催化作用基礎(chǔ)自考大綱湖南省高等教育自學(xué)考試課程大綱

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　　湖南省高等教育自學(xué)考試課程考試大綱

　　催化作用基礎(chǔ)

　　(課程代碼：04881)

　　湖南省教育考試院組編

　　2016 年 12 月

　　第一部分課程性質(zhì)與目標(biāo)

　　一、課程性質(zhì)與特點(diǎn)

　　催化作用基礎(chǔ)是高等教育自學(xué)考試化學(xué)工程(本科) 專業(yè)的專業(yè)核心課程，其任務(wù)是培養(yǎng)考生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)工業(yè)催化過(guò)程領(lǐng)域的基本知識(shí)，了解化工過(guò)程中催化過(guò)程與催化劑的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，掌握催化作用的基本規(guī)律、催化劑組成和制備方法，催化劑性能評(píng)價(jià)及宏觀結(jié)構(gòu)測(cè)定等知識(shí)，為培養(yǎng)化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)高級(jí)工程技術(shù)人才奠定基礎(chǔ)｡

　　二、課程目標(biāo)與基本要求

　　本課程注重培養(yǎng)考生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。通過(guò)對(duì) 本書(shū)的學(xué)習(xí)，要求考生對(duì)催化作用及催化劑有一個(gè)全面的了解。具體應(yīng)達(dá)到以下要求：

　　1 .了解現(xiàn)代化學(xué)催化及催化劑研究領(lǐng)域的發(fā)展過(guò)程、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，納米催化的研究與應(yīng)用領(lǐng)域，多相催化的基本原理、應(yīng)用與發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀;

　　2 .理解并掌握催化作用的理論基礎(chǔ)和基本原理，催化中的吸附作用;

　　3.掌握工業(yè)催化劑的的基本制備方法，催化劑的表征與測(cè)試，催化劑的失活，催化劑的應(yīng)用。

　　三、與本專業(yè)其他課程的關(guān)系

　　本課程是化學(xué)工程和物理化學(xué)學(xué)科的交叉學(xué)科，覆蓋的學(xué)科領(lǐng)域非常廣泛，它是以物理化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程為基礎(chǔ)，結(jié)合化工、材料工程等工程學(xué)科的綜合性應(yīng)用學(xué)科。本課程的前修課程包括化工原理、有機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)等，這些課程可以幫助我們更好地掌握催化原理、方法和應(yīng)用技術(shù)。

　　第二部分考試內(nèi)容與考核目標(biāo)

　　第一章概論

　　一、學(xué)習(xí)目的與要求

　　通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，要熟悉掌握催化劑的組成與成分; 掌握催化術(shù)語(yǔ)及基本概念;了解催化劑和催化作用所屬的范疇及解決的問(wèn)題，催化作用涉及的學(xué)科，了解典型的工業(yè)催化過(guò)程的實(shí)例｡

　　二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)

　　(一)催化劑的組成與成分(重點(diǎn))

　　識(shí)記：催化劑的組成、成分，催化劑體系的分類

　　理解：催化劑組成及其功能，工業(yè)催化劑所要考慮的問(wèn)題，催化劑體系分類的依據(jù)

　　應(yīng)用：催化劑組成的實(shí)例

　　(二)催化術(shù)語(yǔ)和基本概念(次重點(diǎn))

　　識(shí)記：催化作用及催化劑的定義、概念，催化劑的活性、選擇性和壽命，補(bǔ)償效應(yīng)

　　理解：催化作用的特征及實(shí)質(zhì)，催化劑活性、選擇性與壽命之間的關(guān)聯(lián)性

　　應(yīng)用：工業(yè)催化劑的催化性能

　　(三)催化學(xué)科的發(fā)展(一般)

　　識(shí)記：了解催化劑和催化作用所屬的范疇及解決的問(wèn)題，所涉及的學(xué)科

　　理解：催化劑解決的問(wèn)題

　　應(yīng)用：聯(lián)系已學(xué)習(xí)知識(shí)領(lǐng)域的催化現(xiàn)象和催化作用

　　第二章催化中的吸附作用

　　一、學(xué)習(xí)目的與要求

　　通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，要掌握多相催化中起關(guān)鍵作用的吸附作用。

　　二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)

　　(一)分子在固體表面的吸附(重點(diǎn))

