实现氧化物与碳酸盐的离解.ppt

冶金原理 实现氧化物和碳酸盐的离解 任务：实现氧化物和碳酸盐的离解 问题： 一、氧化物和碳酸盐的离解条件如何？ 二、如何改变氧化物和碳酸盐的离解条件？ 教学内容 一、 氧化物的离解和金属的氧化 二、 碳酸盐的离解 一、氧化物的离解和金属的氧化 1．氧化物离解-生成反应 通式为： 2Me(s,l)+O2=2MeO(s,l) 2. 离解压PO2 当上述反应中的 Me和MeO均为独立成分，互不形成固熔体时，反应的平衡常数可以写成 Kp=P-1O2 当反应处于平衡时，PO2仅取决于温度，与其它因素无关。式中PO2为反应处于平衡时气相O2的压力，称为氧化物的离解压。 PO2与T的关系式可由ΔG——T关系式导： 由 ΔG0=A+BT,J 而 ΔG0=-RTlnKp=-RTlnpO2=19.15TlngpO2=A+BT 得 logpO2=(A+BT)/19015=A’/T+B’ (2-11) 式（2-11）为离解压与温度的关系式。式中A’、B’为常数，可由氧化物的ΔG0——T关系式中的A、B值求得。 例题 已知反应2Ni(s)+O2=2NiO(s)的ΔG0=-489109.6+197T,求1273K时NiO的离解压。 解 由式（2-11）得： logPO2=(-489109.6+197.07×1273)/19.15×1273=-9.78 pO2=1.67×10-10atm=1.692×10-5Pa 对于离解压的温度关系式（2-11）可用PO2、T为坐标绘制成各氧化物的离解压曲线。由式（2-11）可见，logpO2与1/T成直线关系，图2-4为各种氧化物的离解压（O2）曲线。 根据离解压PO2与T的关系（logPO2=A’+/T+B’）,对特定的，某氧化物在已知ΔG0-T式的条件下，可作出反应平衡图（图2-5）。 由图2-5可见，当温度一定，如T2 时，若体系中氧气（O2）分压比P’O2值高，如P’O2(体系d点)，则反应向减少氧分压即生成MeO的方向进行，直至体系中氧压等于该温度时的离解压P’O2,反应达到平衡 反应达到平衡时，如果降低温度至T1，则原T2温度下的平衡压力P’O2又处于不平衡状态，即P’’O2＞P’O2(T1温度下的离解压)，反应继续向生成氧化物的方向进行，因而当体系中点处于曲线以上区域时，（如体系中d点、b 点），只有MeO是稳定的，故曲线以下区域为MeO的稳定区（用MeO加方框表示）。 相反，如T2时，实际分压为P’’O2(e点)，因P’’O2＜P’’’O2MeO发生离解反应，Me是稳定的，因而曲线以下区域为Me的稳定区(如体系中c点、e 点用Me方框表示)。 以上分析表明，对氧化物离解——生成反应而言，一定温度总是对应于一定离解压，其变化规律符合其离解压——温度关系式，在平衡图上为一条曲线。实际体系中，只有当T和PO2恰好同时处于曲线上（如a点、f点）时，反应才能达到平衡，此时 Me——MeO共存。而在一定温度下（如T2），实际分压比离解压大（d点）或小（e点）则只能有一个凝聚相存在， 即Me氧化为MeO,或MeO离解为Me。在一定O2分压（如P’’’O2）下，温度高于（如c点的T3）或低于（如b点的T1）平衡温度（T2）也只能有一个凝聚相存在。因而，只要根据反应平衡图，选择一定条件，即可控制反应进行的方向、以满足实际冶炼的要求。 （4）、离解——生成反应的温度方程式 由上所述，通过对某个氧化物离解——生成反应平衡图可以了解该化合物在实际条件下反应进行的方向和限度，或控制一定条件使反应按预定方向进行。除用作图法外，还可按离解——生成反应的等温方程式求出反应的ΔG值，从而分析反应的方向。 对氧化物离解——生成反应2Me+O2=2MeO，如Me与MeO均为独立相时，其反应的等温方程式可写成： ΔG=-RTln(1/PO2)+RTln(1/P’O2)=RTlnPO2-RTlnP’O2 (2-12) 式中 ΔG——反应的吉布斯自由能变化； PO2——平衡氧气分压，即离解压； P’O2——实际氧气分压。 一定温度下，实际氧气分压P’O2小于离解压PO2（温度相同时），ΔG等于正值，表明氧化物生成反应不能发生变化，此时发生氧化物的离解反应，反之，当P’O2大于PO2时，氧化物生成反应的ΔG为负值，表明氧化物的生成反应是自动进行过程，直至P’O2等于PO2反应达到平衡。 以上两种方法，即反应的平衡图分析法和等温方程式计算法，均可对氧化物离解——生成反应的实际条件进行热力学分析，两者实质相同，方式不同而已。 例题 要使Cu2O在空气（P’O2=0.21×101325=2127