《無機(jī)及分析化學(xué)》教材配套PPT電子課件

《無機(jī)及分析化學(xué)》教材配套PPT電子課件,無機(jī)及分析化學(xué),無機(jī),分析化學(xué),教材,配套,PPT,電子,課件 第二章第二章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡2.1 化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率2.2 反應(yīng)速率理論簡(jiǎn)介反應(yīng)速率理論簡(jiǎn)介2.3 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素2.4 化學(xué)平衡化學(xué)平衡2.5 化學(xué)化學(xué)平衡的移動(dòng)平衡的移動(dòng)2.6 化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 要要 點(diǎn)點(diǎn)1 1、理解、理解反應(yīng)速率反應(yīng)速率、基元反應(yīng)、反應(yīng)級(jí)數(shù)基元反應(yīng)、反應(yīng)級(jí)數(shù)的概念；的概念；2 2、掌握掌握標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的概念及表達(dá)式的書寫；的概念及表達(dá)式的書寫；3、掌握掌握轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率的概念及有關(guān)計(jì)算和應(yīng)用；掌握與的概念及有關(guān)計(jì)算和應(yīng)用；掌握與標(biāo)準(zhǔn)平衡常標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)數(shù)的關(guān)系及有關(guān)計(jì)算；的關(guān)系及有關(guān)計(jì)算；4、理解理解有效碰撞、活化分子、活化能、催化劑有效碰撞、活化分子、活化能、催化劑的概念；了解的概念；了解影響反應(yīng)速率的因素及其應(yīng)用。影響反應(yīng)速率的因素及其應(yīng)用。前 言化學(xué)反應(yīng)中常涉及到的兩個(gè)問題:(1)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向、程度以及反應(yīng)過程中的能量變化關(guān)系(2)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢即化學(xué)反應(yīng)的速率問題可能性現(xiàn)實(shí)性化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)化學(xué)熱力學(xué)初步化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)平衡 2.1 化學(xué)反應(yīng)速率2.1.1 化學(xué)反應(yīng)速率的概念炸藥爆炸、照相膠片的感光、酸堿中和反應(yīng) 快塑料和橡膠的老化、煤和石油的形成 慢對(duì)于任一化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)速率定義為：反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏乃俾时硎痉椒ǎ簡(jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的濃度變化的速率 如：2N2O5=4NO2+O2 必須注意以下幾點(diǎn)：（1）每個(gè)時(shí)間間隔，速率都不一樣，而且在每個(gè)時(shí)間間隔里，任何時(shí)間內(nèi)的速率都是不一樣的。在實(shí)際生產(chǎn)中，真實(shí)的反應(yīng)速率是某一瞬間的反應(yīng)速率，即瞬時(shí)速率。當(dāng)t趨于無限小，即t 0時(shí)，瞬時(shí)速率的表達(dá)式為：N2 +3H2 2NH3v=(1/1)(dc(N2)/dt)=(1/3)(dc(H2)/dt)=(1/2)(dc(NH3)/dt)（2）用不同的反應(yīng)物或生成物的濃度變化所得到的反應(yīng)速率，數(shù)值上可能不同。反應(yīng)物或產(chǎn)物濃度隨時(shí)間的變化曲線實(shí)驗(yàn)測(cè)定反應(yīng)速率，是測(cè)定各不同時(shí)刻t時(shí)某組分A或D的濃度c（A）或c（D）后，從ct 曲線上求得時(shí)刻t時(shí)的斜率而得到的。2.1.2 化學(xué)反應(yīng)速率方程式 1.反應(yīng)歷程與基元反應(yīng) 反應(yīng)歷程 反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏耐緩?