《【現(xiàn)代實驗力學課件】9.4影響固相反應的因素》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《【現(xiàn)代實驗力學課件】9.4影響固相反應的因素（11頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第四節(jié) 影響固相反應的因素 1、反應物化學組成的影響 化學組成是影響固相反應的內(nèi)因，是決定反應方向 和速度的重要條件。 從熱力學角度看 ，在一定溫度、壓力條件下，反應 刻度能進行的方向是自由焓減少（ G 0）的過程，而 且的負值愈大，該過程的推動力也愈大，沿該方向反應 的幾率也大。 從結構角度看，反應物中質(zhì)點間的作用鍵愈大， 則可動性和反應能力愈小，反之亦然。 其次，在同一反應系統(tǒng)中，固相反應速度還與各 反應物間的比例有關。 如果顆粒相同的 A 和 B 反應 生成物 AB ，若改變 A 與 B 比例會改變產(chǎn)物層溫度、 反應物表面積和擴散截面積的大小，從而影響反應 速度。例如增加反應混合物中“遮

2、蓋”物的含量， 則產(chǎn)物層厚度變薄，相應的反應速度也增加。 當反應混合物中加入少量礦化劑（也可能是由存 在于原料中的雜質(zhì)引起的），則常會對反應產(chǎn)生 特殊的作用。 表 2列出少量 NaCl 可使不同顆粒尺 寸 NaCO3與 Fe2O3反應的加速作用。 表 2 NaCl對 Na2CO3+Fe2O3反應的作用 不同顆粒尺寸的 N a C O 3 轉化率百分率 N a C l 添加量 （相對于 N a C O 3 的 % ） 0 . 0 6 0 . 0 8 8 m m 0 . 2 7 0 . 3 5 m m 0 . 6 2 m m 0 0 . 8 2 . 2 5 3 . 2 8 8 . 6 3 8 .

3、6 1 8 . 9 3 6 . 8 7 3 . 8 9 . 2 2 2 . 9 6 0 . 1 2、反應物顆粒及均勻性的影響 顆粒尺寸大小主要是通過以下途徑對固相反應起影 響的。 1）物料顆粒尺寸愈小，比表面積愈大，反應界面和擴 散截面增加，反應產(chǎn)物層厚度減少，使反應速度增大。 圖 14表示出不同尺寸的 ZnO 和 Al2O3在 1200 時形 成速率的影響。 圖 14 不同尺寸的 ZnO 和 Al2O3在 1200 時形成速率的影響 2）同一反應物系由于物料尺寸不同，反應速度可能會屬 于不同動力學范圍控制。 例如 CaCO3與 MoO3反應，當取等分子比成分并在較 高溫度（ 600 ）下反應

4、時，若 CaCO3顆粒大于 MoO3，反 應由擴散控制，反應速度主要由隨 CaCO3顆粒減少而加速。 倘若 CaCO3與 MoO3比值較大， CaCO3顆粒度小于 MoO3時， 由于產(chǎn)物層厚度減薄，擴散阻力很小，則反應將由 MoO3 升華過程所控制，并隨 MoO3粒徑減少而加劇。 3、反應溫度的影響 溫度是影響固相反應速度達到的重要外部條件。 一 般隨溫度升高，質(zhì)點熱運動動能增大，反應能力和擴 散能力增強。對于化學反應，因其速度常數(shù) K =A 。 因此，溫度對化學反應的加速作 用一般也比對擴散過程為大。 )ex p ( RTQ 4、壓力和氣氛的影響 對不同反應類型，壓力的影響也不同。在兩相間的

5、 反應中，增大壓力有助于顆粒的接觸面積，加速物質(zhì)傳 遞過程，使反應速度增加。但對于有液、氣相參與達到 反應中，擴散過程主要不是通過固體粒子的直接接觸實 現(xiàn)的。因此提高壓力有時并不表現(xiàn)出積極作用，甚至會 適得其反。 5、反應物活性的影響 實踐證明，同一物質(zhì)處于不同結構狀態(tài)時其反應活性 差異甚大。一般說來，晶格能愈高、結構愈完整和穩(wěn)定 的，其反應活性也低。因此，對于難熔氧化物間的反應 和燒結往往是困難的。為此通常采用具有高活性的活性 固體作為原料。例如 Al2O3 + CoO CoAl 2O4反應中， 若分別采用輕燒 Al2O3和較高溫度煅燒制得的死燒 Al2O3 作原料，其反應速度相差近十倍，表明輕燒 Al2O3具有高 得多的反應活性。 根據(jù)海德華定律，即物質(zhì)在轉變溫度附近質(zhì)點可 動性顯著增大、晶格松懈和活化的原理，工藝上可以 利用多晶轉變伴隨的晶格重排來活化晶格；或是利用 熱分解反應和脫水反應形式具有較大比表面和晶格缺 陷的初生態(tài)或無定形物質(zhì)等措施提高反應活性。