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對(duì)化學(xué)反應(yīng)工藝因素探究理工論文
一、化學(xué)平衡移動(dòng)
化學(xué)平衡移動(dòng)意義在于,當(dāng)改變外界條件比如溫度、壓力和反應(yīng)物、生成物濃度時(shí),打破了原有化學(xué)平衡狀態(tài)使其最大限度的向正方向進(jìn)行,這在工業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。
(1)濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響
從化學(xué)平衡常數(shù)定義分析來(lái)看,當(dāng)反應(yīng)溫度不變時(shí),增加反應(yīng)物濃度必然會(huì)使化學(xué)反應(yīng)向正方向移動(dòng),從而引起生成物濃度的增加這樣才能達(dá)到最終的平衡狀態(tài);同樣將生成物移走,對(duì)于原有的平衡狀態(tài)來(lái)看,相當(dāng)于增加了反應(yīng)物的濃度,反應(yīng)也會(huì)向正方向移動(dòng),提高反應(yīng)物的利用率,這在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用比較廣泛。例如,對(duì)于N2+3H2=2NH3可逆反應(yīng)來(lái)講,讓化學(xué)平衡向生成NH3的方向移動(dòng),在其他條件不變的前提下,可以在反應(yīng)容器中充入N2或者H2使它們的濃度增加。在實(shí)際的生產(chǎn)中為了獲得多的NH3,需要將生成的NH3盡快的移走,降低NH3的濃度。這樣反應(yīng)就能向正方向移動(dòng)。
(2)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響
改變濃度是在化學(xué)平衡常數(shù)不變的情況下遵循的規(guī)律,但是當(dāng)化學(xué)反應(yīng)溫度發(fā)生變化會(huì)引起化學(xué)平衡常數(shù)的變化。經(jīng)過(guò)物理化學(xué)家們的潛心研究,終于發(fā)現(xiàn)了溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響,其滿足克拉伯龍方程,即當(dāng)升高溫度化學(xué)反應(yīng)向吸熱的方向移動(dòng),降低溫度化學(xué)反應(yīng)向放熱方向移動(dòng)。所以,在工業(yè)生產(chǎn)中根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的吸、放熱采取相應(yīng)的措施,讓其向著生成物方向移動(dòng)。
(3)壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響
壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響主要針對(duì)反應(yīng)物中有氣體或者是生成物有氣體反應(yīng),由化學(xué)平衡常數(shù)來(lái)看,化學(xué)方程式中分子數(shù)增加和減少的反應(yīng),壓強(qiáng)對(duì)其產(chǎn)生的影響也不同。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明,在其他條件時(shí),增大壓強(qiáng)有利于向化學(xué)分子數(shù)小的方向移動(dòng),減小壓強(qiáng)有利于向化學(xué)分子數(shù)增大的方向移動(dòng)。
二、化學(xué)反應(yīng)速率理論
不同化學(xué)反應(yīng)其反應(yīng)速率有著明顯的區(qū)別,比如,酸堿中和以及爆炸反應(yīng)比較猛烈,部分氧化反應(yīng)進(jìn)行緩慢。為了將化學(xué)反應(yīng)更好的為化工生產(chǎn)服務(wù),需要對(duì)化學(xué)反應(yīng)詳細(xì)的研究,經(jīng)過(guò)研究最終用化學(xué)反應(yīng)速率來(lái)衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢。
1、濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,是通過(guò)影響化學(xué)平衡進(jìn)行過(guò)程實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于大多數(shù)化學(xué)反應(yīng),增加生成物或者降低生成物濃度有利于向正方向移動(dòng),但是并不是所有的化學(xué)反應(yīng)都遵守這個(gè)規(guī)律。比如,某組分對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的分級(jí)數(shù)是零,不管增加還是減少該組分都不會(huì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率造成影響;當(dāng)某組分反應(yīng)分級(jí)數(shù)是負(fù)數(shù),增加其濃度不會(huì)提高原反應(yīng)的速率,相反會(huì)降低其速率。對(duì)于某化學(xué)反應(yīng),當(dāng)確定了催化劑和外界溫度后,濃度就成為影響其反應(yīng)速率是重要因素。
2、溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響很早以前人們就發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率有重要影響。化學(xué)反應(yīng)除了濃度對(duì)反應(yīng)速率有影響外,和化學(xué)速率常數(shù)也有著密切的聯(lián)系,溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響主要通過(guò)影響反應(yīng)速率常數(shù)實(shí)現(xiàn)。反應(yīng)中如果整個(gè)體系的活化能降低,其反應(yīng)溫度就越高,反應(yīng)速率也就越快。但是對(duì)于復(fù)雜的反應(yīng)體系來(lái)講,溫度升高有利于向活化能高的方向移動(dòng)。
3、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響催化性具有選擇性,比如某種物質(zhì)在一個(gè)反應(yīng)中是催化劑,在其他反應(yīng)中就不一定是催化劑。對(duì)于具有主副反應(yīng)的體系,可以選擇合適的催化劑達(dá)到促進(jìn)主反應(yīng)抑制副反應(yīng)的目的。另外,在化工生產(chǎn)中需要研究影響催化劑中毒的因素,避免由于使用工業(yè)設(shè)施不慎,導(dǎo)致催化劑中毒情況的發(fā)生。催化劑中毒使催化劑不能發(fā)揮最佳的催化效果,影響反應(yīng)的進(jìn)行。
三、總結(jié)
化學(xué)是重要的基礎(chǔ)學(xué)科之一,它和其它學(xué)科一起在促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展上扮演者舉足輕重的角色,是人類(lèi)改造自然的重要手段,是人類(lèi)文明進(jìn)步的重要標(biāo)志。很早以前人類(lèi)就開(kāi)始利用化學(xué)知識(shí)為生產(chǎn)服務(wù),在當(dāng)今社會(huì)化工行業(yè)的迅速發(fā)展與化學(xué)取得的研究有著重要的內(nèi)在聯(lián)系。通過(guò)對(duì)化學(xué)反應(yīng)工藝因素進(jìn)行分析,了解影響化學(xué)反應(yīng)方向和速率的因素,對(duì)提高化工原料利用率,縮短化學(xué)反應(yīng)時(shí)間具有重要的意義,F(xiàn)在化學(xué)應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越廣泛,大到國(guó)防科技、宇宙探索,小到食物的保鮮等。因此,我國(guó)要加強(qiáng)化學(xué)領(lǐng)域方面的研究,讓化學(xué)為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。
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