属(M3+) ;C:A=非金属(P5+) ,B=碱土金 属(Mg2+) 16、如果催化剂因积炭而发生失活所需时间很长,达到一年以上,这时一般采用如烧炭再生 方式从工程化角度更为合理 A:固定床;B:滴流床;C:流化床。 A:配位数增 A:

17、络合催化过程中的活化方式之一的氧化加成使使中心金属离子发生 加,氧化态增加;B:配位数增加,氧化态减小;C 二者都减小。 18、X、Y 型分子筛的区别在于 硅铝比不同。

A:分别由α 、β 笼构成;B:是否有八面沸石结构;C:

19、温度对中毒是有影响的,硫化氢对过渡金属中毒是因为硫的自由电子对与 d 电子形成配 位键的结果。但硫酸没有自由电子对在一定温度下也能产生中毒,硫酸使金属或金属氧化物 发生中毒的一般规律是 A:低温易发生中毒,中等温度(300-400℃)中毒是可逆的;B:低温下不发中毒,中温下发 生中毒;C:高温下发生中毒,低温下中毒是可逆的。 20、催化剂制备过程中,沉淀剂的选择一般是以保证在洗涤和热处理过程中容易除去,不影 响催化剂的活性为原则, 对于贵金属来说, 当采用沉淀法制备时, 更要考虑的因素是
2

A:

沉淀剂的价格越低越好;B:过滤性能;C:沉淀物的溶解度要小

二、简述题(15 分每题 5 分)
1、多相催化与均相催化作用的比较 2、部分氧化与深度氧化催化剂类型与催化作用特点 3、半导体 ZnO 在氧气吸附之后电导比未吸附前低,现用 ZnO 作为 CO 氧化催化剂,反应时 催化剂的电导增加。请问(1)若 O2 的吸附为控制步骤时, (2)若 CO 的吸附为控制步骤时, 分别提出增加催化剂的活性的措施。 三、 (10 分)在 Pt/γ -Al2O3(卤化) (注:卤化利用 Cl-,F-等取代氧化铝中的 OH 基而使酸 性增加)催化剂上进行的反应如下反应: 主反应:
(1) (2) (3)

副反应:

+
请问: (1) 主反应中各步反应的类型,所需催化功能。 (2) 催化剂的类型,催化剂中各组分的作用。 用 Pt-Sn/γ -Al2O3(卤化)代替 Pt/γ -Al2O3(卤化)后活性、选择性均提高。试指出主反应可 能的控制步骤,并解释造成上述结果的可能原因。 四、 (5)以铂重整催化剂为例简述催化剂研发过程的几个主要步骤。 五、 (5 分)请指出常见的工业催化剂的种类,并举例说明。 六、 (7 分)相转移催化剂经常用在精细化工的产品研发中,季铵盐是常用的相转移催化剂, 请画出相转移的示意图,并简述其基本原理。 七、 (8 分)半导体 ZnO 在氧气吸附之后电导比未吸附前低,现用 ZnO 作为 CO 氧化催化剂, 反应时催化剂的电导增加。请问(1)若 O2 的吸附为控制步骤时, (2)若 CO 的吸附为控制 步骤时,分别提出增加催化剂的活性的措施。

八、(10)丙烷芳构化是催化研究的热点之一,现在拟采用钠型丝光沸石制备稀土镧型丝光沸 石,要求具有含有大量的 L 酸同时有少许的 B 酸。 (1)请写出制备过程的化学方程式并简述 之(2)画出上述所制备催化剂的吡啶吸附红外谱图并标出 L 酸和 B 酸的相对位置。
3

九、 (10 分)在金属氧化物催化剂上的变换反应历程为:

H2O O S

+

S + CO

H2 + CO2 +

O

S S

(1) (2)

S

为活性中心,按 Langmuir 吸附模型,推导(1)为控制步骤的动力学方程

十、 (10 分) BET 公式中

P 1 (C ? 1) P ? ? V ( P0 ? P ) Vm C Vm C P0

Vm 的含义是什么?设计并推导

出求催化剂比表面的计算公式。

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