催化化學(xué)復(fù)習(xí)資料
1.催化劑：是一種能夠改變一個化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度，卻不改變化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)平衡位置，本身在化學(xué)反應(yīng)中不被明顯地消耗的化學(xué)物質(zhì)。
2.催化劑的組成：主催化劑，共催化劑，助催化劑，載體。主催化劑又稱活化組分，是多元催化劑中的主體，是必須具備的組分，沒有它就缺乏所需要的催化作用。共催化劑是和主催化劑同時(shí)起催化作用的物質(zhì)，二者缺一不可。助催化劑是加到催化劑中的少量物質(zhì)，這種物質(zhì)本身沒有活性或者活性很小，甚至可以忽略，但卻能顯著地改善催化劑效能，包括催化劑活性、選擇性和穩(wěn)定性等。載體是主催化劑和助催化劑的分散劑、粘合劑、支撐體。
3.催化劑反應(yīng)性能好壞的指標(biāo)：包括催化劑的活性、選擇性、穩(wěn)定性。
4.催化劑的穩(wěn)定性：是催化劑在使用條件下具有穩(wěn)定活性的時(shí)間。包括化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱穩(wěn)定性、抗毒穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性。
5.物理吸附：是靠分子間作用力，即范德華力實(shí)現(xiàn)的，由于這種作用力較弱，對分子結(jié)構(gòu)影響不大，可把物理吸附看成凝聚現(xiàn)象。
6.化學(xué)吸附：是氣固分子相互作用，改變了吸附分子的鍵合狀態(tài)，吸附中心和吸附質(zhì)之間發(fā)生了電子的重新調(diào)整和再分配。化學(xué)吸附屬于化學(xué)鍵力。由于這種作用力強(qiáng)，對分子吸附分子的結(jié)構(gòu)有較大影響，可以把化學(xué)吸附看成是化學(xué)反應(yīng)。
7.langmuir方程依據(jù)的模型：a吸附劑表面是均勻的，各吸附中心能量相同，b吸附分子間無相互作用，c吸附是單分子層吸附，其吸附分子與吸附中心碰撞才能吸附，一個分子只占據(jù)一個吸附中心，d一定條件下，吸附與脫附可建立動態(tài)平衡。
8.BET等溫方程：根據(jù)物理吸附的多分子層吸附，假設(shè)a固體表面是均勻的，自由表面對所有分子的吸附機(jī)會相等，分子的吸附、脫附不受其他分子存在的影響。B固體表面與氣體分子的作用力為范德華引力，因此在第一吸附層上還可以進(jìn)行第二、第三等多層吸附。
9.酸堿質(zhì)子理論：凡是能提供質(zhì)子的物質(zhì)稱為B酸，凡是能接受質(zhì)子的物質(zhì)為B堿
10.酸堿電子理論：凡是能提供電子的物質(zhì)為L堿，凡是能接受電子的物質(zhì)為L酸。
11.軟硬酸堿理論：對外層電子抓得緊的酸為硬酸(HA)，而對外層電子抓的松的酸為軟酸(SA)，屬于二者之間酸為交界酸。對于堿，電負(fù)性大，極化率小，對外層電子抓得緊，難于失去電子對的物質(zhì)為硬堿(HB)，極化率大，電負(fù)性小，對外層電子抓的松，容易失去電子對的物質(zhì)為軟堿(SB)，屬于二者之間的堿為交界堿。
