2013级 催化原理与方法复习题目
杂。
④红外光谱法：固体酸表面酸性部位一般是其作为催化剂等的活性部位，利用红外光谱可以研究固体表面的酸性，可判断出表面酸性部位是L酸还是B酸。L酸位特征吸收峰为1450cm-1 ，B酸位特征吸收峰为1540cm-1 。
21. 什么是分子筛？写出分子筛的化学组成通式。
分子筛是结晶型的硅铝酸盐，具有均匀的孔隙结构。分子筛中含有大量的结晶水，加热时可汽化除去，故又称沸石。自然界存在的常称沸石，人工合成的称为分子筛。它们的化学组成可表示为Mx/n[(AlO2)x?(SiO2)y] ?ZH2O
22. 分子筛作为择性催化剂，其择性催化有哪几种形式？
⑴反应物择形催化 （ 当反应混合物中某些能反应的分子因太大而不能扩散进入催化剂孔腔内，只有那些直径小于内孔径的分子才能进入内孔，在催化活性部分进行反应。）
⑵产物的择形催化（当产物混合物中某些分子太大，难于从分子筛催化剂的内孔窗口扩散出来, 就形成了产物的择形选择性。）
⑶过渡态限制的选择性（有些反应，其反应物分子和产物分子都不受催化剂窗口孔径扩散的限制，只是由于需要内孔或笼腔有较大的空间，才能形成相应的过渡态，不然就受到限制使该反应无法进行；相反，有些反应只需要较小空间的过渡态就不受这种限制，这就构成了限制过渡态的择形催化。）
⑷分子交通控制的择形催化（在具有两种不同形状和大小和孔道分子筛中，反应物分子可以很容易地通过一种孔道进入到催化剂的活性部位，进行催化反应，而产物分子则从另一孔道扩散出去，尽可能地减少逆扩散，从而增加反应速率。这种分子交通控制的催化反应，是一种特殊形式的择形选择性，称分子交通控制择形催化。） 23. 何为B酸，何为L酸？
B酸：能够给出质子的都是酸。B碱：能够接受质子的都是碱。 L酸：能够接受电子对的都是酸。L碱：能够给出电子对的都是碱。 24. 固体酸的酸强度、酸度及酸分布的定义是什么？
固体酸的酸强度:对B酸表示固体酸给出质子的能力;对L酸表示固体酸得到电 子对的能力。 固体酸的酸度:指固体酸的单位表面积的含酸量或单位质量所含酸量 固体酸的酸分布:固体酸表面的酸中心类型不同，酸中心的强度不同，不同酸强 度下的酸中心数目也不同，这种不同的分布称为酸分布。
25. 给你一种固体酸，你将采用哪些表征方法来说明这种固体酸的酸性质？
固体酸的性质包括三层涵义:酸中心性质，即B酸或L酸，酸中心的强度和酸中 心的数量(酸量)，酸浓度的测定可用非水溶液正丁胺滴定法确定，结合不同 Hammett指示剂可以测定不同酸中心强度的酸浓度，及酸强度分布;通过红外光 谱法测定吸附吡啶的酸的振动频率，可以确定B酸中心或L酸中心，在红外光谱 上1540 cm -1 峰是吡啶在B酸中心的特征峰，1450 cm -1 是吡啶在L酸中心的特征锋。
26. 田部浩三判断规则的两个基本假定及两个规定是什么？运用田部浩三规则来判断复合氧化物TiO2-SiO2混合物的酸性产生？
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27. 固体酸催化作用特点？
1、酸的类型与催化作用的关系:有的反应需要B酸催化，有的反应需要L酸催化， 有的反应可同时被B酸和L酸催化，有的反应要求L酸和B酸在催化剂表面邻近处 共存时才进行。 2、酸强度与催化作用的关系:每一类反应对酸强度的要求一般是不同的，反应 物只有在强度足够的酸的催化下才能进行反应。 3、酸量与催化作用的关系;一般而言，在合适的酸类型与酸强度的情况下，催化 作用的活性随酸量的增加而增加。但是催化剂的酸量和活性间不一定成直线关 系。 28. 什么是巴兰金多位理论？
在多相催化反应中，反应物分子中将断裂的键同催化剂活性中心应存在一定的几何对应关系和能量对应关系。
29. 什么是金属晶体的费米能级？
电子占用的最高能级称为费米(Fermi)能级(金属的费米能级) 30. 什么是d带空穴？
d能带中未填充电子的能级，d带空穴数可以由测定磁化率得到。
31. Ni催化苯加氢制环己烷，催化活性很高，若用Ni-Cu合金作催化剂，催化活性明显下降，
请解释？
H2在金属催化剂上化学吸附是与金属的d带空穴相互作用，如果金属的d带空穴不存在，就不能进行H2的化学吸附，也就不能进行加氢反应，而只要有d带空穴存在，就可进行催化反应。Ni的d带空穴数为0.6，所以Ni催化苯加氢制环己烷其催 化活性很高;而Cu的d带空穴为零，与Ni形成合金是d电子从Cu流向Ni，使得Ni 的d带空穴数减少，造成加氢活性下降。 32. 什么是d特征百分数？
杂化轨道中d原子轨道所占的百分数称为d特性百分数，用符号d%表示。 33. 什么是双功能催化剂？
在催化过程中包含了两种不同反应机理，催化剂具有不同类型的活性中心，在反 应时需要在各自独立的活性中心上进行才能完成。
