哈伯和接触过程公司
- 在某些化学品的大规模生产的某些阶段涉及到平衡反应
- 因此,理解平衡和勒夏特列原理在化学工业中是非常重要的
哈伯的过程
- 哈伯法涉及到氨的合成,根据:
N2(g) + 3H2(g)⇌2NH3.(g)ΔHr= -92 kJ mol-1
- 利用勒夏特列原理得到了氨的最佳产率
最大化氨产量
压力
- 的增加压力会导致平衡向形成的气体分子最少的方向移动以降低压力吗
- 在这种情况下,平衡向右移动,氨的产量增加
- 压力的增加会使粒子靠得更近,从而增加成功碰撞的次数,从而提高反应速率
- 非常高的压力是昂贵的生产,因此妥协的压力200台ATM机的选择
温度
- 为了得到最大的氨产率,平衡的位置应尽可能地向右移动
- 由于哈伯反应是放热反应,根据勒夏特列原理,温度降低平衡会右移
- 减少温度会减少周围环境的能量所以反应会朝着释放能量的方向发展来抵消它
- 由于反应是放热的,平衡向右移动
- 然而,在低温下,气体没有足够的动能来碰撞和反应,因此无法达到平衡妥协的温度400 - 450年oC用于Haber工艺
- 一种热交换器加热进入的气体混合物以产生更多的分子动能这样气体分子碰撞更频繁增加反应的可能性
去除氨
- 通过将氨冷凝成液体来去除氨使平衡位置向右移动以取代氨导致更多的氨由氢和氮形成
- 除去的氨储存在极低温有没有催化剂与储存的氨一起出现,因此氨分解回氢和氮的反应将会太慢
催化剂
- 在没有催化剂的情况下,反应非常缓慢,在合理的时间内几乎什么都不会发生!
- 加入铁催化剂可以加快反应速度
接触过程
- 接触法包括按以下方法合成硫酸:
2所以2(g) + O2(g)⇌2SO3.(g)ΔHr= -197 kJ mol-1
- 利用勒夏特列原理得到了最佳的硫酸收率
最大化硫酸产量
压力
- 的增加压力会导致平衡向形成的气体分子最少的方向移动以降低压力吗
- 在这种情况下,平衡向右移动,因此硫酸的收率增加
- 在实践中,反应只在1atm进行
- 这是因为Kp因为这个反应已经很高了也就是说平衡的位置已经很靠右了
- 高于1atm的压力将是不必要的和昂贵的
温度
- 在接触法和哈伯法中,同样的原理也适用于提高温度
- 一个妥协的温度450年oC被使用
去除硫酸
- 所以3.被98%的硫酸吸收后就被清除了
- 所以的3.反应与溶液和更多的H2所以4形成
催化剂
- 接触法以钒(V)氧化物为催化剂,提高反应速率