、步驟如 H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)(1)Cl2(g)+M 2Cl(g)+M(2)Cl(g)+H2(g)HCl(g)+H(g)(3)H(g)+Cl2(g)HCl(g)+Cl(g)(4)Cl(g)+Cl(g)+M Cl2(g)+M基元反應(yīng) 反應(yīng)物分子(或離子、原子及自由基等)直接碰撞發(fā)生作用而生成產(chǎn)物的反應(yīng)(1)SO2Cl2 SO2+Cl2 單分子反應(yīng)(2)2NO2 2NO+O2 雙分子反應(yīng)(3)NO2+CO NO+2CO2 雙分子反應(yīng)(4)實(shí)驗(yàn)證明以上三個(gè)反應(yīng)均為一步碰撞完成的,均為基元反應(yīng).非基元反應(yīng)：分幾步進(jìn)行的反應(yīng) 2.基元反應(yīng)的速率方程質(zhì)量作用定律:在一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)速率與各反應(yīng)物濃度冪的乘積成正比，濃度的冪次為基元反應(yīng)方程式中相應(yīng)組分的化學(xué)計(jì)量數(shù)。設(shè)某基元反應(yīng)為 aA+bB+gG+dD+則 v=k caA cbB 稱基元反應(yīng)的速率方程式k為速率常數(shù)；c(A)和c(B)分別為反應(yīng)物A和B的濃度，其單位通常采用molL-1表示；各物質(zhì)濃度的冪指數(shù)之和（a+b）稱為該反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)。（1）質(zhì)量作用定律只適用于基元反應(yīng)，不適用于非基元反應(yīng)。對(duì)于非基元反應(yīng)，其速率方程是由實(shí)驗(yàn)確定的，往往與反應(yīng)式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)不同。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是：（2）對(duì)于指定反應(yīng)，速率常數(shù)k與溫度、催化劑等有關(guān)，而與濃度無關(guān)，因此實(shí)驗(yàn)測(cè)得的速率常數(shù)要注明測(cè)定時(shí)的溫度。(3)固態(tài)的反應(yīng)物，其濃度不寫入速率方程。如基元反應(yīng)：C（s）+O2（g）=CO2（g），v=kc(O2)（4）對(duì)于氣體反應(yīng)，當(dāng)體積恒定時(shí)，各組分氣體的分壓與濃度成正比，故v=kp（A）ap（B）b 3.反應(yīng)級(jí)數(shù) 速率方程式中各濃度項(xiàng)的冪次a,b,分別稱為反應(yīng)組分A,B,的級(jí)數(shù)。該反應(yīng)總的反應(yīng)級(jí)數(shù)（reaction order）n則是各反應(yīng)組分A,B,的級(jí)數(shù)之和，即n=a+b+n=0 時(shí)稱為零級(jí)反應(yīng)，n=1時(shí)稱為一級(jí)反應(yīng)，n=2時(shí)稱為二級(jí)反應(yīng)，余類推。對(duì)于基元反應(yīng)，反應(yīng)級(jí)數(shù)與它們的化學(xué)計(jì)量數(shù)是一致的。而對(duì)于非基元反應(yīng)，速率方程式中的級(jí)數(shù)一般不等于（a+b+）。例如，在800，一氧化氮和氫氣的反應(yīng) 2NO+2H2 N2+2H2O根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 v=kc2(NO)c(H2)，而不是 v=kc2(NO)c2(H2)4.反應(yīng)速率常數(shù) 給定反應(yīng)速率方程式中的比例系數(shù)k即為反應(yīng)速率常數(shù)。不同的反應(yīng)有不同的k值。k值與反應(yīng)物的濃度無關(guān)，而與溫度的關(guān)系較大，溫度一定，速率常數(shù)為一定值,速率常數(shù)表示反應(yīng)速率方程中各有關(guān)濃度項(xiàng)均為單位濃度時(shí)的反應(yīng)速率。因?yàn)榉磻?yīng)速率的單位是molL1s1，當(dāng)為一級(jí)反應(yīng)時(shí)速率常數(shù)的單位為s1，二級(jí)反應(yīng)時(shí)為mol1Ls1，以此類推。同一溫度下，比較幾個(gè)反應(yīng)的k，可以大略知道它們反應(yīng)速率的相對(duì)大小，k值越大，則反應(yīng)越快。