2-冶金热力学基础.pptVIP

直线的位置（1）位置越低，表明负值越大，在标准状态下所生成的氧化物越稳定，越难被其他元素还原。（1）位置高（2）位置低（3）（2）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。如1673K时，元素Si、Mn、Ca、Al、Mg同时与氧相遇时，最先氧化的是金属Ca,然后依次为Mg、Al、Si、Mn。（3）位置低的元素在标准状态下可以将位置高的氧化物还原。如1600℃时，Mg可以还原SiO2得到液态硅。直线的位置——此原理是金属热还原的理论基础——注意：先氧化是指同样条件，氧化所需的最低氧分压低（4）由于生成CO的直线斜率与其他直线斜率不同，所以CO线将图分成三个区域。在CO线以上的区域，如元素Fe、W、P、Mo、Sn、Ni、Co、As及Cu等的氧化物均可以被C还原，所以在高炉冶炼中，矿石中若含Cu、As等有害元素将进入生铁，给炼钢带来困难。在CO线以下区域，如元素Al、Ba、Mg、Ca以及稀土元素等氧化物不能被C还原，在冶炼中它们以氧化物形式进入炉渣。在中间区域。CO线与其他线相交。当温度高于交点温度时，元素C氧化，即C能将该金属的氧化物还原成金属；低于交点温度时，其他元素氧化。氧化还原转化温度（5）必须注意：埃林汉图原则上只适用于标准状态直接还原与间接还原CO稳定性随温度的变化C+CO2=2CO2.5.3氧势图的应用－氧气标尺设1molO2从1标准大压等温膨胀到压力为Po21、Po2标尺的画法2、Po2标尺与氧化物的分解压的关系（2）在指定氧分压下，可以直接得到金属氧化物的分解平衡温度（1）利用Po2标尺可以直接得到某一温度下金属氧化物的分解压力3、Po2标尺的作用（3）在指定温度与氧分压下，可以直接判定气氛对金属性质的影响a.指定温度下，按照(1)将与T平衡的氧分压PO2平求出b.若PO2平PO2，则氧化物分解。若PO2平PO2，则金属易于氧化。若PO2平PO2时，?G0，则反应向生成金属的方向进行，即氧化物易于分解。若PO2平PO2时，?G0，则反应向生成氧化物的方向进行，即金属易于氧化。对于反应M+O2=MO2证明：思考：利用CO作还原剂和利用H2作还原剂的特点？OC氧化生成CO反应的?fG*－T线的斜率为负。C氧化生成CO2反应的?fG*－T线的斜率约为0。CO氧化生成CO2反应的?fG*－T线的斜率为正。特点对于反应2H2+O2＝2H2O，?fG*－T线的斜率为正，但较一般金属氧化物的?fG*－T线的斜率为小。H2-H2O线与反应2CO＋O2＝2CO2的?fG*-T线相交于1083K（810℃）。高于810℃，H2的还原能力强于CO。作业练习1-4,1-9,1-10,1-11，1-12隔离体系的能量守恒；绝热体系中熵不会减少，在可逆过程中熵的总量不变，不可逆过程中熵增加（反应方向）；温度趋近于0K时，纯凝聚态物质的熵为零。********若上式的?H?为常数，可以得出积分式如下：(2-6)(2-7)其中，B是不定积分常数，A也是常数。上式两边同乘-RT，亦可改变为-RTlnK?=?H?-BRT其中，左边为?G?,右边?H?为常数，用a表示，BR常数用b表示，则得?G?=a-bT化学反应的自由能变与温度的二项式，对一般反应，可以查热力学手册得到。作业练习1-1,1-5本节要点/难点：（1）体系中组元i的吉布斯自由能表达式；（2）化学反应等温方程式（3）等压方程式与二项式2.4冶金热力学计算中标准自由能的计算2.4.0纯物质标准吉布斯自由能SER参考态：元素的稳定单质作为参考态，规定其298.15K时的焓值为0。标准摩尔生成焓：在标准压力Pq下，由稳定单质生成一摩尔化合物时反应的焓的变化值，称为该化合物的标准摩尔生成焓。标准摩尔生成吉布斯自由能：在标准压力Pq下，由稳定单质生成一摩尔化合物时反应的吉布斯自由能的变化值，称为该化合物的标准摩尔生成吉布斯自由能。2.4冶金热力学计算中标准自由能的获得对于任一反应mA+nB=pC+qDCA,p=aA+bAT+cAT2+cA’T-2等压热容:CB,p=aB+bBT+cBT2+cB’T-2CC,p=aC+bCT+cCT2+cC’T-2CD,p=aD+bDT+cDT2+cD’T-2?Cp=?a+?bT+?cT2+?c’T-22.4.1定积分法注意：?a,?b,?c,?c’计算中包含了系数m,n,p,q由吉尔霍夫(Kirchhoff)定律2.4.1定积分法(2-8)在等压P的情况下，有：