金屬氧化物熱還原反應(yīng)實(shí)驗(yàn)條件的啟示

1、.金屬氧化物熱復(fù)原反響實(shí)驗(yàn)條件的啟示金屬氧化物熱復(fù)原反響指的是金屬氧化物如Fe2O3、CuO等在加熱或者更高的溫度條件下，用一些復(fù)原劑將氧化物中的金屬元素以單質(zhì)形式復(fù)原出來(lái)的反響。 這一類型的反響眾多，也是目前剛剛接觸化學(xué)這門自然學(xué)科的初中生必須掌握的反響。但在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)生在書(shū)寫這一類反響時(shí)很容易將反響條件弄混淆。綜合分析后，不難發(fā)現(xiàn)比方同一種金屬氧化物在不同的復(fù)原劑作用下或者同一種復(fù)原劑復(fù)原不同的金屬氧化物均會(huì)出現(xiàn)不同實(shí)驗(yàn)條件，如“加熱、“高溫終究是什么原因致使反響條件出現(xiàn)如此復(fù)雜的情況？ 筆者也曾讀過(guò)許多化學(xué)期刊中有關(guān)這一類反響的實(shí)驗(yàn)探究型論文，論文中很少出現(xiàn)專門針對(duì)這類

2、反響條件多樣化進(jìn)展的分析。所以便借此時(shí)機(jī)，來(lái)談?wù)勎覀€(gè)人對(duì)此類反響的一些不成熟的看法，希望與廣闊同仁一起討論，一起學(xué)習(xí)。 就以CuO和Fe2O3的復(fù)原為例?，F(xiàn)行的初中化學(xué)教材中出現(xiàn)的反響方程式有這幾個(gè)： 2CuO+C2Cu+CO2↑； CuO+H2Cu+H2O； CuO+COCu+CO2； 2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑； Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2。 尤其是反響是中學(xué)化學(xué)教材中固相反響的典型代表，因該反響的成功率低而被廣泛議論和改進(jìn)；反響那么比其他反響易于進(jìn)展且現(xiàn)象明顯；反響作為一個(gè)補(bǔ)充CO復(fù)原性的方程式出如今教材中。 根據(jù)金屬氧化物在低于1

3、800K溫度下在復(fù)原順序，CaMgAlCSiH2CO，可以看出H2的復(fù)原才能介于C和CO之間，但H2不同于金屬，它的優(yōu)點(diǎn)是反響生成物之一是水蒸氣，它能隨時(shí)由反響區(qū)內(nèi)移去，有利于反響向正方向挪動(dòng)，且產(chǎn)物較純潔。 復(fù)原劑的化學(xué)活動(dòng)性由被復(fù)原的氧化物與復(fù)原后所得氧化物的熱力學(xué)性質(zhì)所決定。各元素與氧發(fā)生反響，生成氧化物的特點(diǎn)是絕大部分反響的結(jié)果多為放出熱量，放出的熱量愈大，那么生成的氧化物愈穩(wěn)定。在平衡體系MmOn+ nH2mM+nH2O，H2Og的生成熱241818kJ/mol遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)CuO 的生成熱1568 kJ/mol，所以CuO較易于H2所復(fù)原，一般酒精燈加熱就可使反響順利進(jìn)展 1 。雖然C的

4、復(fù)原才能強(qiáng)于H2，但固體復(fù)原劑與氧化物的充分接觸程度畢竟沒(méi)有固體與氣體復(fù)原劑那么好，自然反響溫度就比前者要高。 Fe2O3的生成熱82425 kJ/mol比CuO 的生成熱大，說(shuō)明Fe2O3較CuO更加穩(wěn)定，要想從Fe2O3中將單質(zhì)復(fù)原Fe出來(lái)就相比照較困難。反響是一個(gè)老師演示實(shí)驗(yàn)，CO復(fù)原Fe2O3需在550以上的高溫下進(jìn)展，所以最好要用酒精噴燈或三芯酒精燈，F(xiàn)e2O3粉末要鋪得薄而且要均勻。有純潔而均勻的CO氣流，并保持反響時(shí)較高的溫度。在溫度不夠高的情況下，生成的Fe3O4會(huì)干擾生成Fe的目測(cè)檢驗(yàn)，所以見(jiàn)到硬質(zhì)玻璃管內(nèi)的物質(zhì)變黑以后，證明開(kāi)場(chǎng)發(fā)生反響，為保證復(fù)原鐵的生成，需要繼續(xù)加熱升溫

5、幾分鐘，整個(gè)復(fù)原過(guò)程如下： 但有時(shí)，某些金屬氧化物熱復(fù)原反響卻很容易進(jìn)展。如氧化汞僅只在加熱條件下就能產(chǎn)生汞單質(zhì)?；瘜W(xué)方程式：2HgO2Hg+ O2↑。根據(jù)金屬元素的活動(dòng)性順序，Hg是活動(dòng)性較弱的金屬之一，單質(zhì)的化學(xué)活動(dòng)性越弱，那么相應(yīng)氧化物的穩(wěn)定性就越差，即很容易從化合物轉(zhuǎn)化物成單質(zhì)，所以HgO生成單質(zhì)Hg不僅不需要復(fù)原劑，且只需要加熱即可完成反響。而活潑金屬鉀、鈣、鈉的氧化物K2O、CaO、Na2O就很難用復(fù)原劑復(fù)原出其金屬單質(zhì)。 由上述討論可以得到一種觀點(diǎn)：熱復(fù)原反響的產(chǎn)物都是相對(duì)而言穩(wěn)定的附：因?yàn)槭鞘軣?，由環(huán)境對(duì)體系供給能量，所以相對(duì)而言動(dòng)力學(xué)因素降為次要因素，即可根據(jù)熱力學(xué)判斷反響的產(chǎn)物。 深化理解個(gè)別性質(zhì)特殊性是認(rèn)識(shí)事物的根底，而比照有助于更深化理解其特殊性及通性。只是在占有了一定量事實(shí)