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化学工程

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简述温度、压力、浓度对反应的影响规律?

正确答案: (1)温度对化学平衡的影响
对于不可逆反应不需考虑化学平衡,而对于可逆反应,其平衡常数与温度的关系为

对于吸热反应,K值随着温度升高而增大,有利于反应,产物的平衡产率增加。
对于放热反应,K值随着温度升高而减小,平衡产率降低。故只有降低温度才能使平衡产率增高。
(2)温度对反应速率的影响
反应速率常数与温度的关系见阿累尼乌斯方程,即

对于不可逆反应,逆反应速率忽略不计,故产物生成速率总是随温度的升高而加快; 对于可逆反应而言,正、逆反应速率之差即为产物生成的净速率。温度升高时,正、逆反应速率常数都增大,所以正、逆反应速率都提高。对于吸热的可逆反应,净速率r总是随着温度的升高而增高的;而对于放热的可逆反应,净速率随温度变化有三种可能性,即:当温度较低时,净反应速率随温度的升高而增高;当温度超过某一值后,净反应速率开始随着温度的升高而下降。净速率有一个极大值,此极大值对应的温度称为最佳反应温度(Top),亦称最适宜反应温度。
(3)根据反应平衡移动原理,反应物浓度越高,越有利于平衡向产物方向移动。
(4)反应物浓度愈高,反应速率愈快。一般在反应初期,反应物浓度高,反应速率大,随着反应的进行,反应物逐渐消耗,反应速率逐渐下降。对于可逆反应,反应物浓度与其平衡浓度之差是反应的推动力,此推动力愈大则反应速率愈高。所以,在反应过程中不断从反应区域取出生成物,使反应远离平衡,既保持了高速率,又使平衡不断向产物方向移动,这对于受平衡限制的反应,是提高产率的有效方法之一。
(5)一般来说,压力对液相和固相反应的平衡影响较小。气体的体积受压力影响大,故压力对有气相物质参加的反应平衡影响很大,其规律为:
①对分子数增加的反应,降低压力可以提高平衡产率;
②对分子数减少的反应,压力升高,产物的平衡产率增大;
③对分子数没有变化的反应,压力对平衡产率无影响。
在一定的压力范围内,加压可减小气体反应体积,且对加快反应速率有一定好处,但效果有限,压力过高,能耗增大,对设备要求高,反而不经济。
答案解析:
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