05[1]化合物的形成-分解、碳、氫燃燒反應.ppt

1、1,第五章 化合物的形成分解 碳、氫的燃燒反應,化合物形成分解反應的熱力學原理,碳酸鹽的分解反應,燃燒反應的氣相平衡組成計算,4,1,2,3,氧化物的形成分解反應,燃燒反應,5,2,1.1 分解壓及其熱力學方程,1.1.1 分解壓,定義：對于反應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，反應式為： 分解反應的平衡常數(shù)等于分解出的氣體的平衡分壓 （標準壓力數(shù)），稱為化合物的分解壓。,化合物形成分解反應的熱力學原理,1,3,冶金中常見的分解反應： 氧化物分解 碳酸鹽分解 硫化物的分解,4,1.1.2 分解反應的熱力學參數(shù)狀態(tài)圖,5,開始分解溫度: 化學沸騰溫度：,6,溫度,1.1.3

2、 影響分解壓的因素,固相物（反應物或生成物）的相變,7,分散度的影響,8,固相物溶解形成溶體或形成復雜化合物,9,碳酸鹽的分解反應,2,碳酸鈣 碳酸鎂 白云石 碳酸鐵,10,3.1 氧位（氧勢）,3.1.1 定義,體系中氧氣的相對化學位，稱為氧位（氧勢），可以用來比較氧化氣氛的強弱。,計算式：,氧化物的形成分解反應,3,11,3.1.2 氧化物（固態(tài)及液態(tài)）的氧位,在封閉體系中，氧化物形成或分解反應達到平衡時，平衡氣相中氧的氧位即是氧化物的氧位。,12,3.1.3 氣體氧化物的氧位（CO、CO2、H2O(g)）, 對于CO,氧位不僅與CO的生成吉布斯能有關， 還與平衡氣相中CO分壓有關。,13

3、, 對于CO2,14, 對于H2O(g),15,3.2 氧位（勢）圖,定義：氧化物的氧位隨溫度變化的關系圖 稱為氧位(勢)圖。,3.2.1 坐標介紹,16,3.2.2 氧位線的走向,麥克斯威爾關系式：,即：恒溫下熵變與體積變化同符號，體積變化取決于反應前后氣體物質(zhì)的量的變化。,17, 2x/y M (s) + O2= 2/y MxOy (s) 2 H2 + O2 = 2H2O 2CO + O2 = 2CO2,氧位線向右上方傾斜, C + O2 = CO2,氧勢線與橫坐標軸近似平行, 2C + O2 = 2CO,氧位線向右下方傾斜,18,19, 發(fā)生相變時,若MO2發(fā)生相變,若M發(fā)生相變,即：元

4、素發(fā)生相變，相變點后斜率增大； 氧化物發(fā)生相變相變點后斜率變小。,20,即：在一定的氧分壓下氧位線是一條隨溫度變化的直線， 斜率 = nRln10 ， 過O（0，0）點。,PO2標尺：按對數(shù)等分分度。只留O點及分度點。,21,2CO + O2 = 2CO2,這是一簇交于C點的直線, 只作出PCO/PCO2=1的直線， 其余的只保留分度點。,22,23,2H2 + O2 = 2H2O（g）,24,3.3 利用氧位圖進行近似計算,3.3.1 計算氧化物在一定時的標準生成吉布斯能G0,TK溫度線與氧化物氧勢線交點為a， a點的縱坐標即是。,25,3.3.2 計算氧化物在一定溫度TK的分解壓力,26,

5、3.3.3 計算元素的氧化反應在一定溫度及氧分壓下的G,27,3.3.4 計算氧化物被固體碳直接還原的開始溫度,28,3.3.5 計算一定溫度TK下金屬熱還原反應的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的方法。,29,3.3.6 計算在一定溫度TK下，用氣體還原劑 （CO、H2）還原金屬氧化物的平衡氣相成分,30,31,3.3.7 氣相的分壓已知， 計算一定溫度下氣體還原劑還原金屬氧化物的G,連接H（C）點與i點交TK溫度線于j。,32,33,3.4.1 分解壓力及分解反應,3.4 氧化物形成分解的熱力學原理,34,3.4.2 分解特性,逐級轉(zhuǎn)變原則,最低價氧化物有一

6、個存在的最低溫度,35,3.4.3 鐵氧化物分解的優(yōu)勢區(qū)圖,36,3.5 鐵氧狀態(tài)圖,3.5.1 坐標,縱坐標 溫度， 橫坐標氧含量，%O,3.5.2 豎直線,縱坐標線Fe 含氧27.64%純Fe3O4 含氧30.06%純Fe2O3,37,38,3.5.3 兩個固溶體,兩個液溶體, FexO浮士體 Fe3O4在FeO晶體中的固溶體, 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,39,3.5.4 橫線溫度線,3.5.5 各區(qū)穩(wěn)定存在的相,40,4.1 燃燒反應的作用,提供熱量，提供還原劑。,4.2 碳氫氧體系的燃燒反應,燃燒反應,4,41,4.3 C、H2、CO與O2的反應的熱力學特性,4.3.1 熱力學數(shù)據(jù),4.3.2 G 負值很大,4.3.3 K 值很大,4.3.4 溫度對反應的影響,42,4.4 水煤氣反應,4.5 碳的氣化反應,反應的平衡成分容易測量,曲線特點,壓力對曲線的影響,43,4.6 碳與水蒸汽的反應,溫度高于1000以(7)為主； 溫度低于400，以(8)為主。 吸熱反應，發(fā)生在燃燒帶內(nèi)。 反應結(jié)果生成CO、H2氣體還原劑。,44,4.7 CH