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34. 半导体主要分为哪几类？各自的定义。
半导体主要有本征半导体，N型半导体，p型半导体。 本征半导体:不含杂质，具有理想的完整的晶体结构，具有电子和空穴两种载流 体的半导体。 N型半导体:含有能供给电子的杂质，此电子输入空带成为自由电子，空带变成 导带。 P性半导体:含有易于接受电子的杂质，半导体满带中的电子输入杂质中而产生空穴。
35. 试解释P型半导体催化剂利于氧化反应，N型半导体催化剂利于加氢反应。
氧具有很大的电负性，是接受电子的气体。在n 型半导体上吸附是，夺取导带 中的自由电子，因此随着吸附的进行，导带中的电子数逐渐减少，是n 型半导体 的电导率随氧的吸附量增加而下降。相反如氧在p 型半导体上进行化学吸附，氧 气表面受主的作用，相当与增加了受主杂质，它能接受满带跃迁来的电子，使满 带中的空穴数增加，因而随着氧压力增加，其电导率上升。由于满带中有大量电 子，因此吸附可一直进行，表面吸附氧浓度较高。所以从催化的角度看，p 型半 导体有利于氧的吸附，是较为活泼的氧化催化剂。
氢的电负性很小，以给电子为主。这种吸附是吸附质将电子给予氧化物，以 正离子的形式吸附在表面，在表面形成正电荷层，起表面施主的作用。H2的化 学吸附是n型半导体的电导率增加，因而吸附量也较多。在p型半导体上吸附时， 减少了空穴，降低了电导率。所以在n型半导体上吸附比在p型半导体上容易。因 此n型半导体作加氢催化剂好一些。 36. 在n型和p型半导体催化剂中各加入施主杂质后，它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 导体靠自由电子导电，加入施主杂质会使导带自由电子增加，所以导电率提高， Ef提高逸出功降低;而p型半导体催化剂中加入施主杂质后，它的导电率降低， 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，顾导电率降低，逸出功降低原因同上。
37. 烃类催化选择性氧化，在工业上一般以氧气或空气为氧化剂，催化剂多为变价过渡金属
复合氧化物。为什么？
1) 就反应机理而言，大多数符合氧化-还原机理。它包括两个主要过程， 指出这两个过程。 2) 在催化氧化过程中，氧化物表面吸附的氧分子接受固体中的电子形成 多种形式的氧物种，不同形式的氧物种在选择性氧化过程中作用不 同，常有亲电氧化与亲核氧化两种。请写出丙烯在不同氧物种作用下 的可能产物。 38. 如何确定半导体氧化物为n型或p型？
N 型氧化物的电导由导带中的电子数决定，而p 型氧化物的电导由价带中的空穴 数决定。基于这个原理，可以用下述方法确定非计量氧化物是n 型还是p 型。将 氧化物臵于一定压力的氧气气氛中，并测量氧化物的电导随氧气压力的变化，如 果电导随氧气压力增加而增加，则此氧化物为p 型，相反则为n 型。 39. 什么是络合催化？
络合催化是指催化剂在反应过程中对反应物起络合作用，并且使之在配位空间 进行催
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化的过程。
40. 为什么起配位络合催化作用的催化剂主要是过渡金属络合物呢？
41. 画出用RhCl(PPh3)3作为催化剂催化丙烯氢化反应的催化循环图。
42.什么叫酶？
酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子。 43.酶催化有什么特点？
(1)酶催化效率极高，是非酶催化的106~1019倍。(2)酶催化具有高度的专一 性:绝对专一性和相对专一性。一种酶只能催化一种底物进行一种反应，称为绝 对专一性;一种酶能够催化一类结构相似的底物进行某种相同类型的反应，称为 相对专一性。(3)酶催化的条件较温和，可在常温常压和酸碱度(pH值为5~8， 一般在7左右下进行，可以减少不必要的副反应。 44.沉淀法制备催化剂的基本原理和一般步骤是什么？
沉淀法的基本原理是在含金属盐类的水溶液中，加进沉淀剂，以便生成水合氧化物、碳酸盐的结晶或凝胶。将生成的沉淀物分离、洗涤、干燥、焙烧、成型后，即得催化剂。 45.如何选择沉淀剂？
⑴尽可能使用易分解并含易挥发成分的沉淀剂。常用的有NH3、NH3·H2O、CO2、CO(NH2)2、(NH4)2CO3 ⑵形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤。盐类沉淀剂原则上可以形成晶形沉淀，而碱类沉淀剂都会生成非晶形沉淀；⑶ 沉淀剂的溶解度要大一些；⑷ 形成的沉淀的溶解度要小，沉淀较完全；⑸ 沉淀剂不应造成环境污染。
