高溫高壓對於化學反應的意義?

時間 2021-05-30 23:58:25

1樓:

高溫高壓下大部分反應的反應速率比常溫常壓高,但工業生產不可能只考慮反應速率。

就像你用高壓鍋煮大公尺粥比用電飯煲煮更好吃,但這不意味著煮粥時溫度壓力越高越好,你不會想去用高壓釜煮一鍋粥來吃……

2樓:凡凡歡迎回來

看了下答案,大家無機化學都沒學好。

反應速度與反應平衡兩個方面。

1、反應速度:溫度高、壓力大加快反應速度。溫度高使反應物中超過活化能的比例上公升,反應速度加快。

壓力(溫度不變時)對氣體來說就是濃度,根據反應速率方程,反應速率與濃度成正比,故壓力增大氣體反應速度加快;壓力對液體、固體反應速度的影響可以忽略。反應速率不影響反應平衡(產率)但影響達到平衡所需的時間。

2、反應平衡:增大壓力反應向氣體數減少的方向移動,降低壓力反應向氣體數增加的方向移動,所以合成氨(3分子氫和1分子氮生成2分子氨)要高壓產率高;公升高溫度反應向吸熱反應方向移動,降低溫度反應向放熱反應移動,如水解反應是吸熱反應所以高溫利於徹底水解。

實際生產中要在保證足夠快的反應速率的前提下再考慮產率,如合成氨是放熱、氣體數減少的反應,單從產率考慮應該低溫、高壓,但低溫反應速度太慢,故實際選擇中溫高壓並用催化劑。

3樓:寒楊

我去面壁,下面原答案說的都是鍵焓而不是鍵能。。。。鍵能是定義在標態下,隨溫度變化那個是鍵焓

樓上好多人說溫度和鍵能無關,有的還說樓主學的知識還給老師了,看來大家的熱力學確實學得不仔細,我來糾正一下。

溫度和鍵能顯然是有關係的。

鍵能即打破化學鍵所需的能量,舉個很簡單的例子就可以發現這個能量是和溫度相關的,還可以心算估算(手頭沒有手冊,舉不了別的例子)。氫氣解離成氫原子,標準狀態下的焓變就是鍵能,大約是436kJ/mol。而氫氣的熱容視做理想氣體的話是 2.

5R,氫原子視作理想氣體的話熱容是1.5R,氫氣解離為氫原子,那麼熱容就差了0.5R,也就是說焓變(鍵能)每公升高1K就公升高0.

5RT,公升高1000K的溫度後,鍵能大約增加4kJ。儘管實際情況下,熱容的準確數值會有所偏差,但大致是這個數量級的。在某些化學反應中,這個數量是不能忽略滴。

4樓:盧比揚卡的鐘點工

從熱力學和動力學兩個角度分析,熱力學決定了能不能反應,動力學決定了反應的速度。以氮氣和氫氣反應生成氨氣為例,工業條件是高壓,溫度為500多度,但是這個反應是放熱的。也就是說減低溫度使反應正向移動,但是降溫了會造成反應速率降低。

現在都是在熱力學和動力學之間找平衡。不知道樓主看懂了沒有。

5樓:沒大名

把下面幾個公式好好理解就行了。

1.阿倫尼烏斯經驗公式

2.dG=-SdT+Vdp

3.Ea>0

4.pV=nRT,增大壓力可以增大碰撞機率。故根據碰撞理論,增大壓力可利於反應進行。

5.對於凝聚態,增大壓力也可以改變體積,只是效果太不明顯,一般被忽略。

6.從鍵能的定義來看,鍵的斷裂可以認為是一類基元反應,我不敢下定論。所以以上答主的「沒有關係」的觀點我持懷疑態度。每次教科書上提到都會註明溫度與壓強,顯然具有條件適用性。

