При изменении температуры химического процесса равновесие смещается в направлении, для которого изменение энтропии имеет тот же знак, что и изменение температуры. Например, для реакции синтеза аммиака [рассмотрено далее в гл. 8, см. формулу (8.26)] AS<0, следовательно, повышение температуры усилит реакцию диссоциации аммиака, а понижение температуры будет способствовать протеканию реакции синтеза слева направо. Учет знака теплового эффекта реакции (АН < 0) приводит к тому же выводу: повышение температуры смещает равновесие в сторону исходных реагентов (усиливает эндотермическое направление реакции), понижение температуры действует в противоположном направлении.
Следует отметить, что при изменении температуры равновесие смещается тем сильнее, чем большим тепловым эффектом сопровождается та или иная химическая реакция.
Таким образом, применяя принцип Ле Шателье, можно, не производя термодинамических расчетов, предсказать направление химических реакций, т.е. судить о качественном состоянии их равновесия.
Контрольные вопросы
1. Из каких этапов состоит химико-технологический процесс? Какие процессы и операции используются на каждой стадии химико-технологического процесса?
2. Какие показатели эффективности химико-технологического про* цесса вы знаете?
3. По каким признакам классифицируются химические реакции? С какими характеристиками химических реакций связан каждый тип известной вам классификации?
4. Что означает выражение «реагенты взяты в стехиометрическом соотношении»?
5. Чем отличается практический материальный баланс от теоретического?
6. Какие термодинамические характеристики химических процессов вы знаете?
7. Каким образом связаны материальный и тепловой балансы химического процесса?
8. Для каких равновесных реакций применяется каждый из известных вам способов смещения равновесия?
9. С какой целью при проведении химических процессов в промышленности используется избыток по отношению к стехиометрии одного из реагентов? Какой из реагентов используется в избытке? Каковы дальнейшие пути использования реагента, взятого в избытке и не вступившего в реакцию?
Глава 2
ВЛИЯНИЕ КИНЕТИКИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ НА ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА
2.1. Основные понятия химической кинетики
Химическая термодинамика позволяет решить вопрос о направлении протекания химических реакций и оценить предельно достижимые (равновесные) состояния реакционной системы. Однако для решения многих научных, технологических и технико-экономических задач необходимо знать закономерности, определяющие протекание процесса в пространстве и во времени. Эти закономерности находятся экспериментально после обобщения литературных данных по интересующему или аналогичному процессу.
|