反應(yīng)的影響因素分析ppt

反應(yīng)的影響因素分析ppt第1頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響對(duì)一定的反應(yīng)來說，設(shè)某一可逆反應(yīng)，在溫度為T1

、T2時(shí)，對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)為K1

、K2

，代入上式中，即得：第2頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一由上兩式可得：第3頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一化工操作與工藝應(yīng)用化工系可逆反應(yīng)，平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系溫度的影響——化學(xué)平衡吸熱反應(yīng)ΔH?>0，K值隨著溫度升高而增大,有利于平衡產(chǎn)率增加放熱反應(yīng)ΔH?<0，K值隨著溫度升高而減小，降低溫度使平衡產(chǎn)率增加第4頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一反應(yīng)速率的定義

1.

傳統(tǒng)的定義反應(yīng)速率是指在一定條件下單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏乃俾?。（mol·L﹣1·s﹣1、min﹣1、h﹣1）對(duì)于均勻體系的恒容反應(yīng)，習(xí)慣用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示，而且為正值。

2.

用反應(yīng)進(jìn)度定義的反應(yīng)速率單位體積內(nèi)反應(yīng)進(jìn)行的程度隨時(shí)間的變化率，即：式中，V為體系的體積第5頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)于恒容反應(yīng)，V不變，令dnB/v=dcB

則得：

顯然，用反應(yīng)進(jìn)度定義的反應(yīng)速率的量值與表示速率物質(zhì)的選擇無關(guān)，亦即一個(gè)反應(yīng)就只有一個(gè)反應(yīng)速率值，但與計(jì)量數(shù)有關(guān)，所以在表示反應(yīng)速率時(shí)，必須寫明相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量方程式。第6頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一化學(xué)反應(yīng)的活化能

1.活化分子分子碰撞理論認(rèn)為，反應(yīng)物分子之間必須相互碰撞，才有可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但是反應(yīng)物分子之間并不是每一次碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。對(duì)一般的反應(yīng)來說，事實(shí)上只有少數(shù)或極少數(shù)分子碰撞時(shí)能發(fā)生反應(yīng)。能發(fā)生反應(yīng)的碰撞稱為有效碰撞。分子發(fā)生有效碰撞所必須具備的最底若以Ec表示，則具有等于或超過Ec的分子稱為活化分子。2.活化能第7頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一活化分子具有的平均能量與反應(yīng)物分子的平均能量之差稱為反應(yīng)的活化能（Ea）：反應(yīng)活化能是決定化學(xué)反應(yīng)速率大小的重要因素。反應(yīng)活化能越小，反應(yīng)速率越大。碰撞理論較的解釋了有效碰撞，但它不能說明反應(yīng)過程及其能量的化，為此，過渡狀態(tài)理論應(yīng)運(yùn)而生。過渡狀態(tài)理論認(rèn)為：化學(xué)反應(yīng)不只是通過反應(yīng)物分子之間簡(jiǎn)單碰撞就能完成的，而是在碰撞后先要經(jīng)過一個(gè)中間的過渡狀態(tài)，即首先形成一種活性集團(tuán)（活化配合物），然后再分解為產(chǎn)物。

第8頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一NO2與O3反應(yīng)的示意圖第9頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第10頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一化工操作與工藝應(yīng)用化工系溫度的影響——反應(yīng)速率ｋ總是隨溫度的升高而增加不可逆反應(yīng)，產(chǎn)物生成速率隨溫度的升高而加快可逆吸熱反應(yīng)，凈速率隨溫度的升高而增高可逆放熱反應(yīng)，在最佳反應(yīng)溫度下凈反應(yīng)速率最大第11頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一化工操作與工藝應(yīng)用化工系溫度對(duì)于本反應(yīng)，溫度應(yīng)該控制在什么樣的范圍內(nèi)？第12頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一化工操作與工藝應(yīng)用化工系反應(yīng)物濃度越高，越有利于平衡向產(chǎn)物方向移動(dòng)使廉價(jià)易得的反應(yīng)物過量，提高價(jià)貴難得反應(yīng)物的利用率反應(yīng)物濃度愈高，反應(yīng)速率愈快濃度的影響第13頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一化工操作與工藝應(yīng)用化工系壓力的影響壓力對(duì)有氣相物質(zhì)參加的反應(yīng)平衡影響很大分子數(shù)增加的反應(yīng)，降低壓力可以提高平衡產(chǎn)率分子數(shù)減少的反應(yīng)，提高壓力可以提高平衡產(chǎn)率分子數(shù)不變的反應(yīng)，壓力對(duì)平衡產(chǎn)率無影響一定的壓力范圍內(nèi)加壓，對(duì)加快反應(yīng)速率有一定好處，但壓力過高，反而不經(jīng)濟(jì)惰性氣體的存在，降低反應(yīng)物的分壓，對(duì)反應(yīng)速率不利，但有利于分子數(shù)增加的反應(yīng)的平衡第14頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一催化催化過程是兩種或更多物質(zhì)在有催化劑存在下發(fā)生化學(xué)作用的過程。很多反應(yīng)在催化劑作用下才能進(jìn)行催化劑又稱觸媒，不參與反應(yīng)卻能顯著的改變化學(xué)反應(yīng)過程的進(jìn)行。大多數(shù)化學(xué)產(chǎn)品是通過催化方法合成的。第15頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一化工操作與工藝應(yīng)用化工系催化劑的基本特征催化劑是參與了反應(yīng)的，但反應(yīng)終了時(shí)，催化劑本身未發(fā)生化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量的變化