7 .敲黑板,劃重點啦!!!現實中,反應條件要從熱力學和動力學角度一起考慮,比如放熱反應公升高溫度不利於產率,但卻可以加快速率,所以通常有最適溫度 。

有的放熱反應要在高溫下才能反應,有的吸熱反應在低溫下就可以反應,這與活化能有關。動力學問題別與熱力學的概念混淆。

注:不是所有能發生的反應的自由能都大於零,注意自由能作為判據時需滿足的條件。

。。。。。。。。。分割線。。。。。。。

關於鍵能那塊,呃,鍵能指298K100kpa時,化學鍵斷裂所需的平均能量,是表徵化學鍵強弱的量。雖然不同溫度下鍵斷裂所需的能量的確會改變,但其它溫度下所需的能量並不能稱為鍵能。

只是乙個概念而已,但現實是斷裂化學鍵所需的能量的確會隨溫度改變而改變。

6樓:Asterisk

首先,該回答與 @張俊峰共同完成。

我們可以先梳理一下溫度對反應的影響。

拿氣體反應舉例,氣體反應物的溫度實質上是指氣體分子的平均溫度,氣體分子的溫度其實是呈正態分佈的,即使是在低溫情況下也有少量氣體的平動動能(與溫度呈正相關)高於活化能,從而發生反應。那麼,當溫度較高的時候,有更多的分子的平動動能高於活化能,加快了反應速率。反應進行時反應物斷鍵需要吸熱,產物成鍵放熱,所有反應發生的過程(或者說反應的能量最高的過渡態)都需要乙個高於反應物和產物的能量,這個值和反應物的吉布斯自由能的差就是活化能。

所以可以看出許多反應在高溫下是可以加快反應速率的。但是這個時候問題就出現了,當產物的能量低於反應物的能量即反應為放熱反應的時候,過高的溫度反而會使反應正向移動的程度降低。工業生產中就是要找到乙個這樣的平衡使得反應的進行既保證速率又能有不低的產率。

然後再讓我們看一下壓強。

還是用氣相反應來舉例,由氮氣和氫氣做反應物的合成氨反應,從反應方程式可以看出這是乙個吸熱熵減反應,當提高反應體系的壓強時,該反應體系的平衡就會向正向移動。同時,和題主所說的類似的,當體系內壓強增大時,單位體積內的分子數增多,具有足夠平動動能的分子數量也增多,分子的平均碰撞頻率增加,平均自由程減短,反應速率相應地也提高了。當然和溫度相同的,在反應中壓強並不是越高越好,當反應為熵增反應時,高壓會導致反應向逆向移動。以上。

7樓:閒得蛋疼

沒樓主想的那麼複雜,簡單來說,A+B→C+D。

溫和條件下不反應,或者產率非常低,那麼直接就得不到C和D。但高溫變壓下能反應,就算是個產率不太高的平衡反應,工業生產中也可以通過各種方式把C和D分離出來。那種反應之後沒有AB只有CD的反應,一般只在中學的化學書上舉例子用。

就這樣…

8樓:

整個大前提都是不對的,第乙個明顯錯誤是高溫高壓可以提高鍵能。鍵能幾乎是個常數,和反應條件沒關係。

第二個錯誤是,「假設兩種組織高溫高壓下反應,那麼在常溫下也應有極小概率發生反應」。高溫下可以反應的低溫下不一定能反應。例如氮氣分子斷開氮氮三鍵是需要一定的能量的,剛好能斷開鍵的能量被形象地稱之為位壘(barrier).

要越過這個位壘是需要增加分子的動能的,也就是公升高溫度和壓力。

其實關於題主的問題想個反例就好解決了,比如核聚變需要極高溫度和壓力,也就是位壘超高。難道室溫也可以核聚變嗎?

9樓:許小然

是挺對不起導師的...

首先高溫提高不了鍵能

題主高中應當學過勒夏特列原理,化學反應條件很多是基於平衡移動有利於反應進行的方向

除此之外,高溫有時將影響反應能否進行,以及反應速率的問題。對於實際情況,是熱力學和動力學的妥協,最終得到的最佳工藝。

最後,關於可逆反應的事……

有個詞,尤其是有機方面,叫產率,您知道吧……?

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