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文檔簡介
第五章化合物的形成-分解碳、氫的燃燒(ránshāo)反應(yīng)化合物形成-分解(fēnjiě)反應(yīng)的熱力學(xué)原理碳酸鹽的分解反應(yīng)燃燒反應(yīng)的氣相平衡組成計(jì)算4123氧化物的形成-分解反應(yīng)燃燒反應(yīng)51精品資料1.1分解(fēnjiě)壓及其熱力學(xué)方程1.1.1分解(fēnjiě)壓●定義:對于反應(yīng)涉及到一種氣體生成物,其余都是純凝聚相物質(zhì)的分解反應(yīng),反應(yīng)式為:
分解反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分解出的氣體的平衡分壓(標(biāo)準(zhǔn)壓力數(shù)),稱為化合物的分解壓?;衔镄纬桑纸夥磻?yīng)的熱力學(xué)原理12精品資料●冶金(yějīn)中常見的分解反應(yīng):
氧化物分解碳酸鹽分解硫化物的分解3精品資料1.1.2分解反應(yīng)(fǎnyìng)的熱力學(xué)參數(shù)狀態(tài)圖4精品資料開始分解溫度:化學(xué)(huàxué)沸騰溫度:5精品資料●溫度(wēndù)1.1.3影響(yǐngxiǎng)分解壓的因素●固相物(反應(yīng)物或生成物)的相變6精品資料●分散度的影響(yǐngxiǎng)7精品資料●固相物溶解形成溶體(rónɡtǐ)或形成復(fù)雜化合物8精品資料碳酸鹽的分解(fēnjiě)反應(yīng)2●碳酸(tànsuān)鈣●碳酸(tànsuān)鎂●白云石●碳酸(tànsuān)鐵9精品資料3.1氧位(氧勢)3.1.1定義(dìngyì)體系中氧氣的相對化學(xué)位,稱為氧位(氧勢),可以用來(yònɡlái)比較氧化氣氛的強(qiáng)弱。計(jì)算式:
氧化物的形成-分解反應(yīng)310精品資料3.1.2氧化物(固態(tài)(gùtài)及液態(tài))的氧位在封閉體系中,氧化物形成(xíngchéng)或分解反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),平衡氣相中氧的氧位即是氧化物的氧位。11精品資料3.1.3氣體(qìtǐ)氧化物的氧位(CO、CO2、H2O(g))⑴對于(duìyú)CO氧位不僅與CO的生成吉布斯能有關(guān),還與平衡氣相中CO分壓有關(guān)。
★12精品資料⑵對于(duìyú)CO2★13精品資料⑶對于(duìyú)H2O(g)★14精品資料3.2氧位(勢)圖定義:氧化物的氧位隨溫度變化的關(guān)系(guānxì)圖稱為氧位(勢)圖。3.2.1坐標(biāo)(zuòbiāo)介紹15精品資料3.2.2氧位線的走向(zǒuxiàng)麥克斯威爾關(guān)系式:即:恒溫下熵變與體積變化(biànhuà)同符號,體積變化(biànhuà)取決于反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量的變化(biànhuà)?!?6精品資料●2x/yM(s)+O2=2/yMxOy(s)
2H2+O2=2H2O2CO+O2=2CO2
氧位線向右上方傾斜(qīngxié)●C+O2=CO2
氧勢線與橫坐標(biāo)軸近似(jìnsì)平行●2C+O2=2CO氧位線向右下方傾斜17精品資料18精品資料●發(fā)生(fāshēng)相變時(shí)若MO2發(fā)生(fāshēng)相變?nèi)鬗發(fā)生相變
即:元素發(fā)生相變,相變點(diǎn)后斜率增大;氧化物發(fā)生相變相變點(diǎn)后斜率變小。
★19精品資料即:在一定的氧分壓下氧位線是一條(yītiáo)隨溫度變化的直線,斜率=nRln10,過O(0,0)點(diǎn)。PO2標(biāo)尺(biāochǐ):按對數(shù)等分分度。只留O點(diǎn)及分度點(diǎn)?!?0精品資料2CO+O2=2CO2