　　識(shí)記：多相催化反應(yīng)過(guò)程，吸附及其作用，物理吸附與化學(xué)吸附

　　理解：多相催化反應(yīng)過(guò)程，理解吸附定義及在催化反應(yīng)中的作用，理解物理吸附與化學(xué)吸附在吸附熱、吸附速率、吸附量、吸附的程度、可逆性、專一性等方面的特點(diǎn)

　　應(yīng)用：催化過(guò)程中的物理吸附和化學(xué)吸附的現(xiàn)象及特點(diǎn)

　　(二)吸附熱，金屬上的化學(xué)吸附(次重點(diǎn))

　　識(shí)記：化學(xué)吸附熱和反應(yīng)熱，金屬的化學(xué)吸附活性，吸附與催化——火山形原理，氣體的化學(xué)吸附態(tài)

　　理解：吸附熱的測(cè)定及其結(jié)果的復(fù)驗(yàn)性，化學(xué)吸附熱和反應(yīng)熱的關(guān)系，化學(xué)吸附熱隨吸附量的變化，氣體在不同金屬上化學(xué)吸附熱的變化，金屬根據(jù)化學(xué)吸附能力的分類，火山形原理，一些氣體的化學(xué)吸附態(tài)

　　應(yīng)用：火山形原理的例子，氫、氧、氮、CO、烴類的吸附態(tài)

　　(三)固體的表面結(jié)構(gòu)，氧化物上的化學(xué)吸附(一般)

　　識(shí)記：固體的表面結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體氧化物上的化學(xué)吸附，絕緣體氧化物上的化學(xué)吸附

　　第三章催化劑制備

　　一、學(xué)習(xí)目的與要求

　　通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，要掌握催化劑的制備方法及成型方法，催化材料的類別及催化劑的類型，多孔材料的合成，納米催化劑等內(nèi)容。要求熟悉掌握單一活性組分和載體，二元氧化物，活性組分的沉積，浸取，催化劑的成型;掌握催化劑的工業(yè)制造，分子篩，了解催化材料的類別，催化劑的類型，特殊類型，納米催化劑，有序介孔材料的合成，三維有序大孔的合成。

　　二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)

　　(一)單一活性組分和載體，二元氧化物，活性組分的沉積，浸取，催化劑的成型(重點(diǎn))

　　識(shí)記：?jiǎn)我换钚越M分和載體制備過(guò)程中的各步驟，二元氧化物，活性組分的沉積方法，活化，浸取，催化劑的壓片成型，擠條成型，成球，薄片和錠劑成型，粒狀成型，粉狀成型

　　理解：?jiǎn)我换钚越M分和載體制備過(guò)程中的各步驟的目的和作用，二元氧化物的制備及催化性質(zhì)，沉淀，吸附，離子交換，浸漬，活化的目的及條件對(duì)活化的影響，催化劑的各種成型方法及所適用的反應(yīng)器型

　　應(yīng)用：二元氧化物的制備實(shí)例

　　(二)催化劑的工業(yè)制造，分子篩(次重點(diǎn))

　　識(shí)記：催化劑的工業(yè)制造，分子篩的概念，沸石分子篩的結(jié)構(gòu)，沸石分子篩的命名，沸石分子篩的合成

　　理解：催化劑的工業(yè)制造中所要考慮的問(wèn)題，理解分子篩的概念，沸石分子篩的結(jié)構(gòu)單元，沸石分子篩的命名規(guī)則，各類型沸石分子篩的合成方法

　　應(yīng)用：沸石分子篩的合成實(shí)例

　　(三)催化材料的類別，催化劑的類型，納米催化劑，介大孔材料的合成(一般)

　　識(shí)記：催化材料的類別，催化劑的類型，納米催化劑，有序介孔材料的合成，三維有序大孔的合成

　　理解：常用催化材料的類別及其功能和狀態(tài)，催化劑的類型，納米催化劑的概念及合成方法，介孔材料的的概念及合成，大孔材料的的概念及合成

　　應(yīng)用：納米催化劑合成實(shí)例，介大孔合成實(shí)例

　　第四章催化劑的表征與測(cè)試

　　一、學(xué)習(xí)目的與要求

　　通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，理解并掌握固體催化劑宏觀結(jié)構(gòu)的測(cè)定原理和方法，了解現(xiàn)代若干近代物理方法對(duì)催化劑表征測(cè)試的原理、方法及解析等內(nèi)容。

　　二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)

　　(一)固體催化劑宏觀結(jié)構(gòu)的測(cè)定(重點(diǎn))

　　識(shí)記：固體催化劑宏觀結(jié)構(gòu)的測(cè)定(比表面積、孔結(jié)構(gòu)、密度、粒度、機(jī) 械強(qiáng)度等)

