普化实验B实验五化学反应速率与活化能.ppt

化学动力学在反应进程中的重要性 公共卫生学院 日期：2015.11.04 化学动力学的概念和意义 化学动力学是研究化学反应过程的速率和反应机理的物理化学分支学科。 研究对象是性质随时间而变化的非平衡的动态体系。 在生活中，研究化学动力学有助于我们了解和改变化学反应进程，达到节能降耗的目的。 化学动力学与本次实验的联系 通过这次实验，我们发现反应物的浓度、反应温度及催化剂对反应速率有很大影响。 在生活生产过程中，如果我们能恰当利用化学动力学原理，意识到其在反应中的重要性，将能在合成氨工业节能降耗问题上取得重大突破。 热力学在合成氨反应中的局限性 合成氨反应式如下： 该反应为可逆反应 在298K，1bar的条件下ΔH=-46.19KJ/mol，ΔG=-16.64KJ/mol ，ΔS=-0.09916KJ/(mol·K) ,K=2.920 这是一个焓和熵同时减小的反应，在常压下只有在相当低的温度时生成氨，而在高温下氨分子会发生分解，因此，在很长一段时间内，氨合成工业一直停滞不前。 于是，传统的化学热力学在合成氨反应中产生了局限性。 动力学在合成氨反应中取得突破 Haber抛弃了当时化学科学流行的静止观点，考虑动力学的动态方法，引入反应速率即时-空产率的概念，替代了反应产率的概念。提出了封闭流程和循环操作工艺技术，并以此为基础实现了工业史上第一个加压催化过程。 实验得出，在600℃高温、200个大气压和锇为催化剂的条件下能得到产率为8%的合成氨。 产生的影响和新的挑战 自上述流程在工业中使用后，合成氨成为化学工业中发展较快、较为活跃的一部分。合成氨生产方开辟了获取固定氮的途径，对整个化学工艺的发展产生了重大的影响。更重要的是，合成氨工业的巨大成功，改变了世界粮食生产的历史，大大提高了粮食的产量。 氨合成反应在25℃的标准平衡常数高达。6.8×10^5理论上预测在室温和常压下氨合成是可能的，但反应速率几乎无法察觉。因此，这是一个新的挑战，由于固氮对人类的生存发展具有重要意义，所以实现常温常压合成氨但一直是人类不不懈追求的目标。 结论 综上，通过对合成氨反应的分析，我们可以发现：在实际工业应用中，仅通过化学热力学来决定反应的温度和其他条件是不够的。反应速率的低下将带来严重的效率问题和经济问题。所以化学动力学是一个必须考虑的重要内容，很多时候甚至是化工生产中的决定性因素。 合成氨的实地照片 参考文献 《合成氨系统节能降耗改造及工艺流程模拟的研究》 王士荣2012-05-01硕士研究生论文 《合成氨装置能耗分析及流程模拟》 李俊成2007-03-01硕士研究生论文 《氨合成催化剂100年：实践、启迪和挑战》 刘化章 2014-10-20催化学报 《普通化学实验（B）讲义》 小组分工