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化学反应是物质发生变化的基本过程。在化学反应中，反应物通过化学键的断裂和重新形成，转化为具有不同性质的生成物。以氢气和氯气反应生成氯化氢为例，氢分子和氯分子中的化学键首先断裂，然后氢原子和氯原子重新结合形成氯化氢分子。这个过程体现了化学反应的本质：原子的重新排列和化学键的重组。
化学反应过程中伴随着能量的变化。反应物要转化为生成物，首先需要克服活化能障碍，达到过渡态。活化能是反应所需的最小能量，决定了反应的难易程度。反应热是反应前后的能量差，当生成物能量低于反应物时为放热反应，反之为吸热反应。能量图清楚地展示了整个反应过程中的能量变化规律。
反应速率由碰撞理论解释。分子间必须发生碰撞才能反应，但不是所有碰撞都有效。有效碰撞需要满足两个条件：碰撞时的动能大于等于活化能，以及分子具有正确的取向。温度升高增加分子运动速度，提高有效碰撞频率；浓度增加使碰撞更频繁；催化剂通过提供新的反应路径降低活化能，从而加快反应速率。
化学平衡是可逆反应的重要概念。当正反应速率等于逆反应速率时，反应达到动态平衡状态。此时各物质的浓度保持恒定，但分子层面的反应仍在进行。平衡常数表达式反映了平衡时各物质浓度的关系。根据勒夏特列原理，当外界条件改变时，平衡会向减弱这种改变的方向移动，这是化学工业中控制反应条件的重要依据。
合成氨反应是化学工业的重要实例，完美体现了化学反应原理的应用。这是一个放热的可逆反应，气体分子数减少。在工业生产中，需要综合考虑反应速率和平衡产率。温度选择400到500摄氏度，既保证足够的反应速率，又不会使平衡过度向左移动。高压有利于提高氨的产率，催化剂降低活化能加快反应。通过科学的条件控制，实现了氨的大规模工业生产。