例1：在298K時(shí)，測(cè)得反應(yīng) 2NO O2 2NO2 的反應(yīng)速率及有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：實(shí)驗(yàn)編號(hào)初始濃度/molL1初始速率/molL1s1c(NO)c(O2)10.100.101620.100.203230.100.304840.200.106450.300.10144求：(1)上述反應(yīng)的速率方程式和反應(yīng)級(jí)數(shù)；(2)速率常數(shù)。解：(1)該反應(yīng)的速率方程式可寫為 v=kcx(NO)cy(O2)由1，2，3實(shí)驗(yàn)得，當(dāng)c(NO)不變時(shí)，v與c(O2)成正比，y=1。由1，4，5實(shí)驗(yàn)得，當(dāng)c(O2)不變時(shí)，v與c2(NO)成正比，x=2。v=kc2(NO)c1(O2)x+y=2+1=3(2)表中任一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入速率方程式，即：16 molL1s1=k(0.10 molL1)2(0.10 molL1)k=1.6104 mol2L2s12.2 反應(yīng)速率理論1.碰撞理論首要條件-碰撞。(1)能量因素 活化分子 那些具有足夠高的能量、能夠發(fā)生有效碰撞的分子活化能 要使普通分子成為活化分子所需的最小能量,用Ea表示。即要使1mol具有平均能量的分子轉(zhuǎn)化成活化分子所需吸收的最低能量。氣體分子的能量分布曲線(2)方位因素 合適方向不合適的方向 化學(xué)反應(yīng)的方位因素碰撞理論，較成功地解釋了反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響等，但也存在一些局限性。2.過渡狀態(tài)理論 埃林等人 A+BC ABC AB+C碰撞前過渡態(tài)碰撞后反應(yīng)途徑能量變化示意圖Ea1，Ea2為正向和逆向反應(yīng)的活化能;rHm為反應(yīng)的熱效應(yīng) rHm=Ea1Ea22.3 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 1.溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響 一般來說，溫度升高反應(yīng)速率加快。溫度升高:(1)分子的運(yùn)動(dòng)速度加快，單位時(shí)間內(nèi)的碰撞頻率增加(2)系統(tǒng)的平均能量增加，分子的能量分布曲線明顯右移,增加 了活化分子百分?jǐn)?shù)。1884年 荷蘭人范特霍夫，近似規(guī)則：反應(yīng)物濃度（或分壓）不變，溫度每升高10K，反應(yīng)速率一般增加24倍。2.濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響 一般反應(yīng)速率隨反應(yīng)物的濃度增大而增大。據(jù)反應(yīng)速率理論，對(duì)于一確定的化學(xué)反應(yīng)，一定溫度下，反應(yīng)物分子中活化分子所占的百分?jǐn)?shù)是一定的，因此單位體積內(nèi)的活化分子的數(shù)目與單位體積內(nèi)反應(yīng)分子的總數(shù)成正比，也就是與反應(yīng)物的濃度成正比。當(dāng)反應(yīng)物濃度增大時(shí)，單位體積內(nèi)分子總數(shù)增加，活化分子的數(shù)目相應(yīng)也增多，單位體積、單位時(shí)間內(nèi)的分子有效碰撞的總數(shù)也就增多，因而反應(yīng)速率加快。3.催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響 對(duì)可逆反應(yīng)，催化劑既能加快正反應(yīng)速率也能加快逆反應(yīng)速率，因此催化劑能縮短平衡到達(dá)的時(shí)間。但不能改變平衡狀態(tài)，反應(yīng)的平衡常數(shù)不受影響。改變了反應(yīng)的途徑，與無催化反應(yīng)的途徑相比較，所需的活化能顯著地降低,從而使活化分子百分?jǐn)?shù)和有效碰撞次數(shù)增多，導(dǎo)致反應(yīng)速率加快。催化劑改變反應(yīng)途徑示意圖綜上所述，催化劑有如下特點(diǎn)：(1)與反應(yīng)物生成活化絡(luò)合物中間體，改變反應(yīng)歷程，降低活化能，加快反應(yīng)速率；(2)只縮短反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間，不改變平衡位置，同時(shí)加快正逆向反應(yīng)速率；(3)反應(yīng)前后催化劑的化學(xué)性質(zhì)不變；(4)催化劑有選擇性。2.4 化學(xué)平衡2.4.1 可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡 同時(shí)可向正逆兩個(gè)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)，并把從左向右進(jìn)行的反應(yīng)稱作正反應(yīng)；從右向左進(jìn)行的反應(yīng)則稱作逆反應(yīng)。