★
這是一簇交于C點(diǎn)的直線,只作出PCO/PCO2=1的直線,其余(qíyú)的只保留分度點(diǎn)。21精品資料22精品資料2H2+O2=2H2O(g)
★
23精品資料3.3利用(lìyòng)氧位圖進(jìn)行近似計(jì)算3.3.1計(jì)算(jìsuàn)氧化物在一定時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯能△G0TK溫度線與氧化物氧勢線交點(diǎn)為a,a點(diǎn)的縱坐標(biāo)即是。24精品資料3.3.2計(jì)算氧化物在一定溫度(wēndù)TK的分解壓力25精品資料3.3.3計(jì)算元素的氧化反應(yīng)在一定(yīdìng)溫度及氧分壓下的△G26精品資料3.3.4計(jì)算(jìsuàn)氧化物被固體碳直接還原的開始溫度27精品資料3.3.5計(jì)算(jìsuàn)一定溫度TK下金屬熱還原反應(yīng)的△G0★★
冶煉中用硅和鋁作還原劑去還原氧化物,制取低碳合金和純金屬(jīnshǔ)的方法。28精品資料3.3.6計(jì)算在一定溫度TK下,用氣體還原劑(CO、H2)還原金屬(jīnshǔ)氧化物的平衡氣相成分★29精品資料30精品資料3.3.7氣相的分壓已知,計(jì)算(jìsuàn)一定溫度下氣體還原劑還原金屬氧化物的△G連接(liánjiē)H(C)點(diǎn)與i點(diǎn)交TK溫度線于j。31精品資料32精品資料3.4.1分解(fēnjiě)壓力及分解(fēnjiě)反應(yīng)3.4氧化物形成(xíngchéng)-分解的熱力學(xué)原理33精品資料3.4.2分解(fēnjiě)特性●逐級轉(zhuǎn)變(zhuǎnbiàn)原則●最低價(jià)氧化物有一個(gè)存在的最低溫度34精品資料3.4.3鐵氧化物分解(fēnjiě)的優(yōu)勢區(qū)圖35精品資料3.5鐵—氧狀態(tài)圖3.5.1坐標(biāo)(zuòbiāo)縱坐標(biāo)—溫度(wēndù),℃橫坐標(biāo)—氧含量,[%O]3.5.2豎直線縱坐標(biāo)線—Fe
含氧27.64%—純Fe3O4含氧30.06%—純Fe2O3
36精品資料37精品資料3.5.3兩個(gè)(liǎnɡɡè)固溶體,兩個(gè)(liǎnɡɡè)液溶體●FexO—浮士體Fe3O4在FeO晶體(jīngtǐ)中的固溶體●Fe3O4固溶體Fe2O3在Fe3O4中的固溶體●L1:溶解有氧的鐵的熔體●L2:液態(tài)的鐵氧化物38精品資料3.5.4橫線-溫度(wēndù)線3.5.5各區(qū)穩(wěn)定(wěndìng)存在的相39精品資料4.1燃燒(ránshāo)反應(yīng)的作用提供(tígōng)熱量,提供(tígōng)還原劑。4.2碳?xì)溲躞w系的燃燒反應(yīng)燃燒反應(yīng)440精品資料4.3C、H2、CO與O2的反應(yīng)(fǎnyìng)的熱力學(xué)特性4.3.1熱力學(xué)數(shù)據(jù)(shùjù)4.3.2△G○負(fù)值很大4.3.3K值很大4.3.4溫度對反應(yīng)的影響41精品資料4.4水煤氣反應(yīng)(fǎnyìng)4.5碳的氣化(qìhuà)反應(yīng)●反應(yīng)的平衡成分容易測量
●曲線特點(diǎn)
●壓力對曲線的影響
42精品資料4.6碳與水蒸汽的反應(yīng)(fǎnyìng)溫度(wēndù)高于1000℃以(7)為主;溫度(wēndù)低于400℃,以(8)為主。吸熱反應(yīng),發(fā)生在燃燒帶內(nèi)。反應(yīng)結(jié)果生成CO、H2氣體還原劑。43精品資料4.7
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