案要点： n型半导体，p型半导体。n型半导体催化剂有ZnO，ZnS。p型半导体有NiO，ZrO2, FeS等。
19. 在填装工业催化剂时，应注意哪些问题?
答案：应注意2个问题，一是要避免催化剂从高处落下造成破损；二是在填装催化剂床层时
一定要分布均匀。 20. 催化剂上积炭（结焦）的原因是什么?
答案：催化剂积炭的原因通常是催化剂导热性不好、孔隙过细容易发生积炭，催化剂上不适宜的酸中心常常是导致结焦的原因。积炭又称为结焦。 21. 多相催化过程中，从反应物到产物一般经历哪几个步骤？
答案要求： 1）反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散；1）应物在催化剂上吸附；3）
表面反应；4）产物脱附；5）产物从孔内扩散到反应气流中。 22. 举例说明均匀沉淀剂有哪几种？
答案：尿素、硫酸二甲酯等
25. 你了解A型分子筛在实验室中的应用吗?请举例说明。 答案要点：主要用于化学试剂干燥、脱水。 26. 举例说明均匀沉淀剂有哪几种？
答案：尿素、硫酸二甲酯等
25. 常见的分子筛有哪些？各有什么特点？
答案要点：A, X, Y，M, ZSM型等，要求从孔结构和笼的角度说明。
26．固体碱催化剂的类型有哪些? 并举例说明。
答案要求：答出7种中的4种即可。浸润类，如Li2CO3/SiO2; 阳离子交换树脂类；活性炭，活性炭在1173K下热处理可得碱性活性炭；金属盐类，如Na2CO3；金属氧化物或硫化物类，如MgO、CaO；复合氧化物类，如SiO2-MgO等。 27．举例说明分子筛催化剂对反应物具有选择性。
答案要点： 分子筛催化剂由于有特定的孔结构，反应混合物中有大小不一的分子时，只有那些分子直径小与内孔径的分子才能进入孔内反应，而分子直径过大的分子不能进入催化剂孔腔内。如丁醇的三种异构体的催化脱水，用择型催化剂CaA时，正丁醇很快转化，而2-丁醇和异丁醇不能反应。
28．举例说明催化剂再生时可以用水蒸汽处理。
答案要点：催化剂积炭处理时，单独使用水蒸气吹扫催化剂床层，可以将所有的积炭全部除
掉，其化学反应式为：C + 2 H2O = CO2 + 2H2
Fe3O4催化剂由于H2S中毒时，通入水蒸气可以再生催化剂。反应式为： 3 FeS + 4 H2O = Fe3O4 + 3 H2S + H2
29．Y型分子筛经NH4+交换后，为什么可以形成HY催化剂？
答案要点：Y型分子筛用NH4+交换后的NH4-Y分子筛经650K 热处理释放出NH3气，分子筛中保留了H+，而形成HY分子筛催化剂，具有B酸性。
30. 由于催化反应的类型不同，有时负载催化剂活性组分在载体上分布为蛋壳型，这类催化剂适用于什么类型的催化反应，为什么？
答案要求：由于催化反应的类型不同，有时负载催化剂活性组分在载体上分布为蛋壳型，这类催化剂适用于外扩散步骤为控制类型的催化反应。由于在这种情况下，处于孔内深处的活性组分对反应已无效，这对于节省活性组分量，特别是贵金属更有意义。
31. 催化剂表征的近代物理方法有哪几种？
答案要求： 气相色谱技术、热分析法、X射线衍射分析法、光谱法、显微分析法、能谱法、核磁共振法、穆斯堡尔谱等。
32. 催化剂有哪几种类型? 举例说明。
答案要点：催化剂有固体酸碱催化剂，金属催化剂，分子筛催化剂，过渡金属氧化物催化剂等。固体酸碱催化剂有活性氧化铝、硅酸铝、磷酸/硅藻土等。金属催化剂有Ag催化剂、骨架Ni催化剂、Pt/C催化剂等。分子筛催化剂有A型分子筛、X型分子筛、YZSM-5分子筛催化剂等。过渡金属氧化物催化剂有V2O5、W2O3、Mo2O3催化剂等。 33. 催化剂生产中常用的沉淀剂有哪些？
答案要点：碱类、碳酸盐类、有机酸类。如NaOH, NH4OH, NaHCO3, 草酸等。
34. 催化剂的制备方法有哪几种?
