-- -- -- -- --- -- -- -- --- -- -------学号：---- -- --- -- -- -- --- -- -- -- ---- 线 ： ------姓名-------学生---- -- --- -- -- --- 封 -： ----年级----- -- -- --- -- -- -- --- -- -- -- -- 密 --专业：------ -- -- --- -- -- -- --- -- -- --： ）---------院（系---------- 华中师范大学 2013 –2014学年第一学期 硕士研究生期末 课程名称 催化化学 课程编号 任课教师 王峰云 题型 选择 判断 问答 分析 总分 分值 24 32 20 24 100 得分 得分 评阅人 一、选择题：（共24题，每题1分，共24分 ； 请在正确答 案上画圈， 如○A） 1. 催化剂这一概念历史上最早是由哪位科学家于何年正式提出的？ (A) 奥斯特瓦尔德，1806 (B) 贝采里乌斯，1836 (C) 贝采里乌斯，1806 (D) 奥斯特瓦尔德，1836 2． 催化剂为何能加速化学反应的速度？ (A) 提高了反应物分子间的有效碰撞几率 ； (B) 降低了活化能，改变了反应机理； (C) 改变了反应机理，降低了活化能； 1
3．工业合成氨催化剂的主要成分有哪些？历史上由于合成氨催化剂和工业化研究而获得诺贝尔化学奖的科学家是哪两位？ (A) Fe-K2O-Al2O3；哈勃， 布什 (B) Fe-Na2O-Al2O3； 哈勃、贝采里乌斯 (C) Fe-K2O-SiO2； 奥斯特瓦尔德、布什 （D） FeO-K2O-Al2O3; 哈勃， 布什 4. 合成低压高密度聚乙烯的催化剂历史上是由谁最早发明的？其主要组成为何？ (A) 齐格勒， TiCl3-Al(C2H5)3； (B) 纳塔，TiCl4- Al(C2H5)3 (C) 齐格勒，TiCl4- Al(C2H5)3； (D) 纳塔，TiCl3-Al(C2H5)3。 5. 衡量一个催化剂的好坏常用的性能指标是： (A) 活性、选择性、寿命 ; (B) 比表面积， 活性表面积、孔分布； (C) 转化率、时空产率、表面积 ; (D) 选择性、孔大小、表面积； 6. 下述哪些参数可用于表示催化剂的活性？ (A) 转化率、时空产率、活性表面积； (B) 转换频率、反应速率常数； (C) 活性中心，活性表面积 ; (D) 转换频率、反应速率 2
7. 对于物理吸附的描述中，哪一条是不正确的？ (A) 吸附力来源于范德华力，其吸附一般不具有选择性 ； (B) 吸附层通常是多分子层； (C) 吸附热较小 (D) 吸附速度较小 8. 对化学吸附的描述中，哪一条是不正确的？ (A) 吸附力来源于化学键力，其吸附具有选择性 ； (B) 吸附层是单分子层； (C) 吸附速度较大 (D) 吸附热较大 9. 有关催化剂失活的原因， 错误说法是： （A）烧结； （B）中毒； （C）积碳； （D）碎裂 10. 吸附等温线是哪两个变量之间的关系曲线？ （A） 吸附量、平衡压力； （B）吸附量、吸附温度； （C）平衡压力、吸附温度； （D）吸附量、吸附体积 11. 吸附等温线大致有几种类型？类型I对应的吸附剂的孔径范围是多少？ （A）5种类型； 孔径<2nm; (B) 5种类型； 孔径<20nm; (C) 4种类型； 孔径<2nm; (D) 4种类型；孔径<20nm; 12. 朗格缪尔吸附等温方程式理论推导时的基本假设包括： （A）吸附剂表面是均匀的，吸附物种间有相互作用，吸附是单层的； （B）吸附剂表面是均匀的，吸附物种间无相互作用，吸附是单层的； （C）吸附剂表面是不均匀的，吸附物种间无相互作用，吸附是单层的； 3
