2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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1、第一章 催化劑與催化作用基本知識1、簡述催化劑的三個基本特征。答:①催化劑存在與否不影響△ Gθ 的數(shù)值,只能加速一個熱力學(xué)上允許的化學(xué)反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)而不能改變化學(xué)平衡;②催化劑加速化學(xué)反應(yīng)是通過改變化學(xué)反應(yīng)歷程,降低反應(yīng)活化能得以實現(xiàn)的;③催化劑對加速反應(yīng)具有選擇性。2、1-丁烯氧化脫氫制丁二烯所用催化劑為 MoO 3/BiO 3 混合氧化物,反應(yīng)由下列各步組成(1)CH3-CH2-CH=CH 2+2Mo 6++O 2-→ CH

2、2=CH-CH=CH 2+2Mo 5++H20 (2)2Bi 3++2Mo 5+→2Bi 2++2Mo 6+(3)2Bi 2++1/20 2→2Bi 3++0 2-總反應(yīng)為 CH3-CH2-CH=CH 2+1/20 2→CH2=CH-CH=CH 2+H 20 試畫出催化循環(huán)圖。CH 3-CH 2-CH=CH 2 H 20 CH 2=CH-CH=CH 2Mo6+ Mo5+Bi3+

3、 Bi2+0 2 H 20 3、合成氨催化劑中含有 Fe3O4、Al 2O3 和 K20,解釋催化劑各組成部分的作用。答: Fe 3O 4:主催化劑,催化劑的主要組成,起催化作用的根本性物質(zhì)Al 2O 3:構(gòu)型助催化劑,減緩微晶增長速度,使催化劑壽命長達數(shù)年K20:調(diào)變型助催化劑,使鐵催化劑逸出功降低,使其活性提高第二章 催化劑的表面吸附和孔內(nèi)擴散1、 若混合氣體 A 和

4、 B2 在表面上發(fā)生競爭吸附, 其中 A 為單活性吸附, B2 為解離吸附: A+B 2+3* → A*+2B*,A和 B2 的氣相分壓分別為 pA 和 pB。吸附平衡常數(shù)為 kA 和 kB。求吸附達到平衡后 A 的覆蓋率 θA 和 B 的覆蓋率 θ B。解:對于氣體 A: 吸附速率 vaA=k aAPA(1—θ A—θB) ;脫附速率 vdA=k dAθ A平衡時: vaA=v dA ,即θ A =(kaA/kdA)PA(1—θA —

5、θB)=k A ·kB(1—θA— θ B)對于氣體 B:吸附速率 vaB=k aBPB(1—θ A—θ B) 2 ;脫附速率 vdB=kdBθ B 2平衡時: vaB=v dB ,即 θ B 2= k BPB(1—θ A —θ B) 2故:B B A AA AA k k P k 1P k θB B A AB BB k k P k 1P k θ2、N2 在 Al2O3 上的吸附,以 P/Vo(Po-P)對 P/Po 作圖得截距

6、為 0.2723,斜率為 50.06。( 1)求 Vm(單位 L)和 C 以及單分子層鋪滿時吸附質(zhì)物質(zhì)的量(題中數(shù)據(jù)已換算成標況) 。( 2)求 Al2O3 的表面積。(已知: N2 分子截面積 16.2×10 -20m 2)解: P/Va(P 0-P)=(1/CV m)[1+(C-1)P/P O]=[(C-1)/CV m](P/P O)+1/CV m由題目可知: (C-1)/CVm=50.06 1/CVm=0.2723

7、∴C=184.84 Vm=0.01987L( 標況 ) n=0.01987/22.4=8.875 ×10 -4 S=nN ASO=8.875×10 -4×6.023×10 23×16.2×10 -20=86.60m 23、多相催化反應(yīng)一般包括那幾個步驟?其中哪幾個步驟屬于化學(xué)過程?答:多相催化反應(yīng)包括:外擴散 : 反應(yīng)物分子從氣流中向催化劑顆粒表面擴散 ; (孔)內(nèi)擴散 :

8、反應(yīng)物分子從顆粒表面向顆粒內(nèi)表面擴散 ; 化學(xué)吸附 : 反應(yīng)物分子在催化劑內(nèi)表面吸附 ; 表面反應(yīng) : 吸附的反應(yīng)物分子在催化劑表面上反應(yīng) ; 脫附 : 產(chǎn)物分子自催化劑內(nèi)表面脫附 ; (孔)內(nèi)擴散 : 產(chǎn)物分子從顆粒內(nèi)表面向顆粒外表面擴散 ;外擴散 : 產(chǎn)物分子從催化劑顆粒外表面向氣流中擴散 ; 其中化學(xué)吸附、表面反應(yīng)、脫附屬于化學(xué)過程。4、在多相催化反應(yīng)中,為什么至少有一種反應(yīng)物必須經(jīng)過化學(xué)吸附?答:因為化學(xué)吸附可使反應(yīng)物分子均裂生