答案：催化剂的制备方法常有沉淀法、浸渍法、混合法、离子交换法和熔融法五种。 沉淀法的特点是将可溶性金属盐用沉淀剂沉淀，有共沉淀, 均匀沉淀等。浸渍法的特点从浸渍法有过量溶液浸渍法, 等体积溶液浸渍法, 多次浸渍法, 蒸汽浸渍法等方面展开讨论。混合法的特点是将多种组分用机械混合, 促进物料间的均匀分布, 提高分散度。离子交换法的特点是利用载体表面上存在着可进行交换的离子。
35．X、Y 型分子筛与ZSM-5型分子筛有什么区别?
答案要点：X、Y型分子筛为笼状孔结构，ZSM-5为管道状孔结构。 36．举例说明催化剂对反应具有选择性。
答案要点： CO+H2 铜催化剂，260C, 100bar 得到CH3OH 镍催化剂，2500C, 30bar 得到CH4
铁、钴、镍催化剂，<2000C, 20bar 得到合成汽油。 37. 实验室常用的催化剂评价装置有哪些类型？
答案要点：间歇式反应器，流动式固定床反应器，脉冲色谱反应装置等。 38. 金属催化剂有哪几种类型?
答案要点：纯金属，合金，负载型金属。
五、论述题（每小题5分，共10分）
1. 燃料电池是一种新的能源转换系统，请说明催化剂在燃料电池中的作用。 2. 可用作光催化剂的氧化物有哪几种？说明光催化氧化的机理。 3. 磷铝分子筛VPI-5的骨架结构有什么特点？ 4. 中孔分子筛催化剂的主要特征是什么？。
5. 请设计一个固体酸催化剂，并说明如何证明你设计的催化剂具有酸性。（包括催化剂成分、
制备工艺及表征方法）。 6. 光催化剂催化有机物氧化分解的机理是什么？
7. 目前我国炼油行业用的炼油催化剂是什么？有什么特色？ 8. 造成温室效应的气体由哪几种？怎样除去？
9. 催化剂表面结碳后的再生方法有哪几种？并给预解释。
10. 苯与乙酰氯反应（付氏反应）时，可用无水AlCl3作为催化剂，但AlCl3的加入量很大，约为乙酰氯的1.2倍，为什么？ 11. M型分子筛的结构是什么形状的?
12. NaY分子筛是否有酸性，为什么？
13. 催化剂的失活原因有哪几种？并给预解释。
14. 烯烃聚合时需要不断加入过氧化苯甲酰。请解释过氧化苯甲酰是催化剂吗？为什么？ 15. 请设计一个苯加氢制环己烯的催化工艺过程（包括催化剂成分、制备过程及催化剂活性
评价过程）。
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论述题答案
1. 燃料电池是一种新的能源转换系统，请说明催化剂在燃料电池中的作用。 答案要求：催化剂在燃料电池中对燃料的氧化有电催化的作用。催化剂作为电极催化燃料氧化，传道电子。
2. 可用作光催化剂的氧化物有哪几种？说明光催化氧化的机理。
答案要点：过渡金属氧化物或硫化物，在光的作用下形成氧自由基或羟基自由基。 3. 磷铝分子筛VPI-5的骨架结构有什么特点？
答案要点：磷铝分子筛VPI-5的骨架结构是由六元环和四元环构成的平面结构，并且是一个六元环和两个四元环联结，形成平面的大孔通道。 4. 中孔分子筛催化剂的主要特征是什么？。
答案要点：中孔分子筛主要特征为：1）具有规则的孔道结构；2）孔径分布窄，且在1.3-30nm范围内可调；3）经优化合成条件或后处理，可具有良好的热稳定性和一定的水热稳定性；4）颗粒具有规则的外形在纳米尺寸内保持高度的孔道有序性。 5. 请设计一个固体酸催化剂，并说明如何证明你设计的催化剂具有酸性。（包括催化剂成分、制备工艺及表征方法）。 答案要求：所设计催化剂可为氧化硅铝、分子筛、负载型固体酸等；制备方法可为共沉淀法、
负载法、离子交换法等；表征方法包括指示剂法、程序升温脱附法、红外光谱法等。 6. 光催化剂催化有机物氧化分解的机理是什么？
答案要点：光催化剂在光的照射下，形成光电子和空穴，光电子和空穴都可以使氧生成氧自由基。氧自由基能够氧化有机化合物，最终生成水和CO2。 7. 目前我国炼油行业用的炼油催化剂是什么？有什么特色？
答案：主要活性组分是超稳稀土HY分子筛，外加氧化铝、活性白土等稀释剂。特色为效果好，价格便宜，稳定性好，生产量大。 8. 造成温室效应的气体由哪几种？怎样除去？ 答案要点：CO2, CH4, CO等。
9. 催化剂表面结碳后的再生方法有哪几种？并给预解释。
答案要点：空气处理、蒸汽处理。空气处理主要是烧掉催化剂表面的积炭，将炭氧化为CO2跑掉。蒸汽处理是水蒸气与催化剂表面的炭反应，生成CO2和H2跑掉，达到催化剂再生的目的。
10. 苯与乙酰氯反应（付氏反应）时，可用无水AlCl3作为催化剂，但AlCl3的加入量很大，约为乙酰氯的1.2倍，为什么？
答案：苯与乙酰氯反应（付氏反应）时，无水AlCl3的加入量约为乙酰氯的1.2倍是由于乙酰氯与无水AlCl3首先反应形成配合物，只有过量的无水AlCl3才能起催化剂的作用，所以无水AlCl3的加入量约为乙酰氯的1.2倍。 11. M型分子筛的结构是什么形状的?
