關於此實驗
探索氨的平衡產率與達到平衡的速度之間的取捨。調整壓力、溫度和進料比，接著比較加入催化劑會改變什麼，又會讓什麼維持不變。
學習目標
- 了解壓力與氨合成過程中氣體總莫耳數減少之間的關係。
- 區分平衡轉化率與有限時間內的轉化率。
- 區分催化劑對反應速率的影響與對平衡的影響。
使用方法
- 1執行預設反應器，並比較實際轉化率與平衡轉化率。
- 2在溫度和進料比不變的情況下提高壓力。
- 3降低溫度，並比較平衡產率提高與達到平衡速度變慢這兩種變化。
- 4加入催化劑，並確認有限時間內的產量增加較快，而平衡轉化率維持不變。
模型
假設
- 進料包含1莫耳N₂，以及依照所選H₂與N₂比例加入的H₂，初始時不含氨。在理想氣體模型中，壓力維持定值。
- 將標準焓視為恆定的 −92.22 千焦、熵視為恆定的 −198.75 焦／開爾文，可近似計算所寫反應的平衡常數。此處忽略熱容量變化和氣體的非理想性。
- 現象學指數弛豫模型會逐漸趨近計算所得的平衡反應進度。阿瑞尼士速率尺度僅供說明，催化劑會使其增至八倍。
- 此裝置不是工業用反應器，也不是安全設計模型。分子樣本用來說明組成；數值物料量嚴格守恆氮原子與氫原子。
在課堂上試試這個實驗
- Q1在這個理想氣體模型中，為什麼壓力越高越有利於生成氨？
- Q2為什麼催化劑能提高有限時間內的轉化率，卻不改變平衡極限？
常見問題
顯示的產率是精確的工業預測值嗎？
不是。理想氣體和熱力學性質恆定的近似用於揭示趨勢，並未考慮高壓和熱容量的重要影響。
催化劑會改變熱力學平衡常數嗎？
不會。它只會改變用於說明的弛豫速率，不會改變計算得出的平衡反應程度。