化學反應工藝因素基本分析

吳艷君 （青島堿業股份有限公司 266043）

劉鵬 （青島海灣化工設計研究院有限公司 266043）

化學反應在人們的生產生活中起著重要作用，從宏觀的角度分析化學反應有新物質生成，并且伴隨著散熱或吸熱現象?；瘜W反應種類繁多，變幻無窮在國家化工業發展發揮不可替代的作用。加強化學反應工藝因素分析，能夠提高原料利用率，減少資源浪費、節約能源，讓化學反應最大限度為人們生產生活服務。

一、化學反應平衡理論

化學平衡的研究主要針對可逆反應來講的，主要指既能向正反應方向進行，同時又能向逆反應的方向進行的化學反應，大部分化學反應都是可逆反應。

滿足可逆反應條件的物質放在一起，剛接觸時反應的程度比較劇烈，但是隨著反應的進行逐步停止，這是從宏觀角度分析的。其實從微觀上來看化學反應并沒有停止，只不過是化學鍵的斷裂和形成達到了動態的平衡?；瘜W反應是一個持續反應的動態過程，當正逆反應速率相等時，往往給人反應結束的假象。在實際的生產中，為了精確掌握化學反應進行程度，需要引入相關的概念更好的用于工業生產。

1、化學平衡常數

化學平衡常數的定義是：在一定條件下可逆反應不管從生成物還是反應物投料，最終都會達到反應平衡狀態。這時生成物化學計量數次冪乘積與反應物化學計量數次冪乘積之比是一個常數，這就是化學平衡常數，用K表示。化學平衡常數有濃度平衡成熟和壓強平衡常數之分，它的引入為人們定量的研究化學反應奠定了基礎。

2、化學平衡移動

化學平衡移動意義在于，當改變外界條件比如溫度、壓力和反應物、生成物濃度時，打破了原有化學平衡狀態使其最大限度的向正方向進行，這在工業生產具有重要的意義。

（1）濃度對化學反應的影響

從化學平衡常數定義分析來看，當反應溫度不變時，增加反應物濃度必然會使化學反應向正方向移動，從而引起生成物濃度的增加這樣才能達到最終的平衡狀態；同樣將生成物移走，對于原有的平衡狀態來看，相當于增加了反應物的濃度，反應也會向正方向移動，提高反應物的利用率，這在工業生產上應用比較廣泛。

例如，對于N2+3H2=2NH3可逆反應來講，讓化學平衡向生成NH3的方向移動，在其他條件不變的前提下，可以在反應容器中充入N2或者H2使它們的濃度增加。在實際的生產中為了獲得多的NH3，需要將生成的NH3盡快的移走，降低NH3的濃度。這樣反應就能向正方向移動。

（2）溫度對化學平衡的影響

改變濃度是在化學平衡常數不變的情況下遵循的規律，但是當化學反應溫度發生變化會引起化學平衡常數的變化。經過物理化學家們的潛心研究，終于發現了溫度對化學平衡的影響，其滿足克拉伯龍方程，即當升高溫度化學反應向吸熱的方向移動，降低溫度化學反應向放熱方向移動。所以，在工業生產中根據化學反應的吸、放熱采取相應的措施，讓其向著生成物方向移動。

（3）壓強對化學平衡的影響

壓強對化學反應的影響主要針對反應物中有氣體或者是生成物有氣體反應，由化學平衡常數來看，化學方程式中分子數增加和減少的反應，壓強對其產生的影響也不同。經過試驗證明，在其他條件時，增大壓強有利于向化學分子數小的方向移動，減小壓強有利于向化學分子數增大的方向移動。

二、化學反應速率理論

不同化學反應其反應速率有著明顯的區別，比如，酸堿中和以及爆炸反應比較猛烈，部分氧化反應進行緩慢。為了將化學反應更好的為化工生產服務，需要對化學反應詳細的研究，經過研究最終用化學反應速率來衡量化學反應進行的快慢。

1、濃度對化學反應速率的影響

濃度對化學反應速率的影響，是通過影響化學平衡進行過程實現的。對于大多數化學反應，增加生成物或者降低生成物濃度有利于向正方向移動，但是并不是所有的化學反應都遵守這個規律。比如，某組分對化學反應速率的分級數是零，不管增加還是減少該組分都不會對化學反應速率造成影響；當某組分反應分級數是負數，增加其濃度不會提高原反應的速率，相反會降低其速率。對于某化學反應，當確定了催化劑和外界溫度后，濃度就成為影響其反應速率是重要因素。

2、溫度對化學反應速率的影響

很早以前人們就發現溫度對化學反應速率有重要影響。化學反應除了濃度對反應速率有影響外，和化學速率常數也有著密切的聯系，溫度對化學反應的影響主要通過影響反應速率常數實現。反應中如果整個體系的活化能降低，其反應溫度就越高，反應速率也就越快。但是對于復雜的反應體系來講，溫度升高有利于向活化能高的方向移動。

3、催化劑對化學反應速率的影響

催化性具有選擇性，比如某種物質在一個反應中是催化劑，在其他反應中就不一定是催化劑。對于具有主副反應的體系，可以選擇合適的催化劑達到促進主反應抑制副反應的目的。另外，在化工生產中需要研究影響催化劑中毒的因素，避免由于使用工業設施不慎，導致催化劑中毒情況的發生。催化劑中毒使催化劑不能發揮最佳的催化效果，影響反應的進行。

三、總結

化學是重要的基礎學科之一，它和其它學科一起在促進國家經濟快速發展上扮演者舉足輕重的角色，是人類改造自然的重要手段，是人類文明進步的重要標志。很早以前人類就開始利用化學知識為生產服務，在當今社會化工行業的迅速發展與化學取得的研究有著重要的內在聯系。

通過對化學反應工藝因素進行分析，了解影響化學反應方向和速率的因素，對提高化工原料利用率，縮短化學反應時間具有重要的意義。現在化學應用的領域越來越廣泛，大到國防科技、宇宙探索，小到食物的保鮮等。因此，我國要加強化學領域方面的研究，讓化學為我國的經濟發展做出更大貢獻。

[1]王曉娟.《化學反應原理》教材的比較研究[D].天津師范大學2008

[2]王瑾.綠色化學工藝的開發與應用 [J].貴州化工.2007(04)