催化剂影响转化率的问题探讨

<正>与催化剂有关的转化率问题一直是高考化学的热点问题.学生对催化剂有一定的认识,催化剂有活性、选择性、稳定性,但对催化剂的理论理解不是很深刻.转化率是指某一反应物转化的百分率或分率,转化率是针对反应物而言的,是实际工业生产过程中重点关注的问题,它直接影响工厂的经济效益.下面就高考中催化剂与转化率的问题进行一定的探讨.使用合适的催化剂降低反应的活化能,能加快化学反应速率,那么能改变转化率吗?人教版"选修4"     

过渡金属氧化物对PVC木塑复合材料热解过程影响的动力学分析

采用热重分析法对PVC木塑复合材料样品的热解行为舜口动力学规律进行了分析,得到了过渡金属氧化物CuO、La2O3和TiO2对样品热解过程影响的规律．研究结果表明：PVC木塑复合材料样品的热解过程分为两个阶段。加入CuO提高了样品热解过程第一阶段的质量损失,同时降低了第二阶段的热解速率,明显提高成炭量;La2O3和TiO2的加入均降低了样品热解过程两个阶段的质量损失速率,与CuO相比,稳定碳骨架的能力不如CuO;几种氧化物能均能不同程度的降低样品各阶段的表现活化能,在热解两个阶段表观活化能变化规律与质量损失速率变化规律一致。     

关于过渡金属氧化物对PVC木塑复合材料热解过程影响的动力学分析

采用热重分析法对PVC木塑复合材料样品的热解行为和动力学规律进行了分析,得到了过渡金属氧化物CuO、La2O3和TiO2对样品热解过程影响的规律.研究结果表明:PVC木塑复合材料样品的热解过程分为两个阶段.加入CuO提高了样品热解过程第一阶段的质量损失,同时降低了第二阶段的热解速率,明显提高成炭量;La2O3和TiO2 的加入均降低了样品热解过程两个阶段的质量损失速率,与CuO相比,稳定碳骨架的能力不如CuO;几种氧化物能均能不同程度的降低样品各阶段的表观活化能,在热解两个阶段表观活化能变化规律与质量损失速率变化规律一致.     

PP/IFR/ZnO体系的热降解机理研究

采用TGA、EDX和Kissinger法活化能计算分析了ZnO催化阻燃聚丙烯体系的热降解过程并提出其机理。TGA分析结果表明：ZnO使体系的初始降解温度降低,热降解提前,但是热降解速率减缓;Kissinger法活化能计算结果表明：添加1%的ZnO后,体系的表观活化能增大;EDX结果表明：ZnO的加入促使残炭中保留了更多的P。     

基于OpenFOAM的甲烷掺氢燃烧数值模拟研究

为了研究甲烷掺氢后的燃烧特性,采用定容燃烧弹实验系统和OpenFOAM软件,将实验测试与数值模拟相结合,系统地分析了掺氢比、指前因子、活化能等参数对甲烷燃烧特性参数的影响。研究结果表明,掺氢后可使混合气燃烧速度加快,燃烧温度提高;指前因子对燃烧性能参数影响不明显;活化能增加,导致燃烧反应速率对混合气初始温度变化的敏感性提高。     

NaClO_2/尿素复合吸收剂脱除SO_2和NO反应动力学

用NaClO_2/尿素复合溶液在自制的喷淋塔中进行SO_2和NO脱除实验,考察了温度以及烟气初始浓度对SO_2和NO气体吸收速率的影响,从而对其进行宏观反应动力学研究,确定了SO_2和NO反应分级数、速率常数与表观活化能等动力学参数。研究表明:NaClO_2/尿素复合吸收剂对于SO_2和NO的脱除过程存在快速、慢速两个反应区。在快速反应区,SO_2的反应级数为1,20℃和50℃时反应速率常数分别为0.128 s~(-1)和0.315 s~(-1),活化能为23.62 k J/mol;NO的反应级数分别为1.4,20℃和50℃时反应速率常数分别为4.78和7.21(mol·L~(-1))-0.4·s~(-1),活化能为10.87 k J/mol;在慢反应区,SO_2、NO的反应级数均为0,SO_2在20℃和50℃时反应速率常数分别为0.422和0.677μmol·L~(-1)·s~(-1),活化能为12.4 k J/mol,NO反应速率常数分别为16.7和18.7 nmol·L~(-1)·s~(-1),活化能分别为2.96k J/mol。     