9、成自由基,也可以異裂生成離子或使反應(yīng)物分子強極化為極性分子,生成的這些表面活性中間物種具有很高的反應(yīng)活性,有利于催化反應(yīng)的進行。第三章 酸堿催化劑及其催化應(yīng)用1、酸、堿的質(zhì)子論的定義:凡是能提供質(zhì)子( H+)的物質(zhì)稱為酸( B酸) ;凡是能夠接受質(zhì)子的物質(zhì)稱為堿( B堿)2、酸、堿的電子論的定義:凡是能接受電子對的物質(zhì)稱為酸( L酸) ;凡是能提供電子對的物質(zhì)稱為堿( L堿) 。3、軟硬酸、堿原則:(SHAB 原則)軟酸與軟堿易形成穩(wěn)定

10、的絡(luò)合物,硬酸與硬堿易形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。而交界酸堿不論結(jié)合對象是軟或硬酸堿,都能相互配位,但形成絡(luò)合物的穩(wěn)定性差。4、酸、堿性質(zhì)的完整描述包括哪三個方面?答:酸中心的類型、酸中心的濃度、酸中心的強度5、均相酸、堿催化反應(yīng)的特征?答:均相酸堿催化一般以離子型機理進行, 即酸堿催化劑與反應(yīng)物作用形成正碳離子或負堿離子中間物種,這些中間物種與另一反應(yīng)物作用(或本身分解) ,生成產(chǎn)物并釋放出催化劑,構(gòu)成酸堿催化循環(huán)。在這些催化過程中均以質(zhì)子轉(zhuǎn)移

11、步驟為特征,所以,一些有質(zhì)子轉(zhuǎn)移的反應(yīng),如水合、脫水、酯化、水解、烷基化和脫烷基等反應(yīng),均可使用酸堿催化劑進行催化反應(yīng)。6、Bronsted 規(guī)則公式是什么,怎么應(yīng)用該規(guī)則對液體酸催化反應(yīng)建立催化劑篩選模型?答: Bronsted 規(guī)則公式: a a a K G k取對數(shù),得: logk a=logG a+αlogK a 或 logk a=logGa- αpK a用logk a對pK a作圖,可得到一直線,斜率為 - αα值在 0~1

12、之間。α值很小,表明反應(yīng)對催化劑的酸強度不敏感,此時任何一種酸都是優(yōu)良的質(zhì)子給予者,反應(yīng)與催化劑酸強度無關(guān);相反,α值接近 1,表明反應(yīng)對催化劑酸強度很敏感,只有強酸中心才能催化該反應(yīng)。有些酸催化劑在反應(yīng)過程中可同時離解出兩個或多個質(zhì)子,在這種情況下就須對方程作些修正。對酸催化反應(yīng)為: ) K pq ( G p k a a a對堿催化反應(yīng)為: b b b K G k 或 ) K qp ( G p k b b b7、對酸中心的檢測包括哪幾

13、個方面?答:酸中心的類型、酸量(酸度、酸密度、酸濃度) 、酸強度及其分布。8、以 TiO2-SiO 2 為例,請闡述田部浩三關(guān)于二元混合氧化物酸性中心模型。答:在 TiO2-SiO2 二元混合氧化物中,當(dāng)TiO2 較SiO2大量過量時: 當(dāng)SiO2較TiO2大量過量時:元素 配位數(shù) 電荷 每個鍵中電荷 元素 配位數(shù) 電荷 每個鍵中電荷Si 4 4 4/4 Si 4 4 4/4 Ti 6 4 4/6 Ti 6 4

14、 4/6 O 3 -2 -2/3 O 2 -2 -2/2 此時,在 Si 原子上形成 L酸中心。 此時,在 Ti 原子上形成 B酸中心。9、雜多化合物的結(jié)構(gòu): 雜多酸和雜多酸鹽形成離子型晶體,其結(jié)構(gòu)可分為三級:一級結(jié)構(gòu)為雜多負離子;二級結(jié)構(gòu)為雜多負離子和抗衡正離子所組成雜多酸或雜多酸鹽的晶體結(jié)構(gòu);三級結(jié)構(gòu)指的是由雜多負離子抗衡正離子和結(jié)晶水所組成的晶體結(jié)構(gòu)。10、雜多酸的性質(zhì):答:熱穩(wěn)定性:分解溫度 620~870K,P

15、W >SiW >PMo >SiMo;酸性:雜多酸為強 B酸;氧化還原性:雜多酸為強氧化劑; “假液相”性:吸收大量極性分子的雜多酸類似于一種濃溶液11、用指示劑測定固體酸的酸性酸強度的堿性指示劑指示劑 堿型色 酸型色 pKa [H 2SO4] % 亞芐基乙酰苯 無 黃 -5.6 71 蒽醌 無 黃 - 8.2 90 (1)如,某固體酸能使蒽醌變黃色,則樣品酸強度: H o≤-8.2 (2)如,某固體酸不能使蒽醌變色而能使亞芐基乙酰苯變黃

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