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為什么氯化氫氣體中氫原子與氯原子在光照條件下就會爆炸?
為什么氯化氫氣體中氫原子與氯原子在光照條件下就會爆炸?
H2+cl2=2HCl(條件:光照)
H2和Cl混合氣體見光爆炸是一種自由基鏈反應(yīng)過程。
Cl2分子中的Cl-Cl鍵很弱,可以在光照條件下打斷Cl2分子解離成2個CL原子:Cl2—hν→2Cl
Cl原子可發(fā)生以下反應(yīng):
Cl+H2→HCl+H
生成的H原子可以反應(yīng):
H+Cl2→HCl+Cl
最后兩種反應(yīng)是自由基反應(yīng),因為它們有非?;钴S的CL和H參與原子自由基很容易,釋放能量,進(jìn)一步促進(jìn)能量釋放Cl2的解離:
Cl2+M→2Cl+M (M惰性分子或器壁)
上述三個反應(yīng)循環(huán)來回,但沒有一個反應(yīng)減少了自由基的數(shù)量(早期自由基濃度低,不太可能相互碰撞),導(dǎo)致反應(yīng)分子迅速轉(zhuǎn)化為大量自由基,產(chǎn)生HCL和釋放能量。
當(dāng)反應(yīng)系統(tǒng)自由基濃度達(dá)到一定水平時,自由基合并過程明顯:
H+H→H2
Cl+Cl→Cl2
H+Cl→HCl
當(dāng)這些高能自由基合并成低能穩(wěn)定分子時,放熱會更加劇烈,反應(yīng)系統(tǒng)的散熱會遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于急劇放熱,導(dǎo)致系統(tǒng)溫度和壓力急劇上升和爆炸。
由于反應(yīng)強(qiáng)烈,釋放熱量多,氣體受熱膨脹快,爆炸需要氣體混合在一起,從而爆炸。但氯氣在氫氣中燃燒,兩者不混合,而且是純氣體,燃燒而不爆炸。
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