苯甲酸热分解机理分析

利用热分析法研究苯甲酸在氮气流中以不同的升温速率(β=3、6、10、20、30℃.min-1)时的热分解过程与热分解动力学.确定了苯甲酸的平衡起始热分解温度T0=392 K;由Kissinger与Coats-Redfern两种经验公式求得该热分解反应的表观活化能E=70.4 kJ.mol-1.用32种常用的热分解机理函数对该分解过程进行计算,推算出一系列活化能,与经验公式得出的表观活化能比较,确定苯甲酸的热分解机理函数为:g(α)=α.     

如何判断复杂复分解反应的产物

复分解反应的活化能几乎为0,但各种离子的扩散速率不尽相同,多种离子参加反应时,到底哪种离子首先碰撞先发生反应,难以判断,事实上也不重要,化学反应实际上就是状态Ⅰ转化为状态Ⅱ的过程(假设状态Ⅱ为反应的结果),文章认为状态Ⅱ中存在的各种平衡关系是判断复分解反应最终产物的依据。     

液体互扩散速率的初步研究

实验研究了常温常压条件下,给定浓度的墨水溶液在竖直方向上、在不同密度的盐溶液中的扩散情况.研究发现:(1)盐溶液密度较小时,墨水的扩散速率随着盐溶液液柱的下降呈现增加的趋势,当密度增大到一定程度时,墨水溶液的扩散速率与盐溶液液柱的深度不存在相关关系.(2)在相同的温度下,墨水溶液的平均扩散速率随盐溶液密度的增加呈现指数下降规律;不同温度下,规律趋势相同.说明液体扩散质在扩散过程中受到溶液中微粒的阻碍作用力与溶液的密度成增函数关系.     

理论计算与实验结合的物理化学实验综合设计

在物理化学实验"乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定"的基础上,设计增加理论计算内容,即用GaussView 5. 0构建反应物、过渡态中间体的模型,然后用Gaussian 09W算出反应物总能量和中间体能量,进而算出反应活化能;实验测定是用电导率仪测量反应进程中体系电导随时间、温度的变化,利用实验数据求得反应速率常数和活化能;最后将两种方法所得的活化能进行对比。该设计探讨了将实验与理论结合的可行性及实施性,有助于形成实验测定和理论计算相结合的综合化学实验新模式。通过实验,学生既可锻炼实验技能又能掌握相关计算软件的使用,在分子水平上理解化学反应机理,充分调动学生的积极性,提高学生的综合实验能力。     

稀释剂对HEHEHP萃取Zn（Ⅱ）速率的影响及机理解释

研究了不同稀释剂中2—乙基己基磷酸单2—乙基己基酯(HEHEHP)萃取锌(Ⅱ)的动力学,其萃取速率在不同稀释剂中按正辛烷>环己烷>甲苯～四氯化碳>苯>氯仿>甲基异丁基酮的顺序变化,求出了表观萃取速率常数和萃取反应的活化能,并对萃取机理进行了讨论。     

反应型受阻胺4-丙烯酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶(AATP)熔融本体光聚合反应动力学研究

合成了反应型受阻胺4-丙烯酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶(AATP),用FTIR、1H-NMR和元素分析对其结构和组成进行了综合表征.以AATP为聚合单体,利用光-DSC技术研究了AATP熔融本体光聚合反应动力学.结果表明:AATP光聚合的诱导时间随引发剂浓度和辐照光强增加而缩短,光聚合速率随温度的升高而减小;在聚合初期,AATP光聚合速率分别与引发剂浓度和辐照光强的平方根呈较好的线性增长关系.并用稳态和非稳态相结合的光-DSC方法测定了AATP光聚合过程的动力学参数:链增长速率常数kp=2.22-7.96&#215;102 L/mo&#183;s、链终止速率常数kt=0.08-2.67&#215;104L/mol&#183;s、表观活化能为Ep-Et/2=-7.70--13.36kJ/mol、指前因子Ap/At0.5=0.076-0.333(L/mol&#183;s)05,kp和kt在聚合初期均随单体转化率的提高而增大,但kt增加的幅度远大于kp.     

