判断题
工业合成氨是一放热过程,随着瞬时转化率的增加,最适宜温度是降低的()。
A
正确
B
错误
答案解析
正确答案:A
解析:
**解析:**
该说法是**正确**的。以下是详细的热力学与动力学分析:
1. **反应特性分析**:
工业合成氨的反应方程式为:
$$ N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g) \quad \Delta H < 0 $$
这是一个**放热**、气体体积缩小的可逆反应。
2. **温度对平衡和速率的影响矛盾**:
* **从化学平衡角度(热力学)**:由于反应放热,根据勒夏特列原理,降低温度有利于平衡向正反应方向移动,从而提高氨的平衡转化率(即提高产率上限)。
* **从反应速率角度(动力学)**:升高温度能显著增加反应速率常数,加快反应达到平衡的速度。
3. **“最适宜温度”的定义**:
在工业生产中,“最适宜温度”是指在某一特定转化率下,能使**净反应速率最大**的温度。它需要在“高反应速率”和“高平衡转化率”之间寻找最佳平衡点。
4. **随转化率变化的趋势**:
* **反应初期(转化率低)**:反应物浓度高,远离平衡状态,此时主要矛盾是反应速率慢。为了尽快启动反应并获得较高的初始速率,需要较高的温度。
* **反应后期(转化率高)**:随着反应进行,反应物浓度降低,生成物浓度增加,体系逐渐接近平衡。此时,如果温度过高,虽然速率快,但平衡会强烈逆向移动,导致最终转化率大幅下降,甚至可能超过平衡极限使净反应速率为负。因此,为了维持较高的推动力并接近更高的平衡转化率,必须**降低温度**。
5. **结论**:
对于放热可逆反应,随着瞬时转化率的增加,为了使反应速率保持在最大值附近,操作温度应沿着“最适宜温度曲线”逐渐**降低**。这在工业合成氨的多段绝热反应器设计中体现为段间冷却。
因此,题目所述“随着瞬时转化率的增加,最适宜温度是降低的”是正确的。
相关知识点:
合成氨放热反应,转化率升温度降
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