例如在四個(gè)密閉容器中分別加入不同數(shù)量的H2(g)、I2(g)和HI(g)，發(fā)生如下反應(yīng)：H2(g)+I2(g)2HI(g)加熱到427，恒溫可逆反應(yīng)(3)在一定溫度下化學(xué)平衡一旦建立，平衡常數(shù)則一定?；瘜W(xué)平衡具有以下特征化學(xué)平衡具有以下特征：(1)化學(xué)平衡是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡,反應(yīng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，表面上反應(yīng)已經(jīng)停止，實(shí)際上正逆反應(yīng)正以相同的速度進(jìn)行。(2)化學(xué)平衡是相對(duì)的，同時(shí)也是有條件的。條件發(fā)生了變化，原有的平衡將被破壞，代之以新的平衡。2.4.2 平衡常數(shù) 1.實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)平平衡衡常常數(shù)數(shù)：在一定溫度下，對(duì)任何可逆反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)以化學(xué)反應(yīng)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)為冪指數(shù)的反應(yīng)方程式中各物種的濃度（或分壓）的乘積為一常數(shù)，叫實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)（或經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)）例如 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)Kp=p2(NH3)p1(N2)p3(H2)經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)的單位不能確定,它的大小說明平衡時(shí)反應(yīng)進(jìn)行的程度!2.2.標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K 有關(guān)組分的濃度(或分壓)都必須用相對(duì)濃度(或相對(duì)分壓)來表示，即反應(yīng)方程式中各物種的濃度(或分壓)均須分別除以其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的量，即除以c(1 molL1)或p(100 kPa),標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)是量綱為一的量。例如 MnO2(s)+2Cl(aq)+4H+Mn2+(aq)+Cl2(g)+2H2O(l)K=書寫和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式應(yīng)注意事項(xiàng)書寫和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式應(yīng)注意事項(xiàng):（1）平衡常數(shù)表達(dá)式中各物質(zhì)的濃度（或分壓），必須是在系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)相應(yīng)的值。（2）平衡常數(shù)表達(dá)式要與計(jì)量方程式相對(duì)應(yīng)。同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，用不同計(jì)量方程式表示時(shí)，平衡常數(shù)表達(dá)式不同，得到的數(shù)值也不相同。（3）有純固體、純液體參與反應(yīng)時(shí)，它們的濃度為1，不必寫入K的表達(dá)式。稀溶液中的溶劑參與反應(yīng)時(shí)，也不必列入。（4）溫度發(fā)生改變，化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)也隨之改變，因此，在使用時(shí)須注意相應(yīng)的溫度。平衡常數(shù)K 與化學(xué)反應(yīng)計(jì)量方程式有關(guān)；N2+3H2 2NH3 K1=(p(NH3)/p)2(p(H2)/p)3(p(N2)/p)1 1/2N2+3/2H2 NH3 K2=(p(NH3)/p)1(p(H2)/p)3/2(p(N2)/p)1/2 1/3N2+H2 2/3NH3 K3=(p(NH3)/p)2/3(p(H2)/p)1(p(N2)/p)1/3 顯然K1=(K2)2=(K3)3例2：將N2(g)和H2(g)以13體積比裝入一密閉容器中，在673K、5000kPa壓力下反應(yīng)達(dá)到平衡，產(chǎn)生12.5%的NH3(g)（體積比），求該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K？