中国石油大学(北京)远程教育学院19年秋季期末考试——催化原理

中国石油大学（北京）远程教育学院19年秋季期末考试

《催化原理》

一、基础题（90分）

1、概念题（给出下面概念和术语的定义，8题，每题5分，共40分） ①催化剂的骨架密度

答：当测量的体积仅是催化剂的实际固体骨架的体积时，测得的密度称为真密度，又称为骨架密度。 ②化学吸附

答：化学吸附与一般的化学反应相似，是借助于化学键力，遵从化学热力学和化学动力学的传统定律，具有选择性，吸附热大（40～800KJ/mol），一般是不可逆的，尤其是饱和烃分子的解离吸附。化学吸附为单分子吸附，具有饱和性。 ③清洁能源

答：清洁能源指不污染环境的能源，也是指可再生能源，包括太阳能、风能、生物质能、地热能以及潮汐能等。 ④催化剂的化学稳定性

答：在反应温度、反应物、产物和杂质的作用下，活性组份和状态稳定存在的能力，包括活性组份的流失和化学态的改变。 ⑤结构性助催化剂

答：能增大活性表面积，防止和延缓活性组份的烧结，但不能提高催化剂比活性的物质，称为结构性助催化剂。 ⑥d空穴

答：金属d带中某些能级未被充满，可以看作d带中的空穴，称为d空穴。 ⑦催化剂的活化

答：催化剂在投入实际使用之前，经过一定方法的处理使之变为反应所需的活化态的过程。 ⑧催化剂的还原活化

答：如果催化剂的活性组分是金属，在煅烧后，需要经过还原处理将氧化物转化为金属，这一过程称为还原活化。

2、问答题（判断下面题的叙述是否正确，如错误，写出正确的叙述。10题，每题

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2分，共20分）

①电是一种催化剂。 错 ②对烷基异构反应，固体酸催化剂酸强度越强越好。 错 ③分子筛催化剂最重要的催化特性是它的择形催化。 对 ④活性组分可改变化学反应的活化能。 对 ⑤点阵是由一系列的点所组成的。 错 ⑥助催化剂可改变载体的电子结构。 对 ⑦构型扩散是外扩散。 错 ⑧d带空穴是指金属d带未被电子充满的部分。 对 ⑨弛豫会导致洁净固体最外表面原子排布发生改变。 错 ⑩半导体氧化物催化剂中主催化剂的Fermi能级是可以调节的。 对 3、简答题（6题，每题5分，共30分） （1）光催化的原理是什么？

答：当TiO2吸收光子能量后，其价带上的一个电子跃迁到导带，原价带保留一个空缺，称为空穴，带正电荷。跃迁电子和电空穴都极不稳定，可以供给周围介质，使其还原或者氧化。因为TiO2的带隙宽约为3.2eV，只有紫外线（380nm）的能量才能激发，产生的电子-空穴对迁移至TiO2表面，分别进行还原（电子）、氧化（空穴）反应。

（2）何谓催化科学？它解决的基本科学问题是什么？

答：催化科学是催化剂催化作用的理论、规律和原理的总和，它所解决的基本科学问题是：①催化剂如何活化反应物分子？②活化后的分子反应性能和行为如何？③催化剂上的活化中心是怎么形成的？它在反应过程中是如何变化的？催化剂是如何起作用的？

（3）金属氧化物催化剂中各氧化物的作用是什么？

答：金属氧化物催化剂，常为复合氧化物，即指多组分的氧化物。复合氧化物催化剂中，有的组分是主催化剂，有的为助催化剂或载体。主催化剂组分单独存在就有催化活化性，助催化剂组分单独存在无活化性或者很少活化，加入主催化剂中就使活化性增强。

（4）何谓本征半导体？它的能带结构是怎样的？

答：具有电子和空穴两种载六子导电的半导体称为本征半导体，它的能带结构由

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空带、禁带和满带构成。

（5）根据配合催化机理的研究，它有哪些关键反应步骤？ 答：氧化加成、穿插反应、β氢转移。 （6）催化作用有哪些基本特征？

答：①催化剂只有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。③对加速反应具有选择性。④催化剂有使用寿命。

二、计算题（10分）（1题， 10分，共10分。）

推导下列吸附的Langmuir等温式：

A2+B+3? → 2 A* + B* 式中：A2，B分别为吸附物分子；?表示吸附中心

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