第5章：化合物的形成分解及碳、氢的燃烧反应讲述.ppt

5.2.3 氧势图的应用P354-359及P360的图5-10图解 1）氧化物的稳定性 （1）氧化物?G0－T直线位置，定性说明元素的氧化还原规律。（在标准态下） 直线位置越低，表明?G0负值越大（氧化物氧势小）。在标准态下，氧化物越稳定，越难被其它元素还原； 在同一温度下，若几种元素同时与氧相遇，则位置低的元素最先氧化（炼钢温度下Fe线以上元素不被氧化）； 位置低的元素在标准态下可将位置高的氧化物还原（金属热还原法）； CO线：C万能还原剂。交点温度称为转化温度。 （2）利用标尺判断氧化物在某气相中的稳定性（需指定T、P，非标态） 2M(s)＋O2＝2MO（s） 某温度下当气相中氧势 ? 氧化物的氧势；或者气相中氧分压（指定氧分压）? 平衡氧分压，氧化物可稳定存在。 例题P355 2）指定温度求氧化物分解压（标尺） 氧化物的分解压等于其平衡氧压。 连接“O”点与温度点（线），并延长，得pO2标尺上的读数。 例题P355 3）指定氧分压下求氧化物的分解平衡温度。 连接“O”点与pO2标尺上分压点，与氧化物线的交点温度。 4）给定温度下，直接求出氧化物被CO还原达到平衡时的pCO/pCO2 或体积比、K＝ pCO2/pCO MO（s）＋CO＝M（s）＋CO2 K＝pCO2/pCO 分析：分解为氧势图中的反应 2M(s)+O2＝2MO（s） ?1 2CO＋O2＝2CO2 ?2 当?1＝?2时，对应以上两反应的氧势线相交，反应达到平衡。“C”点发出等pCO/pCO2 比值线。 求法：在氧化物线上指定温度点连接“C”点，并延长至pCO/pCO2 标尺，交点读数即为所求的平衡 pCO/pCO2 比，进而得到平衡常数K。 5）指定pCO/pCO2 比，求出氧 化物被CO还原的温度 在 pCO/pCO2 标尺上找出指定点，将该点与 “C”点连接，连线与氧化物?G0 线的交点，即对应所求还原温度。 MO（s）＋CO＝M（s）＋CO2 2M(s)+O2＝2MO（s） ?1 2CO＋O2＝2CO2 ?2 6）在指定T、 pCO/pCO2条件下，判断气氛性质（或氧化物稳定性） 求出指定温度下氧化物的平衡pCO/pCO2 比，与指定的pCO/pCO2 值比较： M（s）＋CO2＝MO（s）＋CO 上述4）、5）、6）同样适用于pH2/pH2O 标尺的应用。 若前者（分母）大于后者（分子），?G0，正向进行，金属被CO2氧化，氧化物稳定； 若前者小于后者， ?G0，金属氧化物被CO还原，氧化物不稳定。 因此，应先利用“C”点确定平衡pCO/pCO2 比。同4） 图解法：参见P360图5-10 教材P358：例题5-8, 5-9 2Fe(s)+O2=2FeO(s) ΔG = ΔG0 - RTlnpO2 有色冶金中与氧势图类似的内容： 硫化物：硫势图 氯化物：氯势图 5.2.4 氧化物形成－分解的热力学原理 金属，特别是过渡金属元素可有几种价态及相应地有几种氧化物存在。其不同价态的氧化物的氧势服从氧势递增原理： 在任意M－O体系中，相邻氧化物的氧势随含氧量的增加而增加。（可从热力学上严格证明）。高价氧化物的氧势比低价高，氧势大，氧化物不稳定。 例如： 氧势递增： FeO （22.2%）? Fe3O4 （27.6%） ? Fe2O3（30.0%） 酸碱性： 类似还有 V、Ti、Nb、Mn等变价氧化物 根据氧势递增原理，可有以下特点： 氧势递增原理 5.2.4 氧化物形成－分解的热力学原理 根据氧势递增原理，可有以下特点： 1）变价金属氧化物的形成或分解遵循逐级转变原则： 逐级形成： Fe ? FeO ? Fe3O4 ? Fe2O3 逐级分解：与上述方向正好相反 即：高价氧化物 ? 相邻低价氧化物或金属＋O2 2）高价氧化物在金属元素作用下，可被还原为氧势低的相邻低价氧化物； 4Fe2O3（s）＋Fe（s）＝3Fe3O4（s） Fe3O4（s）＋Fe（s）＝