解：合成氨反應(yīng)為 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)因起始N2(g)H2(g)的體積比為13，從反應(yīng)方程式可知N2(g)H2(g)平衡時(shí)的體積比仍為13。由分壓定律可求得各組分的平衡分壓：p(N2)=(1/4)(1 0.125)5000 kPa=1093.75kPap(H2)=(3/4)(1 0.125)5000 kPa=3281.25kPap(NH3)=0.125 5000 kPa=625kPaK=p(NH3)/p2p(H2)/p3p(N2)/p1=(625/100)2(3281.25/100)3(1093.75/100)1=1.01104平衡常數(shù)的意義（1）平衡常數(shù)是可逆反應(yīng)的特征常數(shù)。對(duì)同類反應(yīng)來說，K越大，反應(yīng)進(jìn)行得越完全。（2）由平衡常數(shù)可以判斷反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)，以及處于非平衡態(tài)時(shí)反應(yīng)進(jìn)行的方向。如有一可逆反應(yīng)：aA+bB dD+eE 在任意態(tài)時(shí),對(duì)溶液中的反應(yīng):對(duì)于氣體反應(yīng)：當(dāng)Q=K時(shí)，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)；化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的反應(yīng)商判據(jù)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的反應(yīng)商判據(jù):當(dāng)QK時(shí)，說明生成物的濃度（或分壓）小于平衡濃度（或分壓），反應(yīng)將向正方向進(jìn)行；當(dāng)QK時(shí)，系統(tǒng)也處于不平衡狀態(tài)，反應(yīng)將向逆方向進(jìn)行。例例3：合成氨工業(yè)中，多采用中溫（500）、中壓（203104kPa）下操作。此條件下反應(yīng)N2（g）+3H2（g）2NH3（g）的K=1.5710-5。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行至某一階段時(shí)取樣分析，得到數(shù)據(jù)：11.6%NH3，22.1%N2，66.3%H2(體積分?jǐn)?shù))。試判斷此時(shí)反應(yīng)是否已完成（即是否達(dá)到平衡狀態(tài)）。解：p總=2.03104 kPa p(NH3)=2.03104 kPa11.6%=2.35103 kPap(N2)=2.03104 kPa22.1%=4.49103 kPap(H2)=2.03104 kPa66.3%=1.35104 kPa QK3.多重平衡規(guī)則 一個(gè)給定化學(xué)反應(yīng)計(jì)量方程式的平衡常數(shù)，無論反應(yīng)分幾步完成，其平衡常數(shù)表達(dá)式完全相同，也就是說當(dāng)某總反應(yīng)為若干個(gè)分步反應(yīng)之和（或之差）時(shí)，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)為這若干個(gè)分步反應(yīng)平衡常數(shù)的乘積（或商）.2NH3(aq)+2H2O(l)2NH4+(aq)+2OH(aq)(a)CO2(g)+H2O(l)H2CO3(aq)(b)H2CO3(aq)CO32(aq)+2H+(aq)(c)+)2H+(aq)+2OH(aq)2H2O(l)(a)CO2(g)+2NH3(aq)+H2O(l)2NH4+(aq)+CO32(aq)K1=KaKbKcKd例4：已知下列反應(yīng)在1123 K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)(1)C(石墨)+CO2(g)2CO(g)；K1=1.3 1014(2)CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)；K2=6.0 103計(jì)算反應(yīng)：(3)2COCl2(g)C(石墨)+CO2(g)+2Cl2(g)在1123 K時(shí)的K值。