2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——化學(xué)催化機理及其應(yīng)用研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題均有多個正確選項，請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)。多選、錯選、漏選均不得分。）1.下列關(guān)于催化作用的敘述，正確的是（）。A.催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)B.催化劑能降低反應(yīng)的活化能C.催化劑參與反應(yīng)歷程，但反應(yīng)前后自身質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變D.催化劑可以加速正向反應(yīng)和逆向反應(yīng)，但凈反應(yīng)速率不變E.催化劑的選擇性是指催化劑對特定反應(yīng)路徑的偏好2.在多相催化反應(yīng)中，下列哪些步驟通常發(fā)生在固體催化劑表面？（）A.反應(yīng)物的吸附B.產(chǎn)物的生成C.產(chǎn)物的脫附D.反應(yīng)物的氣相擴散到表面E.表面基元反應(yīng)3.下列哪些方法可用于制備固體酸堿催化劑？（）A.沉淀法B.溶膠-凝膠法C.浸漬法D.蒸汽相沉積法E.酸堿中和法4.下列關(guān)于均相催化的敘述，正確的是（）。A.催化劑與反應(yīng)物處于同一相態(tài)（通常為液相）B.催化劑通常具有較高的選擇性C.反應(yīng)物易于擴散到催化劑活性位點D.催化劑容易失活（如燒結(jié)）E.常見的均相催化劑包括酸、堿、金屬配合物和酶5.原子經(jīng)濟性是衡量化學(xué)反應(yīng)綠色程度的重要指標(biāo)，下列哪些反應(yīng)通常具有較高的原子經(jīng)濟性？（）A.加成反應(yīng)B.消去反應(yīng)C.酯化反應(yīng)D.酶催化反應(yīng)E.催化裂化反應(yīng)二、填空題（每空2分，共20分）1.催化劑能改變反應(yīng)速率的原因是它提供了__________，降低了反應(yīng)的活化能。2.在多相催化中，反應(yīng)物首先被吸附在催化劑表面，這個過程通常需要__________。3.催化劑的活性位點是發(fā)生__________的特定表面區(qū)域。4.金屬催化劑的表面通常存在__________和__________兩種類型的活性位點。5.催化劑的選擇性可以分為__________選擇性、__________選擇性和__________選擇性。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述多相催化反應(yīng)的一般步驟。2.解釋什么是表面反應(yīng)控制步驟，并舉例說明。3.簡述負(fù)載型催化劑與均相催化劑相比有哪些優(yōu)點。4.為什么說催化劑的活性評價是一個復(fù)雜的過程？四、論述題（每題10分，共30分）1.以CO在Pt/Ru催化劑上氧化為CO2為例，簡述其可能的催化機理，并說明Pt和Ru在催化劑中的作用。2.論述固體酸催化劑在石油煉制工業(yè)中的重要性，并列舉至少三種應(yīng)用實例。3.結(jié)合當(dāng)前能源和環(huán)境問題，論述綠色化學(xué)理念對化學(xué)催化發(fā)展的重要指導(dǎo)意義。---試卷答案一、選擇題1.B,C,E2.A,C,E3.B,E4.A,B,E5.A,C,D二、填空題1.更低能量（或更低的活化能路徑）2.能量（或活化能）3.表面反應(yīng)（或化學(xué)轉(zhuǎn)化）4.離子型（或酸位點）、電子型（或堿位點）5.區(qū)域、化學(xué)、立體三、簡答題1.解析思路：多相催化反應(yīng)通常包括反應(yīng)物從主體相轉(zhuǎn)移到催化劑表面的吸附過程、在表面發(fā)生的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程（即催化循環(huán)）、以及產(chǎn)物從表面脫附回到主體相的過程。這三個過程可能由不同步驟的速率控制。答案要點：反應(yīng)物吸附、表面反應(yīng)（催化循環(huán)）、產(chǎn)物脫附。2.解析思路：在催化反應(yīng)的復(fù)雜歷程中，如果某個步驟的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他步驟的速率，那么這個步驟將成為整個反應(yīng)速率的控制步驟，該步驟被稱為表面反應(yīng)控制步驟。分析機理時，需要判斷哪個步驟的能壘最高或最慢。答案要點：定義（某步驟速率遠(yuǎn)小于其他步驟）、機理分析（找出最慢步驟）。3.解析思路：負(fù)載型催化劑將活性組分分散在載體上，相比均相催化劑，優(yōu)點在于：1）活性組分濃度高，比表面積大，活性更高；2）載體可以起到支撐、分散活性組分、提高催化劑壽命、調(diào)節(jié)反應(yīng)選擇性等作用；3）通常易于回收和重復(fù)使用；4）成本可能更低。答案要點：活性更高、分散性好、壽命長、易回收、成本低等。4.解析思路：催化劑活性評價復(fù)雜，因為活性不僅與催化劑本身（組成、結(jié)構(gòu)、形貌、制備方法）有關(guān)，還與反應(yīng)條件（溫度、壓力、反應(yīng)物濃度、溶劑、氣流速等）密切相關(guān)。此外，評價方法的選擇（如固定床、流動床、微反應(yīng)器）、評價標(biāo)準(zhǔn)（如摩爾轉(zhuǎn)化率、選擇性、產(chǎn)率）的不同，以及如何表征催化劑的真實活性位點等，都會影響評價結(jié)果。答案要點：催化劑自身因素、反應(yīng)條件影響、評價方法/標(biāo)準(zhǔn)選擇、真實活性位點表征等。四、論述題1.解析思路：CO氧化為CO2是典型的多相催化反應(yīng)。機理分析需考慮Pt和Ru的作用。Ru通常作為載體，具有較好的分散性和穩(wěn)定性。CO易在Pt表面吸附?？赡艿臋C理涉及CO在Pt表面的吸附形成CO吸附態(tài)，然后經(jīng)過表面轉(zhuǎn)移（可能涉及Ru表面）或直接在Pt表面發(fā)生氧化脫附生成CO2。Pt作為活性組分，Ru作為助劑或載體，共同促進反應(yīng)。答案要點：Ru的作用（載體、分散、助活性）；CO在Pt表面的吸附；可能的表面反應(yīng)步驟（如轉(zhuǎn)移步驟、直接氧化步驟）；Pt和Ru協(xié)同作用。2.解析思路：固體酸催化劑在石油煉制中至關(guān)重要。它們主要用于：1）催化裂化（將重質(zhì)油裂解為輕質(zhì)油）；2）異構(gòu)化（提高辛烷值）；3）烷基化（生產(chǎn)高辛烷值汽油組分）；4）精制（去除硫化物、氮化物等雜質(zhì)）。這些過程都涉及分子重排、脫氫、異構(gòu)化等酸催化過程。答案要點：重要性（核心催化劑）；應(yīng)用實例（催化裂化、異構(gòu)化、烷基化、精制）。3.解析思路：綠色化學(xué)強調(diào)從源頭上減少或消除有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生。這對化學(xué)催化意味著：1）開發(fā)選擇性高的催化劑，減少副產(chǎn)物生成；2）開發(fā)環(huán)境友好的催化劑（如水基介質(zhì)、可再生原料）；3）提高反應(yīng)原子經(jīng)濟