МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ для студентов по курсу «Катализ в газохимии»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
для студентов по курсу «Катализ в газохимии»
Задачей изучения дисциплины является формирование базовых представлений о
катализе в промышленности основного органического синтеза. Должно быть выработано
понятие о катализе как раздела науки о скоростях химических реакций (химической
кинетике) и понята его связь с другими науками о веществе (термодинамикой, общей,
органической и неорганической химией), сформировано представление о важной роли
каталитических реакций в современной химической технологии.
При изучении курса следует опираться на знания, полученные в курсах
бакалавриата — «Дифференциальное и интегральное исчисление», «Дифференциальные
уравнения», «Общая и неорганическая химия», «Органическая химия», «Физическая и
коллоидная химия».
При изучении каждого раздела следует уяснить его место в общей науке о
катализе,
связь
с
другими
разделами.
Для
облегчения
понимания
материала
рекомендуется разбирать конкретные примеры с доведением решения до числового
ответа.
Студент должен получить навыки самостоятельной работы с научно-технической
литературой, дополняя полученные на лекции сведения изучением учебников и
монографий по курсу.
На
самостоятельную
Самостоятельная
работа
работу
студента
предусматривает
в
курсе
подготовку
отводится
к
38
часов.
внутрисеместровому
(коллоквиумы) контролю.
Ниже приведены вопросы для проверки усвояемости основных разделов курса.
1.
Элементарные химические реакции. Молекулярность и порядок реакции. Закон
действия масс и условия его применимости.
2.
Кинетические уравнения реакций 1-го и 2-го порядка, обратимых, параллельных и
последовательных реакций. Кинетические кривые.
3.
Лимитирующая
стадия
последовательных
реакций
и
сущность
метода
стационарного приближения. Равновесное приближение.
4.
Дифференциальное уравнение материального баланса в открытой системе.
Реактора идеального вытеснения и смешения.
5.
Влияние температуры на скорость химической реакции Уравнение Аррениуса в
дифференциальной и интегральной форме. Физический смысл энергии активации.
6.
Теория столкновений и теория активированного комплекса — основные принципы
и понятия.
7.
Кинетический и термодинамический контроль селективности параллельных
реакций.
8.
Теории кислотности Бренстеда и Льюиса. Константы кислотности и основности,
константа автопротолиза. Сопряженные кислоты и основания.
9.
Примеры кислотного катализа: уравнения реакций и механизмы.
10.
Строение комплексных соединений: центральный атом, лиганды, внешняя и
внутренняя сфера, координационное число. Определение степени окисления
металла в комплексных соединениях. Правило 18 электронов.
11.
Определение катализа. Понятия каталитического цикла, истинного катализатора,
каталитического предшественника. Классификация каталитических реакций по
агрегатному состоянию и по механизму. Число оборотов каталитической реакции.
12.
Координация d-металлов с монооксидом углерода, фосфинами, олефинами и
ацетиленами. Дентатность и гаптность лигандов.
13.
Ключевые реакции в металлокомплексном катализе.
14.
Уравнения
и
механизмы
реакций
гомогенного
гидрирования
олефинов,
карбонилирования олефинов и метанола, реакции водяного газа, окисления этилена
в ацетальдегид.
15.
Диффузия: определение, виды диффузии, законы Фика. Температурные области
при проведении реакции на пористом зерне катализатора. Модуль Тиле и степень
использования поверности.
16.
Адсорбция: определение, виды адсорбции. Вывод выражения изотермы Лэнгмюра
и его анализ. Другие типы изотерм и их краткая характеристика.
17.
Наблюдаемый порядок гетерогенных каталитических реакций 1-го и 2-го порядка
порядка в условиях адсорбции. Схемы Лэнгмюра-Гиншельвуда и Ридила-Или.
18.
Основные методы приготовления промышленных гетерогенных катализаторов и их
основные потребительские характеристики.
19.
Цеолиты и цеолитный катализ. Двухфазный катализ.
20.
Сравнительный анализ гомогенного и гетерогенного катализа.
При проработке поставленных вопросов студенту рекомендуется подробно
обосновать, почему только данный ответ является правильным. Это будет способствовать
более осмысленному и глубокому уровню изучения материала.
2