12.Tanabe(田部浩三)假設(shè)條件：A,C1為第一種氧化物金屬離子配位數(shù)，C2為第二種氧化物金屬離子配位數(shù)，兩種金屬離子混合后配位數(shù)不變。B. 氧的配位數(shù)混合后有可能改變，但所有氧化物混合后氧的配位數(shù)與主成分的配位數(shù)不變。C 已知配位數(shù)和金屬離子電荷數(shù)，用圖模型可計(jì)算出整體混合氧化物的電荷數(shù)，負(fù)電荷過剩時(shí)可呈現(xiàn)B酸中心，而正電荷過剩時(shí)為L酸中心。
13.固體酸的`性質(zhì)：酸中心的類型、酸中心的濃度、酸中心的強(qiáng)度。
14.Hammett指示劑的胺滴定法：利用某些指示劑吸附在固體酸表面上，根據(jù)顏色的變化來測定固體酸表面的酸強(qiáng)度。若指示劑由堿性色變?yōu)樗嵝蜕f明H0<=pka,若指示劑仍為堿型色，說明酸強(qiáng)度ho>pKa
15.人工合成分子篩：是金屬Na+陽離子型沸石分子篩，即Na2O?Al2O3?mSiO2?PH2O
16.沸石的最基本結(jié)構(gòu)單元：是一級結(jié)構(gòu)單元，由Si、Al、原子通過sp3雜化軌道與氧原子相連，形成以Si或Al原子為中心的正四面體。
17.籠結(jié)構(gòu)是構(gòu)成各種沸石分子篩的主要結(jié)構(gòu)單元。A型沸石分子篩的骨架結(jié)構(gòu)是β籠和立方體籠構(gòu)成的立方晶系結(jié)構(gòu)，β籠的6個四元環(huán)通過氧橋相互連接，構(gòu)成A型沸石的主籠————α籠。
18.沸石分子篩酸性質(zhì)的調(diào)變：1）合成具有不同硅鋁比的沸石，或者將低硅沸石通過脫鋁提高硅鋁比，在一定硅鋁比的范圍內(nèi)，一般隨硅鋁比增加反應(yīng)的活性和穩(wěn)定性增加。2）通過調(diào)節(jié)交換陽離子的類型、數(shù)量，來調(diào)節(jié)沸石的酸強(qiáng)度和酸濃度，從而改變催化反應(yīng)的選擇性。
19.金屬催化劑：是指催化劑的活性組分是純金屬或者合金。
20金屬催化劑的電子逸出功：指將電子從金屬催化劑中移到外界（通常是指真空環(huán)境）所需要做的最小功。或者說電子脫離金屬表面所需要的最低能量，在金屬能帶圖中表現(xiàn)為最高空能級與能帶中最高填充電子能級的能量差，用θ來表示。
21.反應(yīng)物分子的電離勢：指反應(yīng)物分子將電子從反應(yīng)物中移到外界所需要的最小功，用Ι來表示，它的大小代表反應(yīng)物分子失去電子的難易程度。
22.通常認(rèn)為氫在金屬催化劑上化學(xué)吸附時(shí)，與吸附中心轉(zhuǎn)移配位電子數(shù)為1，所以選用鎳和鈷是合適的，尤其是鎳具有較高活性。
23.人們在研究乙烯在各種金屬薄膜上催化加氫時(shí)，發(fā)現(xiàn)隨金屬d%增加，加氫活性也增加。
24.分散度：指金屬晶粒大小而言，晶粒大，分散度小；反之晶粒小，分散度大。分散度D=表相原子數(shù)/(表相+體相)原子數(shù)。
25.表面上的原子有三種：晶角上的，晶棱上的和晶面上的。
26.金屬Pt催化含有C---H鍵變化的烴類反應(yīng)（如加氫、脫氫反應(yīng)）是結(jié)構(gòu)不敏感的。與含有C---H鍵的反應(yīng)相反，C---C鍵的反應(yīng)和其他一些反應(yīng)，如氧化反應(yīng)是結(jié)構(gòu)敏感反應(yīng)。
27.溢流：指被吸附的活性物種從一個相向另一個相轉(zhuǎn)移，另一個相是不能直接吸附生成該物種的相，即稱為溢流。