催化劑只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間（即加速作用），但不能改變平衡

催化劑具有明顯的選擇性，特定的催化劑只能催化特定的反應(yīng)

第16頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一化工操作與工藝應(yīng)用化工系催化劑的性能及使用

提高反應(yīng)速率和選擇性改進(jìn)操作條件催化劑有助于開發(fā)新的反應(yīng)過程，發(fā)展新的化工技術(shù)催化劑在能源開發(fā)和消除污染中可發(fā)揮重要作用第17頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一化工操作與工藝應(yīng)用化工系催化劑改變反應(yīng)途徑第18頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一化工操作與工藝應(yīng)用化工系催化劑的分類

按催化反應(yīng)體系的物相均一性

均相催化劑非均相催化劑第19頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一催化劑對(duì)反應(yīng)活化能的影響第20頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一活化能降低使活化反應(yīng)分子數(shù)增加第21頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一催化過程分類之均相催化均相催化：起反應(yīng)的物料與催化劑形成單相即均相的體系，成為均相催化。均相催化劑雖然具有反應(yīng)活性高的優(yōu)點(diǎn)，但分離回收再利用困難。Lewis酸催化：無水AlCl3催化的付克反應(yīng)。均相絡(luò)合催化第22頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一非均相催化非均相催化：起反應(yīng)的物料與催化劑形成多相即非均相的體系，各自處于不同的聚集狀態(tài)下，稱為非均相催化過程或接觸催化過程。如合成氨催化劑：Fe-Al2O3-K2O。Fe是主催化劑，Al2O3-K2O是助催化劑。CO用鎳催化劑加氫。第23頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一催化的分類按反應(yīng)類別

加氫、脫氫、氧化、裂化、水合、聚合、烷基化、異構(gòu)化、芳構(gòu)化、羰基化、鹵化第24頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一化工操作與工藝應(yīng)用化工系按反應(yīng)機(jī)理

氧化還原型催化劑、酸堿催化劑按使用條件下的物態(tài)

金屬催化劑、氧化物催化劑、硫化物催化劑、酸催化劑、堿催化劑、絡(luò)合物催化劑和生物催化劑第25頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一化工操作與工藝應(yīng)用化工系工業(yè)催化劑的使用性能

活性選擇性壽命

壽命的影響因素

化學(xué)穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性力學(xué)性能穩(wěn)定性耐毒性第26頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一化工操作與工藝應(yīng)用化工系失活原因：

超溫過熱，使催化劑表面發(fā)生燒結(jié)，晶型轉(zhuǎn)變或物相轉(zhuǎn)變；原料氣中混有毒物雜質(zhì)，使催化劑中毒；

有污垢覆蓋催化劑表面催化劑的失活和再生第27頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一化工操作與工藝應(yīng)用化工系再生：暫時(shí)性中毒是可逆的，當(dāng)原料中除去毒物后，催化劑可逐漸恢復(fù)活性永久性中毒則是不可逆的。催化劑積碳可通過燒碳再生無論是暫時(shí)性中毒后的再生，還是積碳后的再生，均會(huì)引起催化劑結(jié)構(gòu)的損傷，致使活性下降催化劑的失活和再生第28頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一化工操作與工藝應(yīng)用化工系因素化學(xué)平衡K反應(yīng)速率工藝選擇溫度升溫提高吸熱反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率，降溫提高放熱反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率大多數(shù)反應(yīng)，升溫使速度加快。四種特殊類型。在催化劑適宜范圍內(nèi)，溫度低，催化劑活性低，反應(yīng)速度較慢，副反應(yīng)少；溫度高，催化劑活性高，但易失活，副反應(yīng)多。對(duì)放熱反應(yīng)，升溫在熱力學(xué)上不利。高溫要考慮設(shè)備材料承受力。壓力（氣相）降壓提高分子數(shù)增加反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率，升壓提高分子數(shù)減少反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率增加壓力會(huì)使反應(yīng)物濃度增大分子數(shù)增多反應(yīng)，減壓有利，用惰性氣體分壓；分子數(shù)減少反應(yīng)，加壓有利平衡和反應(yīng)速度，也能提高設(shè)備生產(chǎn)能力，但對(duì)設(shè)備材質(zhì)和制造要求高，安全條件要求高。原料配比反應(yīng)物濃度增高，反應(yīng)正向移動(dòng)；及時(shí)移出產(chǎn)物，有助正向反應(yīng)反應(yīng)物濃度增大，速率增大?？商岣邇r(jià)廉反應(yīng)物濃度提高一反應(yīng)物濃度提高另一反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)中差距增大，該反應(yīng)物回收。提高濃度速度增大。如易爆則在爆炸范圍外催化劑不改變平衡位置，只改變到達(dá)平衡時(shí)間合適催化劑在合適溫度下使主反應(yīng)速度大大加快對(duì)氣固催化，粒度細(xì)，選擇性和速率都會(huì)提高，但阻力增大，傳熱困