　　理解：催化劑宏觀結(jié)構(gòu)參數(shù)的測(cè)定原理、所用儀器的具體情況

　　應(yīng)用：儀器操作、數(shù)據(jù)分析及計(jì)算

　　(二)催化劑活性(次重點(diǎn))

　　識(shí)記：催化劑活性評(píng)價(jià)指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)室活性評(píng)價(jià)的反應(yīng)器類型及評(píng)價(jià)條件的確定，如活性的測(cè)定與表示方法，評(píng)價(jià)與動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)的流程和方法

　　理解：催化劑活性的本質(zhì)，對(duì)催化作用的重要性，催化劑的活性測(cè)定

　　應(yīng)用：催化劑活性如何得到

　　(三)固體催化劑微觀結(jié)構(gòu)的表征(一般)

　　識(shí)記：固體催化劑微觀結(jié)構(gòu)的表征，如 X 射線衍射分析，電子顯微鏡，熱分析等技術(shù)在催化劑研究中的應(yīng)用，現(xiàn)代若干近代物理方法在催化劑表征中的應(yīng)用

　　理解：固體催化劑微觀結(jié)構(gòu)表征手段的原理，所用儀器的具體情況

　　第五章催化劑的失活

　　一、學(xué)習(xí)目的與要求

　　通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，掌握催化劑的失活及引起失活的原因，重點(diǎn)掌握催化劑的結(jié)焦、金屬污染、燒結(jié)造成的催化劑失活，通過(guò)催化劑失活研究實(shí)例更深入理解催化劑失活;理解毒物吸附、其他熱和機(jī)械的原因所引起的催化劑失活，了解催化劑的再生和更換。

　　二、考核知識(shí)點(diǎn)與考核目標(biāo)

　　(一)結(jié)焦，金屬污染，燒結(jié)(重點(diǎn))

　　識(shí)記：催化劑結(jié)焦，催化劑金屬污染，催化劑燒結(jié)

　　理解：結(jié)焦所發(fā)生的途徑及燒焦所涉及的反應(yīng)，金屬來(lái)源及造成催化劑失活的本質(zhì)，燒結(jié)理論，影響催化劑燒結(jié)的因素，燒結(jié)對(duì)催化反應(yīng)的影響

　　應(yīng)用：降低催化劑燒結(jié)的途徑

　　(二)毒物吸附，相轉(zhuǎn)變和相分離，活性組分被包埋，組分流失和揮發(fā)(次重點(diǎn)) 識(shí)記：毒物吸附，相轉(zhuǎn)變和相分離，活性組分被包埋，組分流失和揮發(fā)

　　理解：金屬催化劑中毒、半導(dǎo)體氧化物催化劑中毒、固體酸催化劑中毒的本質(zhì)，毒物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對(duì)其毒性的影響，相轉(zhuǎn)變和相分離引起催化劑失活的原因，引起活性組分被包埋的原因，造成組分流失和揮發(fā)的原因

　　(三)生成化合物，顆粒破裂，結(jié)污，催化劑的再生和更換(一般)

　　識(shí)記：生成化合物，顆粒破裂，結(jié)污，催化劑的再生和更換

　　理解：生成化合物的途徑，顆粒破裂及結(jié)污產(chǎn)生的原因及對(duì)催化劑的影響，催化劑再生的方式

　　第三部分有關(guān)說(shuō)明與實(shí)施要求

　　一、考核的能力層次表述

　　本大綱在考核目標(biāo)中，按照“識(shí)記”、“理解”、“應(yīng)用”三個(gè)能力層次規(guī) 定其應(yīng)達(dá)到的能力層次要求。各能力層次為遞進(jìn)等級(jí)關(guān)系，后者必須建立在前者的基礎(chǔ)上，其含義是：

　　識(shí)記：能知道有關(guān)的名詞、概念、知識(shí)的含義，并能正確認(rèn)識(shí)和表述，是低層次的要求。

　　理解：在識(shí)記的基礎(chǔ)上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有關(guān)概念、原理、方法的區(qū)別與聯(lián)系，是較高層次的要求。

　　應(yīng)用：在理解的基礎(chǔ)上，能運(yùn)用基本概念、基本原理、基本方法聯(lián)系學(xué)過(guò)的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)分析和解決有關(guān)的理論問(wèn)題和實(shí)際問(wèn)題，是最高層次的要求。