溢流的作用：可引起氫吸附速率和吸附量增加，氫溢流使許多金屬氧化物的還原溫度下降，氫溢流能將本來是惰性的耐火材料氧化物誘發(fā)出催化活性，氫溢流還能防止催化劑失活，可使沉積在金屬活性中心周圍和載體上的積碳物種重新加氫而去掉，使毒化貴金屬的硫生成H2S而消失。
28.滿帶：凡是能被電子完全充滿的能帶叫滿帶，凡是沒有完全被電子充滿的能帶叫導(dǎo)帶，根本沒有電子填充的能帶叫空帶。只有導(dǎo)帶能導(dǎo)電。
29.半導(dǎo)體分類：n型半導(dǎo)體、p型半導(dǎo)體和本征半導(dǎo)體。
30.能級出現(xiàn)在靠近導(dǎo)帶下部，稱為施主能級。在施主能級上的自由電子，很容易激發(fā)到導(dǎo)帶中，產(chǎn)生自由電子導(dǎo)電，這種半導(dǎo)體稱為n型半導(dǎo)體。
31.p型半導(dǎo)體：雜質(zhì)能級出現(xiàn)在靠近滿帶上部，稱為受主能級，在受主能級上有空穴存在，很容易接受滿帶中躍遷的電子，是滿帶產(chǎn)生正電空穴，并進(jìn)行空穴導(dǎo)電。叫p型半導(dǎo)體。
32.絡(luò)合催化：通常指在均相（液相）系統(tǒng)中催化劑和反應(yīng)物之間由于配位作用而進(jìn)行的催化反應(yīng)，包括催化劑與反應(yīng)物發(fā)生絡(luò)合活化作用，從開始直至反應(yīng)完成的一切過程。
33.催化劑的主要制備方法：沉淀法，浸漬法，熱分解法，熔融法，還原法。
34.沉淀劑和金屬鹽類的性質(zhì)直接影響沉淀過程，為此沉淀劑多用氨氣、氨水、碳酸銨等物質(zhì)，因?yàn)檫@些物質(zhì)在洗劑時(shí)容易除去，而不用KOH和NaOH，是因?yàn)槟承┐呋瘎┎幌Ｍ麣埩鬕+或Na+，再者KOH價(jià)格較高。金屬鹽類多選用硝酸鹽、碳酸鹽、有機(jī)酸鹽，因?yàn)檫@些酸根在焙燒過程中可分解為氣體跑掉，而不會殘留于催化劑中。相反，若采用氯化物或硫酸鹽，焙燒后殘留的陰離子Cl—或SO42—會對催化劑強(qiáng)毒化作用。
35.催化劑的失活與再生：按照毒化作用的特性可分為永久中毒和暫時(shí)中毒。暫時(shí)中毒可用無毒氣體吹掃或除去進(jìn)料中的毒物，催化劑活性可復(fù)原，即中毒作用是可逆的。相反，永久中毒時(shí)不可逆的，即用無毒物的氣體吹掃或從進(jìn)料中除去雜質(zhì)，催化劑活性仍不能回復(fù)。
36.BET等溫方程計(jì)算式： P1c?1=+P/Po V是平衡壓力為P時(shí)的吸附量，P為吸附平衡時(shí)的壓力， VPo?PCVmCVm
Po為吸附氣體在該溫度下的飽和蒸汽壓，Vm為表面上形成單吸附層時(shí)所需要的氣體體積，C是與第一層吸附熱有關(guān)的常數(shù)。
Vm37.Vm=1/（斜率+截距）比表面積定義為每克催化劑或吸附劑的總面積，Sg=NaAm VV=22.4x103cm3Na=6.02x1023Am是一個吸附分子的橫截面積。
38.催化劑的密度：①堆密度ρ堆 當(dāng)V=V堆 時(shí)求的密度稱為催化劑的堆密度。 ρ堆=m／V堆=m／﹙V隙+V孔+V真）
②顆粒密度（假密度）ρ假 當(dāng)V=V堆 -V隙時(shí)求的密度稱為催化劑的顆粒密度ρ假 =m／（V堆 -V隙）=m／﹙V孔+V真）
③真密度（骨架密度）ρ真 當(dāng)V=V真 時(shí)求得的密度稱為真密度ρ真 =m／V真=m／
[V堆 -(V隙+V孔)]
④視密度ρ視 =m／[V堆 -(V隙+V孔)]
39. 比孔容積Vg=1/ρ假 +1/ρ真 孔隙率θ=1--ρ假/ρ真 平均孔半徑r=2Vg/Sg
40..從費(fèi)米能級（Ef）到倒帶頂之間的能量差就是逸出功（φ）。