（D）吸附剂表面是不均匀的，吸附物种间有相互作用，吸附是单层的。 13. BET吸附等温式适用于何种类型的吸附？ 具体使用时适用范围有何？ (A) 物理吸附， p/po =0.005-0.035; (B) 物理吸附, p/po =0. 5-3.5 (C) 化学吸附， p/po =0.05-0.35； （D）物理吸附， p/po =0.05-0.35 14. TPD图中峰的个数、峰的面积，峰的温度能分别提供什么重要信息？ (A) 峰的个数反映吸附强弱， 峰面积反映吸附量， 峰温度反映吸附均匀性 (B) 峰的个数反映吸附量， 峰面积反映吸附剂的表面积， 峰温度反映吸附强弱； （C）峰的个数反映吸附剂的表面均匀性， 峰面积反映吸附量， 峰温度反映吸附强弱； （D）峰的个数反映吸附剂的孔分布， 峰面积反映吸附量， 峰温度反映吸附强弱； 15. 酸催化剂所催化的反应有何本质特征？ （A） 反应过程涉及质子转移， 机理属正碳离子反应。 （B） 反应过程涉及羟基转移， 机理属负碳离子反应。 （C） 反应过程涉及电子转移， 属氧化还原反应。 （D） 反应过程涉及羟基转移， 机理属负碳离子反应。 16. 对甲烷部分氧化生成甲醇的反应， 较好的催化剂选择是： （A） ZnO； （B） NiO ; （C） ZSM-5分子筛 ； （D） Pt 17. 对乙炔加氢制乙烯的反应， 较好的催化剂选择是： (A) ZnO ； （B） NiO ； （C） ZSM-5分子筛 ； （D） Pt 18. 固体酸催化剂不能催化的反应： (A) 烃异构化； (B) 醇脱水； （C） 苯烷基化； （D） 甲醇脱氢 4
19. 用简单沉淀法制备氧化铝催化剂时， 欲制备高比表面积的催化剂，需要： ------------------------------------------------- 密 ---------------------------------- 封 ----------------------------- 线 --------------------------------------------------------- (A) 采用较高的原料液浓度； （B）采用较低的原料液浓度； （C）采用较低的加料速度； （D） 确保较低的pH值 20. 表征催化剂的表面组成和价态可用的仪器设备是： （A） XRD, (B) SEM, (C) XPS; (D) HEED 21.. 表征固体催化剂的活性表面积可用的方法或仪器设备是： （A） XRD, (B) BET, (C) TPD; (D) EXAFS 22. 表征固体催化剂的表面结构可用的方法或仪器设备是： （A） XRD, (B) SEM, (C) XPS; (D) EXAFS 23. Rany 法制备催化剂时碱抽提的最终目的是： （A）造孔； （B）成型 ； （C）提高强度； （D） 改变价态。 24. 负载型催化剂通常用何种方法制备？ （A）浸渍法； （B） 沉淀法； （C） Raney 法； （D） 熔融法 得分 评阅人 二、判断题：（共16题，每题2分，共32分；用F和R分别表示错和对。请在题尾括弧中给出答案，如：（R）） 25. 负载型催化剂通常用沉淀法制备。 （ F ） 26. 催化剂以不同比例同时加快正逆反应的速率。 （ R ） 27． 催化剂只能催化热力学允许的化学反应。（ R ） 28. 催化剂只能加快正反应速率。 （ F ） 29． 从功能来看，固体催化剂最多由三部分构成：活性组分、助剂、载体。（ R ） 5
30. 物理吸附的吸附力为氢键力，而化学吸附的吸附力为范德华力。 （ F ） 31． Langmuir 吸附等温式适用于化学吸附和小孔中的物理吸附。 （ R ） 32． 碱催化剂所催化反应的本质特性是反应涉及质子转移， 反应机理为负碳离子反应。 (R ) 33．碱性指示剂法可测定固体酸中心的强度和浓度， 但不能测定有颜色且色深的固体酸催化 剂。（ R ） 34. 碱吸附TPD法能够区分固体酸催化剂酸中心的类别（L or B）。 （ F ） 35．甲醇脱水制备二甲醚反应可采用酸催化剂。 （ R ） 36．