文档介绍：催化剂基本知识
?催化剂作用的特征是什么?
答:在化学反应中能改变反应速度而本身的组成和重量在反应前后保持不变的物质叫做催化剂,加快反应速度的称正催化剂;减慢称负催化剂,通常所说的催化剂是指正催化剂。
催化作用改变了化学反应的途径。在反应终了,相对于始态,催化剂虽然不发生变化,但却参与了反应,例如形成了活化验室吸附态,中间产物等,因而使反应所需的活化能降低。
催化作用不能改变化学平衡状态,但却缩短了达到平衡的时间,在可逆反应中能以同样的倍率提高正、逆反应的速度。催化剂只能加速在热力学上可能发生的反应,而不能加速热力学上不可能发生的反应。
催化作用的选择性。催化剂可使相同的反应物朝不同的方向反应生成不同的产物,但一种催化剂在一定条件下只能加速一种反应。例如CO和H2分别使用铜和镍两种催化剂,在相应的条件下分别生成CH3OH和CH4+H2O。
一种新的催化过程,新的催化剂的出现,往往从根本上改变了某种化学加工过程的状况,有力推动工业生产过程的发展,创造出大量财富,在现代的无机化工、有机化工、石油加工和新兴的石油化工工业中这样的例子不胜枚举。在与人类的生存息息相关的诸多方面如资源的充分利用,提高化学加工过程的效率,合成具有特定性能的产品,有效地利用能源,减少和治理环境污染以及在生命科学方面,催化作用具有越来越重大的作用。
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答:催化过程之所以能加快反应速度,一般来说,是由于催经剂降低了活化能。为什么催化剂能降低活化能呢?关键是反应物分子与催化剂表面原子之间产生了化学吸附,形成了吸附化学键,组成表面络合物,它与原反应物分子相比,由于吸附键的强烈影响,某个键或某几个键被减弱,而使反应活化能降低很多,催化反应中的活分能实质是实现上述化学吸附需要吸收的能量,从一般意义来说,反应物分子有了较高的能量,才能处于活化状态发生化学反应。这个能量一般远较分子的平均能量为高,两者之间的差值就是活化能。在一定温度下,活化能愈大,反应愈慢,活化能愈小,反应愈快,对于特定的反应物和催化剂而言,反应物分子必须跨过相应的能垒才能实现化学吸附,进而发生化学反应,简言之,在化学反应中使普通分子变成活化分子所须提供的最小能量就是活化能。其单位通常用千卡/克分子或千焦/摩尔表示。
?活性表示方法有哪些?
答:衡量一个催化剂的催化效能采用催化活性来表示。催化活性是催化剂对反应速度的影响程度,是判断催化剂效能高低的标准。
对于固体催化剂的催化活性,多采用以下几种表示方法:
(1)催化剂的比活性
催化剂比活性常用表面比活性或体积比活性,即所测定的反应速度常数与催化剂表面积或催化剂体积之比表示。
(2)反应速率表示法
反应速率表示法即用单位时间内,反应物或产物的量的摩尔数变化来表示。
(3)工业上常用转化率来表示催化活性
表示方法为:在一定反应条件下,已转化掉反应物的量(n′A)占进料量(nAO)的百分数,表示式为:
n′A
XA(转化率)= nAO ×100%
(4)用每小时每升催化剂所得到的产物重量的数值,即空时得量YV·t来表示活性。
W(产物重量,kg)
YV·t=V(催化剂体积,l)·t(反应时间,h)
上述(3)、(4)活性表示法都是生产上常用的,除此之外,还有用在一定反应条件下反应后某一组分的残余量来表示催化剂活性,例如烃类蒸汽转化反应中用出口气残余甲烷量表示。这些方法直观但不确切,因为它们不但和催化剂的人学组成、物理结构、制备的条件有关,并且也和操作条件有关。但由于直观简便,所以工业上经常采用。
?失活原因有哪些?
答:对大多数工业催化剂来说,它的物理性质及化学性质随催化反应的进行发生微小的变化,短期很难察觉,然而,长期运行过程中,这些变化累积起来,造成催化剂活性、选择性的显著下降,这就是催化剂的失活过程,另外,反应物中存在的毒物和杂质,上游工艺带来的粉尘,反应过程中,原料结炭等外部原因也引起催化剂活性和选择性下降。
催化剂失活主要是:原料中的毒物,催化剂超温引起热老化,进料比例失调,工艺条件波动以及长期使用过程中由于催化剂的固体结构状态发生变化或遭到破坏而引起的活性、选择性衰减。
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答:当化反应在热力学上可能有几个反应方向时,一种催化剂在一定条件下只对其中的一个反应起加速作用,这种专门对某一个化学反应起加速作用的性能,称为催化剂的选择性。
消耗于预期生成物的原料量
选择性= 原料总的转化量
催化剂的选择性主要取决于催化剂的组分,结构及催化反应过程中的工艺条件,如压力、温度、介质等。
?分别叙述。
答:催化剂中毒可分为可逆中毒,不可逆中毒和选择中毒。
可逆中