不同列型半導(dǎo)體逸出功大小不同。n型半導(dǎo)體<本征半導(dǎo)體<p型半導(dǎo)體
38.用碳正離子反應(yīng)規(guī)律說明下述反應(yīng)機(jī)理。
CH32H3CCCH265%H2SO4100℃加壓CH3H3CC
CH3CH2CCH3CH2
答：①正碳離子生成（烯烴正碳離子生成）
CH3CH3
CH2 H3CC+
CH3H+H3CC+CH3 ②正碳離子與烯烴作用生成新正碳離子。 CH3H3CC+CH3CH2H3CC
CH3CH2CH3C+CH3+H3CCCH3
③催化劑還原
CH3
H3CC
CHCH2CH3CCH2 +H+3
1.BET公式中Vm表示：表面上形成單吸附層時(shí)所需要的氣體的體積。當(dāng)?shù)贸鯲m后，將如何計(jì)算出比表面積Sg？ Sg=(Vm/V'）NAAm （V'為吸附質(zhì)的摩爾體積22.4×103cm3,NA為阿伏伽德羅常數(shù)，Am 為一個吸附分子的橫截面積）Am =1.091[M/(ρLNA)]2/3×106(ρL液態(tài)吸附質(zhì)密度，M吸附質(zhì)相對分子質(zhì)量)Am =4×0.866×[M/(4√2NAρS)]2/3(ρS為固態(tài)吸附質(zhì)密度，將吸附當(dāng)做液化，式中ρS改用ρL)
2.已知Ni的d空穴數(shù)=0.6，Co的d空穴數(shù)=1.7，Tc的d空穴數(shù)=3.2，試說明對于乙烯的加氫、合成氨反應(yīng)，應(yīng)選用和重金屬催化劑？ 博文 學(xué)習(xí) 網(wǎng):催化化學(xué))nO催化劑催化CO氧化為CO2的反應(yīng)機(jī)理如下：O2-
2e-
22Zn2+2Zn+
當(dāng)反應(yīng)時(shí)CO吸附在Zn2＋上，并將電子傳遞給Zn2＋，使他
變?yōu)閆n＋,此時(shí)催化劑導(dǎo)電率增加。這也說明CO吸附較O2吸附容易。容易O2的吸附為控制步驟，這是受主型反應(yīng)。應(yīng)當(dāng)加入施主型雜志如Li2O等以提高反應(yīng)速率。
5.已知Pd、Rh、Co、Ta、Cu的d帶空穴數(shù)分別為0.6、1.4、1.7、3.2和0，使用能帶理論解釋那些金屬可以作為乙炔加氫催化劑？那些可以作為合成氨催化劑？若將少量銅加入上述催化劑中，對催化劑活性有何影響？為什么？加氫過程吸附中性電子轉(zhuǎn)移為1，所以Pd、Rh、Co更適合乙炔加氫；合成氨學(xué)3個電子轉(zhuǎn)移，因此Ta比較合適。
6.已知某活性硅膠樣品質(zhì)量101.5g，骨架體積為45.1cm3，顆粒體積為82.7cm3，式計(jì)算該樣品的比孔容和孔隙率。
V顆粒=V孔+V真=82.7cm3，V真=45.1cm3，V孔=37.1cm3，ρ假=m/（V孔+V真）
=1.23g/cm3，ρ真=m/V真=2.25g/cm3.
Vg=1/ρ假 +1/ρ真=0.369cm3/gθ=V孔/(V孔+V真)=45.47%
補(bǔ)充
1.能夠區(qū)分B酸跟L酸的方法是吸附堿的紅外光譜法。
2. 下面根據(jù)正碳離子生成和反應(yīng)規(guī)律來分析丙烯與乙丙烯生成異庚烷的反應(yīng)過程。 C3H6 +iC4H10(CH3)2CH2CH(CH3)2
A.正碳離子的形成CH32+H+3CHCH3
B.正碳離子與帶支鏈烷烴反應(yīng)，生成新的正碳離子和新的烷烴
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