化学反应工艺因素基本分析

吴艳君 （青岛碱业股份有限公司 266043）

刘鹏 （青岛海湾化工设计研究院有限公司 266043）

化学反应在人们的生产生活中起着重要作用，从宏观的角度分析化学反应有新物质生成，并且伴随着散热或吸热现象。化学反应种类繁多，变幻无穷在国家化工业发展发挥不可替代的作用。加强化学反应工艺因素分析，能够提高原料利用率，减少资源浪费、节约能源，让化学反应最大限度为人们生产生活服务。

一、化学反应平衡理论

化学平衡的研究主要针对可逆反应来讲的，主要指既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应的方向进行的化学反应，大部分化学反应都是可逆反应。

满足可逆反应条件的物质放在一起，刚接触时反应的程度比较剧烈，但是随着反应的进行逐步停止，这是从宏观角度分析的。其实从微观上来看化学反应并没有停止，只不过是化学键的断裂和形成达到了动态的平衡。化学反应是一个持续反应的动态过程，当正逆反应速率相等时，往往给人反应结束的假象。在实际的生产中，为了精确掌握化学反应进行程度，需要引入相关的概念更好的用于工业生产。

1、化学平衡常数

化学平衡常数的定义是：在一定条件下可逆反应不管从生成物还是反应物投料，最终都会达到反应平衡状态。这时生成物化学计量数次幂乘积与反应物化学计量数次幂乘积之比是一个常数，这就是化学平衡常数，用K表示。化学平衡常数有浓度平衡成熟和压强平衡常数之分，它的引入为人们定量的研究化学反应奠定了基础。

2、化学平衡移动

化学平衡移动意义在于，当改变外界条件比如温度、压力和反应物、生成物浓度时，打破了原有化学平衡状态使其最大限度的向正方向进行，这在工业生产具有重要的意义。

（1）浓度对化学反应的影响

从化学平衡常数定义分析来看，当反应温度不变时，增加反应物浓度必然会使化学反应向正方向移动，从而引起生成物浓度的增加这样才能达到最终的平衡状态；同样将生成物移走，对于原有的平衡状态来看，相当于增加了反应物的浓度，反应也会向正方向移动，提高反应物的利用率，这在工业生产上应用比较广泛。

例如，对于N2+3H2=2NH3可逆反应来讲，让化学平衡向生成NH3的方向移动，在其他条件不变的前提下，可以在反应容器中充入N2或者H2使它们的浓度增加。在实际的生产中为了获得多的NH3，需要将生成的NH3尽快的移走，降低NH3的浓度。这样反应就能向正方向移动。

（2）温度对化学平衡的影响

改变浓度是在化学平衡常数不变的情况下遵循的规律，但是当化学反应温度发生变化会引起化学平衡常数的变化。经过物理化学家们的潜心研究，终于发现了温度对化学平衡的影响，其满足克拉伯龙方程，即当升高温度化学反应向吸热的方向移动，降低温度化学反应向放热方向移动。所以，在工业生产中根据化学反应的吸、放热采取相应的措施，让其向着生成物方向移动。

（3）压强对化学平衡的影响

压强对化学反应的影响主要针对反应物中有气体或者是生成物有气体反应，由化学平衡常数来看，化学方程式中分子数增加和减少的反应，压强对其产生的影响也不同。经过试验证明，在其他条件时，增大压强有利于向化学分子数小的方向移动，减小压强有利于向化学分子数增大的方向移动。

二、化学反应速率理论

不同化学反应其反应速率有着明显的区别，比如，酸碱中和以及爆炸反应比较猛烈，部分氧化反应进行缓慢。为了将化学反应更好的为化工生产服务，需要对化学反应详细的研究，经过研究最终用化学反应速率来衡量化学反应进行的快慢。

1、浓度对化学反应速率的影响

浓度对化学反应速率的影响，是通过影响化学平衡进行过程实现的。对于大多数化学反应，增加生成物或者降低生成物浓度有利于向正方向移动，但是并不是所有的化学反应都遵守这个规律。比如，某组分对化学反应速率的分级数是零，不管增加还是减少该组分都不会对化学反应速率造成影响；当某组分反应分级数是负数，增加其浓度不会提高原反应的速率，相反会降低其速率。对于某化学反应，当确定了催化剂和外界温度后，浓度就成为影响其反应速率是重要因素。

2、温度对化学反应速率的影响

很早以前人们就发现温度对化学反应速率有重要影响。化学反应除了浓度对反应速率有影响外，和化学速率常数也有着密切的联系，温度对化学反应的影响主要通过影响反应速率常数实现。反应中如果整个体系的活化能降低，其反应温度就越高，反应速率也就越快。但是对于复杂的反应体系来讲，温度升高有利于向活化能高的方向移动。

3、催化剂对化学反应速率的影响

催化性具有选择性，比如某种物质在一个反应中是催化剂，在其他反应中就不一定是催化剂。对于具有主副反应的体系，可以选择合适的催化剂达到促进主反应抑制副反应的目的。另外，在化工生产中需要研究影响催化剂中毒的因素，避免由于使用工业设施不慎，导致催化剂中毒情况的发生。催化剂中毒使催化剂不能发挥最佳的催化效果，影响反应的进行。

三、总结

化学是重要的基础学科之一，它和其它学科一起在促进国家经济快速发展上扮演者举足轻重的角色，是人类改造自然的重要手段，是人类文明进步的重要标志。很早以前人类就开始利用化学知识为生产服务，在当今社会化工行业的迅速发展与化学取得的研究有着重要的内在联系。

通过对化学反应工艺因素进行分析，了解影响化学反应方向和速率的因素，对提高化工原料利用率，缩短化学反应时间具有重要的意义。现在化学应用的领域越来越广泛，大到国防科技、宇宙探索，小到食物的保鲜等。因此，我国要加强化学领域方面的研究，让化学为我国的经济发展做出更大贡献。

[1]王晓娟.《化学反应原理》教材的比较研究[D].天津师范大学2008

[2]王瑾.绿色化学工艺的开发与应用 [J].贵州化工.2007(04)