不是烟囱高的问题17 世纪炼铁工业蓬勃发展,炼铁过程中产生了大量的高炉废气,其主要成分是 CO,工程师们认为是CO 与铁矿石接触不充分造成的,于是设法增加高炉的高度
然而令人吃惊的是,高炉增高后,高炉尾气中 CO 的比例竟然没有改变
为什么会出现这种情况呢
这就是需要从化学反应的速率与限度说起了
化学反应速率研究反应的快慢,影响化学反应速率的因素主要有反应物的浓度、温度、催化剂及固体表面积,应用化学反应速率的知识,可解释生产、生活中的实际问题
比如家里常用冰箱冷藏食物,就是利用低温下减慢食物的变质速率;燃煤时用鼓风机向炉内鼓入空气煤燃烧的就剧烈,这是因为增大氧气的浓度,燃烧速率加快,单位时间内放出的热量多;实验室用锌粒代替锌片与盐酸反应,用浓度大的盐酸代替浓度小的盐酸,通过增大反应物的表面积、增大反应物浓度来加快反应速率
化学反应限度研究化学反应正向进行的程度,它决定了反应物在该条件下的最大转化率
影响化学反应限度的因素有温度、浓度、压强,只有改变反应条件,才能改变化学平衡状态,因此在炼铁工业中单纯加高烟囱是没有用的
化学反应的快慢与化学反应的限度有时是相辅相成的,增大反应速率的同时也可以提高化学反应正向进行的程度,但有时却是相互矛盾的,如:工业合成氨反应:N2+3H22NH3,工业合成三氧化硫:2SO2+O22SO3
这两个反应都是可逆反应,研究发现,升高温度有利于加快化学反应速率,降低温度则有利于平衡向生成氨气或三氧化硫的方向移动,获得更多的产物,温度对速率、平衡的影响不一致,二者不可同时满足,取鱼还是取熊掌
在实际生产中,既不能为了增加产量而延长反应时间,增加反应成本,又不能一味追求反应速率,降低产量
工业生产要求较高产量,较快速率,并且要求转化率尽可能大,所以应尽量使平衡正向移动
催化剂可同等程度加快正逆反应速率,缩短达到平衡所需要的时间,但对反应物的转化率没