金属铁催化剂能够催化甲烷氧化生成二氧化碳和水的反应。（ F ） 37．过渡金属催化剂的d空穴越高意味着其吸附能力越强。 （ R ） 38．过渡金属催化剂的d百分数越高意味着其吸附能力越弱。 （ R ） 39．固体催化剂的孔隙率越高， 往往意味着其比表面积约低. ( F ) 40. 半导体过渡金属氧化物催化剂通常用于催化氧化还原反应。 （R ） 得分 评阅人 三、问答题：（共4题，每题5分，共20分 ） 41. 用金属离子交换分子筛，催化剂酸强度与交换用的金属离子的价态和半径有何关系？为什么？ 答：离子价态越高， 半径越小，由其产生的正电场强度就越高，越容易接受电子对， 故酸性越强。 6
42． 汽油重整催化剂主要由哪些成分组成？各起何作用？ ------------------------------------------------- 密 ---------------------------------- 封 ----------------------------- 线 --------------------------------------------------------- 答： 主要成分： Pt-Re/Al2O34。Pt为活性成分，起脱氢、加氢作用，Re为结构助剂，防止Pt烧结。Al2O3为载体同时提供酸中心， 用于催化异构化、环化反应。 43. 为何说n型半导体过渡金属氧化物催化剂适合催化强加氢反应和弱氧化反应？ 答： 因n型半导体能吸附大量的氢气但只能吸附很少量的氧气。 44. 为何说p型半导体过渡金属氧化物催化剂适合催化弱加氢反应和强氧化反应？ 答： 因为p型半导体能吸附大量的氧气但只能吸附很少量的氢气。 7
得分 评阅人 四、分析题：（共3题，每题8分，共24分 ） 45. 在反应器中进行下述多相催化反应： A –〉 B –〉 C 如欲得较高B的产率，应该选择孔隙率较高的催化剂或载体还是孔隙率较低的催化剂或载体？催化剂颗粒应该大一点还是小一点？为什么？ 答：应选孔隙率较低、颗粒较小的催化剂。因孔隙率低往往孔径大因此有利于中间物B快速扩散出孔，因而更有利于得较高产率的B. 催化剂颗粒小，孔浅，B在孔内停留时间就短，因此就能得较高产率的B. 46. 今欲通过下述两个反应 (反应温度：250-300oC) CH3OH === CO + 2H2 CO + H2O === CO2 + H2 结合碱吸附脱除CO2来制备纯氢气。请问下述3个催化剂中 SiO2; Cu-ZnO-Al2O3; Ni/Al2O3; 哪个可以同时催化上述两个反应, 为什么？ 答：这两个反应都属于脱氢反应，SiO2为绝缘体氧化物，因此不能催化这两个反应。因Ni能使CO解离，用此催化剂会生成甲烷。Cu-ZnO-Al2O3可以同时催化上述两个反应。因此催化剂为甲醇合成催化剂因此也能催化甲醇分解反应。因Cu对CO非解离吸附，因此比Ni更适合催化变换反应。 8
47. 老刘制备出一个新催化剂，然后用连续流动式管式反应器评价该催化剂对下述反应的催化性能： CO + 1/2O2 = CO2 反应原料CO和O2分两路各经过流量计（流量计无法准确设定流量）后分别通入混合器，再通入反应器进行反应。用气相色谱仪分析反应器尾气中CO和CO2 的浓度（但无法分析O2浓度），再用下式计算CO的转化率X X = CO2/(CO＋CO2) x 100% 实验考察了不同反应温度（100oC， 200 oC，300 oC，400 oC）下CO的转化率。结果发现，各温度下的转化率都为50%， 亦即反应温度对转化率没有影响。正常情况下，化学反 应的转化率会随反应温度升高而升高。 因此本实验结果不合常理，估计这与扩散无关。请分析最可能的原因。 答：原因是氧气量不足，只有化学计量要求值的50%（O2/CO=1/4）。因催化剂活性足够高，在200oC时就使O2完全转化，但因O2不足而CO只有50%转化率，即使温度升高，因O2不足CO也只有50%。 9