解：2 CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)+）C(石墨)+CO2(g)2CO(g)(4)C(石墨)+CO2(g)+2Cl2(g)2COCl2(g)由（2）式乘2再加（1）式得（4）式，根據(jù)多重平衡規(guī)則：K4=(K2)2 K1而(3)式是(4)式的逆反應(yīng)，則：K3=1/K4 =1/(K2)2K1 =1/(6.0 103)2 1.3 1014 =2.1 10102.4.3 平衡常數(shù)與化學(xué)反應(yīng)的程度=100%例5：在容積為10.00升的容器中裝有等物質(zhì)的量的PCl3(g)和Cl2(g)。已知在523K發(fā)生以下反應(yīng)：PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)達(dá)平衡時(shí)，p(PCl5)=100kPa，K=0.57。求：（1）開始裝入的PCl3(g)和Cl2(g)的物質(zhì)的量；（2）Cl2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率。平衡轉(zhuǎn)化率 4.勒夏特列原理 1907年，勒夏特列定性得出平衡移動(dòng)的普遍原理 即任何一個(gè)處于化學(xué)平衡的系統(tǒng)，當(dāng)某一確定系統(tǒng)平衡的因素（如濃度、壓力、溫度等）發(fā)生改變時(shí)，系統(tǒng)的平衡將發(fā)生移動(dòng)。平衡移動(dòng)的方向總是向著減弱外界因素的改變對(duì)系統(tǒng)影響的方向。2.6 反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的綜合應(yīng)用反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的綜合應(yīng)用 學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理，目的在于將化學(xué)反應(yīng)的一般原理應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)過程和科學(xué)研究?；瘜W(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)屬兩個(gè)不同的概念卻又互有聯(lián)系?；瘜W(xué)熱力學(xué)告訴我們一個(gè)化學(xué)反應(yīng)在給定條件下能否自發(fā)進(jìn)行，進(jìn)行的程度有多大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率是多少；而化學(xué)動(dòng)力學(xué)則告訴我們?cè)诮o定條件下該反應(yīng)進(jìn)行的快慢。在實(shí)際生產(chǎn)或科學(xué)研究中必須同時(shí)兼顧這兩個(gè)問題，綜合考慮平衡與速率兩方面的各種因素，選擇最佳、最經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)條件。例如H2SO4生產(chǎn)中SO2(g)氧化為SO3(g)的反應(yīng) SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g)rHm=98.89 kJmol1這是一個(gè)氣體分子數(shù)減少(rSm0)的放熱反應(yīng)(rHm0)，根據(jù)平衡移動(dòng)原理，壓力愈高、溫度愈低愈有利于平衡轉(zhuǎn)化率的提高。表 SO2平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓力的關(guān)系T/K673 723 773 823 873(SO2)/%99.297.593.5 85.6 73.7 P/kPa 101.3 506.5 1013 2533 5065(SO2)/%97.5 98.9 99.2 99.5 99.6 在19世紀(jì)人們發(fā)現(xiàn)并使用了Pt催化劑來催化上例反應(yīng)。由于Pt價(jià)格昂貴且易中毒，在20世紀(jì)初，發(fā)現(xiàn)了釩催化劑。釩催化劑以V2O5為主，K2O為助催化劑，以SiO2為載體以增大多相催化的表面積。在673K與773K之間使用V2O5催化劑，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率均另人滿意。增加壓力既能提高平衡轉(zhuǎn)化率，又增加了氣體濃度，對(duì)加快反應(yīng)速率也有利。但由于常壓平衡轉(zhuǎn)化率已很高，而增加壓力要消耗能源并相應(yīng)增加對(duì)設(shè)備材料的要求，所以實(shí)際生產(chǎn)采用常壓過程。同時(shí)，由于SO2成本較高，O2 可從空氣中任意獲取，為盡量利用SO2使用過量的O2。綜合化學(xué)平衡和反應(yīng)速率兩方面的因素，SO2的轉(zhuǎn)化反應(yīng)條件為：壓力：常壓(101.3kPa)催化劑：V2O5(主)、K2O(助)，SiO2載體 溫度：673K773 K；原料氣組成：SO27%9%；O211%；N282%。