　　二、教材

　　1 .指定教材：

　　實(shí)用催化，高正中，化學(xué)工業(yè)出版社，2012 年第二版

　　2 .參考教材：

　　催化劑工程導(dǎo)論，王尚弟、孫俊全，化學(xué)工業(yè)出版社，2015 年第三版

　　三、自學(xué)方法指導(dǎo)

　　本課程以教材基本內(nèi)容為教學(xué)主線，以教學(xué)大綱中所提出的重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容為教學(xué)主體內(nèi)容，以教師課程指導(dǎo)作引導(dǎo)，學(xué)生借助教材和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)為主，要求對(duì)課程的基本知識(shí)進(jìn)行理解和初步分析。在后期學(xué)習(xí)過(guò)程，學(xué)生以各章節(jié)練習(xí)作業(yè)為學(xué)習(xí)重點(diǎn)，可以借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源等現(xiàn)代化輔助教學(xué)手段進(jìn)行相關(guān)學(xué)習(xí)。

　　1.在開(kāi)始閱讀指定教材某一章之前，先翻閱大綱中有關(guān)這一章的考核知識(shí)點(diǎn) 及對(duì)知識(shí)點(diǎn)的能力層次要求和考核目標(biāo)，以便在閱讀教材時(shí)做到心中有數(shù)，有的放矢。

　　2 .閱讀教材時(shí)，要逐段細(xì)讀，逐句推敲，集中精力，吃透每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，對(duì) 基本概念必須深刻理解，對(duì)基本理論必須徹底弄清，對(duì)基本方法必須牢固掌握。

　　3.在自學(xué)過(guò)程中，既要思考問(wèn)題，也要做好閱讀筆記，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，這可從中加深對(duì)問(wèn)題的認(rèn)知、理解和記憶，以利于突出重點(diǎn)，并涵蓋整個(gè)內(nèi)容，可以不斷提高自學(xué)能力。

　　4.完成書(shū)后作業(yè)和適當(dāng)?shù)妮o導(dǎo)練習(xí)是理解、消化和鞏固所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題及提高能力的重要環(huán)節(jié)，在做練習(xí)之前，應(yīng)認(rèn)真閱讀教材，按考核目標(biāo)所要求的不同層次，掌握教材內(nèi)容，在練習(xí)過(guò)程中對(duì)所學(xué)知識(shí) 進(jìn)行合理的回顧與發(fā)揮，注重理論聯(lián)系實(shí)際和具體問(wèn)題具體分析，解題時(shí) 應(yīng)注意培養(yǎng)邏輯性，針對(duì)問(wèn)題圍繞相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行層次(步驟)分明的論述或推導(dǎo)，明確各層次(步驟)間的邏輯關(guān)系。

　　四、對(duì)社會(huì)助學(xué)的要求

　　1 .應(yīng)熟知考試大綱對(duì)課程所提出的總的要求和各章的知識(shí)點(diǎn)。

　　2 .應(yīng)掌握各知識(shí)點(diǎn)要求達(dá)到的層次，并深刻理解各知識(shí)點(diǎn)的考核要求。

　　3 .輔導(dǎo)時(shí)，應(yīng)以考試大綱為依據(jù)，指定的教材為基礎(chǔ)，不要隨意增刪內(nèi)容，以免與考試大綱脫節(jié)。

　　4.輔導(dǎo)時(shí)，應(yīng)對(duì)學(xué)習(xí)方法進(jìn)行指導(dǎo)，宜提倡“認(rèn)真閱讀教材，刻苦鉆研教材，主動(dòng)爭(zhēng)取幫助，依靠自己學(xué)懂”的方法。

　　5 .輔導(dǎo)時(shí)，要注意突出重點(diǎn)，考生提出的問(wèn)題，不要有問(wèn)必答，要積極啟發(fā) 引導(dǎo)。

　　6.注意對(duì)考生能力的培養(yǎng)，特別是自學(xué)能力的培養(yǎng)，要引導(dǎo)考生逐步學(xué)會(huì)獨(dú) 立學(xué)習(xí)，在自學(xué)過(guò)程中善于提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、做出判斷，解決問(wèn)題。

　　7.要使考生了解試題的難易與能力層次高低兩者不完全是一回事，在各個(gè)能力層次中會(huì)存在著不同難度的試題。

　　8.助學(xué)學(xué)時(shí)：本課程共 4 學(xué)分，建議總課時(shí) 72 學(xué)時(shí)，其中助學(xué)課時(shí)分配如下：

催化作用基礎(chǔ)自考大綱