为什么说用铂作催化剂分解氨与浓度无关,但通过增加摩尔数,浓度会随着压力的增加而增加,从而加快反应速度?

时间:2020-07-18 09:19:33   作者:
任何非均相反应的动力学顺序取决于最慢的步骤,也称为速率决定步骤。活化能将包含影响催化剂上化学吸附NH3分子迁移、活性中心形成和分子从表面蒸发的因素。这些都取决于催化剂的温度,这意味着催化剂的行为和动力学性质随温度和压力而变化。回答这个问题需要更多的信息,如温度、压力和催化剂表面积。

1967年,我研究了在低NH3压力(10^-5至10^-3托)下金属丝上NH3分解的动力学,并根据绝对速率理论计算得出结论,在低温下,速率决定步骤是用铑从催化剂表面解吸氮,这与铂类似。在650K以上,速率决定阶跃变化。根据其他人的说法,在更高的温度下,速率是由化学吸附的NH3生成的NH2自由基决定的。在大于1torr的压力下,在实验条件下,动力学受脱附氮的控制。

在低压(10^-6至10^-4 torr)下铂丝上NH3分解的研究中,表观有序度为分数级,仅在较高的NH3压力下接近统一。当这种情况发生时,你可以推断速率决定步骤正在发生变化,分解的机制是复杂的,这可能隐含在你的问题中。

如果不深入细节,只需说催化剂表面的任何多原子气体的分解都是极其复杂的。有些金属的分解由于金属氮化物的形成而变得更加复杂,如钨。

低压下的反应速率(用NH3分子与铂催化剂的单次碰撞分解的概率表示)与催化剂温度之间的关系在下面列出的出版物中进行了描述,这些出版物也指出了该领域其他人的工作。

资料来源:

“氨在金属表面的低压分解动力学”。法拉第学会会刊,第547号,第64卷,第7部分,1968年7月。E、 威尔霍夫特先生。

“低压下氨在铂上的分解动力学”。法拉第学会会刊,第539号,第63卷,第2部分,1967年2月。A、 J.B罗伯逊和E.M.A.Willhoft。
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