化学平衡中的“八大关系”

判断：化学反应速率快，转化率一定高吗?答案是不，化学反应速率的快慢与某一反应物的平衡转化率并无对应关系。如当温度升高时，反应速率会增大，吸热反应的反应物转化率提高，但放热反应的转化率减小；再如当增大某一反应物浓度时，反应速率会加快，其他反应物的转化率提高，而自身转化率则减小；对于反应前后气体体积不变的可逆反应，增大压强，反应速率加快，但平衡转化率不变。因此，化学反应速率快，转化率不一定高。     

反应挤出制备HDPE/PA 6原位合金的反应速率研究

研究了原料配比对反应挤出制备高密度聚乙烯(HDPE)/尼龙6(PA 6)原住合金反应速率的影响,发现反应体系中氢氧化钠(NaOH)/己内酰胺(CL)小于0.01或活化剂/CL小于0.008时,会使得CL的聚合速度缓慢,从而导致较多的单体残留,但NaOH/CL大于0.02时,可能会使得单体转化率降低,而活化剂/CL大于0.008时,会降低原住增容的效果,使得PA6的相态尺寸变大;而马来酸酐接枝HDPE(HDPE-g-MAH)的加入会额外消耗阴离子,使得体系的反应速率下降,因此增加HDPE-g-MAH含量时,要适当加大催化荆含量;当体系中的CL含量减小时,由于HDPE基体对CL扩散的抑制作用,反应速率下降,转化率降低.     

用XRD对聚丙烯腈预氧化环化反应动力学的研究

在空气气氛下模拟预氧化过程制得了不同温度不同时间下的预氧化聚丙烯腈产物;测得了预氧化物的XRD谱图,并对XRD图谱进行了分峰计算,求得了2Θ=16.5°峰面积在不同温度下随时间的变化值,并用一级和二级动力学方程考察了PAN在预氧化过程,证实环化反应动力学遵循一级反应的规律。求得了各温度下的环化反应的速率和活化能参数。     

不可逆过程进行速率问题的数学模型及应用

根据非平衡系统的局域平衡假设,参照不可逆热力学对熵流与局域熵密度增加率研究方法,提出了一个计算不可逆过程速率的数学模型,推出了该模型下的吉布斯函数流密度与局域吉布斯函数减小率表达式,并应用于扩散过程,对其进行的速率问题作了计算,把它们和相应的熵增加率作比较和讨论.说明用辅助热力学函数G来研究扩散不可逆过程进行的速率问题也是可行的.     

在活化能教学中应明确的几个问题

针对活化能教学中，学生容易混淆的问题，介绍活化能概念和不同的反应速率理论对活化能的物理意义的诠释，以及活化能与阙能、势垒及零点活化能等物理量的联系和区别．     

富氧燃烧循环流化床中石灰石煅烧／硫化反应模型

对富氧燃烧流化床下石灰石同时煅烧／硫化特性进行了研究,并与 CaO 硫化特性进行了比较。在石灰石煅烧阶段,CaO 与 SO2反应生成 CaSO4产物层覆盖在未煅烧 CaCO3的外层,降低了煅烧速率。同时煅烧／硫化过程中的硫化反应速率比 CaO 的硫化反应速率要缓慢,但是经过足够长的反应时间后,同时煅烧／硫化反应的钙转化率比 CaO 硫化反应的钙转化率要高。建立了一个包含石灰石同时煅烧、烧结和硫化反应的晶粒微晶粒模型用于描述流化床内同时进行的石灰石煅烧、烧结和硫化过程,实验证明所建立的模型能够反映流化床富氧气氛中石灰石的真实煅烧／硫化过程。     

SAP材料的接枝反应动力学实验研究

对淀粉接枝丙烯酸所得接枝共聚物及接枝侧链物进行分离提纯和分析测试,确定了其接枝效率并表征了淀粉及其接枝物的形态结构;通过分别测定接枝共聚反应速率与淀粉、单体、引发剂浓度的关系曲线,确定了该接枝共聚反应的速率关系式;推算出了反应的表观活化能。     

Excel在化学反应速率测取实验数据处理中的应用

本文介绍了Excel软件在反应速率实验数据处理中的应用，通过利用Excel进行反应级数、反应速率常数及反应活化能的求取，说明用计算机完全可以替代繁琐的手工处理实验数据过程，探索了计算机在实验教学领域中新的应用。