答案要点：由五元环和四元环组成平面层状结构，孔结构为一维管道状。 12. NaY分子筛是否有酸性，为什么？
答案要点：NaY分子筛有酸性，主要是L酸。由于Na占据的是分子筛的B酸中心，而不占据L酸中心，所以NaY分子筛中仍保留有L酸中心。
13. 催化剂的失活原因有哪几种？并给预解释。
答案要点：催化剂的失活原因有以下几种: (1). 中毒. 催化剂中毒是指催化剂的活性和选择性可能由于微量外来物质的存在而下降。(2). 积炭. 积炭是催化剂在使用过程中, 逐渐在表
+
面上沉积一层炭质化合物。积炭可看作是副反应的毒化作用。(3). 烧结、挥发与脱落.由于催化剂长期处于高温下操作, 金属会熔结而导致晶粒长大, 有效比表面积降低，催化剂失活。 14. 烯烃聚合时需要不断加入过氧化苯甲酰。请解释过氧化苯甲酰是催化剂吗？为什么？ 答案要点：过氧化苯甲酰不是催化剂，由于它在反应前后发生了变化。
15. 请设计一个苯加氢制环己烯的催化工艺过程（包括催化剂成分、制备过程及催化剂活性评价过程）。
答案要求：设计出催化剂为金属（包括镍、钯、铂）、金属负载或合金型催化剂。根据催化剂的类型，设计催化剂的制备方法，如负载型催化剂采用浸渍法制备，再氢气还原等。合金催化剂采用共沉淀或熔融法制备。催化剂评价包括采用什么反应器（如釜式、固定床式、流动床式等），对催化剂的活性、环己烯的选择性进行计算，副产物进行讨论。有一个工业设计的大概轮廓。
六、计算题（每小题10分，共40分）
1.
采用N2吸附BET法测定ZSM-5分子筛的比表面积. 在不同压力P(Pa)下测
得0.080克催化剂上的N2吸附量为V(ml), 以P/[V(P0-P)]对P/P0作图可得一直线, 直线的截距为0.048, 斜率为0.040. 已知, N2分子的截面积A=1.62X10-19 平方米. 求ZSM-5分子筛的比表面积是多少? 2.
某精细化工厂每生产1吨产品需排放污水2吨、废渣0.5吨、废气0.025
吨。问该化工过程的E因子为多少？ 3.
在p为0.2MPa时，H2在某催化剂上的吸附覆盖度为0.4。求H2在该催化
剂上的吸附平衡常数K。 4.
甲苯催化氧化制苯甲醛过程中，反应物原料气中甲苯的体积浓度为
0.1kmol/m3，进料空速为600 [m3/（m3催化剂·h）]，甲苯的转化率为65%，苯甲醛的选择性为90%，计算催化剂的时空产率。 5.
某反应: A B C 已知A的转化率为80%，产物B的选择性为90%。求产物B的收率。 6. 7.
计算由乙醇和乙酸生产乙酸乙酯的原子经济性？
已知p为0.1MPa时，H2在Ni/Al2O3催化剂上的吸附覆盖度为0.52。求
H2在该催化剂上的吸附平衡常数K。 8.
关于二元复合氧化物的酸性，田部浩三提出了结构模型。使用田部浩三结
构模型估算以TiO2为主的SiO2-TiO2催化剂的总电荷差，并判断该催化剂存在的酸中心的类型。
O O O O Si O Ti O O O O 9.
将50mol的乙醇通过脱氢催化剂床层后，得到的产物经分析组成为：乙醇
10mol，乙醛10mol，乙酸乙酯15mol。求乙醇的转化率和乙酸乙酯的选择性。 10.
采用X射线衍射法测得某催化剂的衍射峰位置为2θ=25.7 0。已知X射