下面列出按这种定义列出的一些元素的氧化物的生成焓负值 由大到小的顺序排布(1O2,kJmol一): Ca Mg Li Al Ba Si B Na Cr Zn -1272-1204-1192-1118 -1116 -911 -848-832 -752 -696 Mn Fe C Hg Ag N CI N (Mn2O)(FeO)(CO) N,O)(CIO) NO) -694 -534-222 -181.4-61.2-17.2+160.6 +180.6 由表中数据可见:位于前方的多为强正电性的金属,它们的 氧化物具有较大的生成焓负值,最为稳定;位于后面的元素的氧 化物的生成焓负值不断减少,其稳定性减小,CL,O、NO等氧化物 的生成焓已为正值,更不稳定。实际上,后面的几个元素已成为 负电性较大的非金属了。 A1、S常被用来作为还原剂将金属从其氧化物中还原出来, 这时A1、S自身便成为氧化物。还原出金属的能力的大小,反应 了生成氧化物的倾向的实质,或换句话说,是这些氧化物的稳定 性的体现
由表中数据可见:位于前方的多为强正电性的金属,它们的 氧化物具有较大的生成焓负值,最为稳定;位于后面的元素的氧 化物的生成焓负值不断减少,其稳定性减小,Cl2O、NO等氧化物 的生成焓已为正值,更不稳定。实际上,后面的几个元素已成为 负电性较大的非金属了。 Al、Si常被用来作为还原剂将金属从其氧化物中还原出来, 这时Al、Si自身便成为氧化物。还原出金属的能力的大小,反应 了生成氧化物的倾向的实质,或换句话说,是这些氧化物的稳定 性的体现。 下面列出按这种定义列出的一些元素的氧化物的生成焓负值 由大到小的顺序排布(1O2,kJ·mol-1 ): Ca Mg Li Al Ba Si B Na Cr Zn -1272 -1204 -1192 -1118 -1116 -911 -848 -832 -752 -696 Mn Fe C Hg Ag N Cl N (Mn3O4 ) (FeO) (CO) (N2O5 ) (Cl2O) (NO) -694 -534 -222 -181.4 -61.2 -17.2 +160.6 +180.6
下面是A1还原C的过程的热力学分析 已知+0,=,0,△H《3,0,)=-1118 J-mol-1① 含Cr+0,=号C,0,△Ht30,0)=-752Jmol1② ①-( 有A+3Cr,0,=Cr+A, △Hme=-366 kJmol-1 或2A1+Cr,03=2Cr+A103 △Hm=-549 kJmoli-1 由①和②式见,A1的亲氧性大于Cr,故还原结果焓值降低, 反应释放出能量。从稳定性小的Cr,O3转变成了稳定性大的AL,O3, 是一个自发过程。作进一步的分析,发现上述比较实质上是比较 不同氧化物的稳定性,联系前面的顺序表, Al Cr 得到这样的结论:即位于前面的元素可将后 -1118 -752 面的元素从其氧化物中还原出来。这就是还原反应的方向
下面是Al还原Cr的过程的热力学分析 已知 Al+O2 = Al2O3 △fHm θ ( Al2O3 )=-1118 kJ·mol-1 ① Cr+O2 = Cr2O3 △fHm θ ( Cr2O3 )=-752 kJ·mol-1 ② ①-② 有 Al+ Cr2O3 = Cr+ Al2O3 △rHm θ=-366 kJ·mol-1 或 2Al+Cr2O3 =2Cr+Al2O3 △rHm θ=-549 kJ·mol-1 由①和②式见,Al的亲氧性大于Cr,故还原结果焓值降低, 反应释放出能量。从稳定性小的Cr2O3转变成了稳定性大的Al2O3, 是一个自发过程。作进一步的分析,发现上述比较实质上是比较 不同氧化物的稳定性,联系前面的顺序表, Al Cr 得到这样的结论:即位于前面的元素可将后 -1118 -752 面的元素从其氧化物中还原出来。这就是还原反应的方向。 4 3 2 3 2 3 4 3 2 3 2 3 4 3 4 3 2 3 2 3
2氧化物的生成自由能与还原反应的方向 由吉布斯方程 △G=△H-T△S9 可见,只要△S0,△G就会随温度而变化,假定△H和△S都 不随温度而改变,则吉布斯自由能相当于一个二元一次直线方程 y=a+bx,因此,若将△G对T作图,便可能得到一条直线,直 线的斜率为一△S,截距为△H。 在前面由单质生成A1或C的氧化物的反应的过程中,消耗了 O,气体的摩尔数减少,△$<0,因而直线的斜率为正。随着温 度升高,△G增大(或负值减小),氧化物稳定性减小,而且这类 反应已规定为消耗1O,为标准,故不同的反应的△S比较接近, 表现为直线的斜率几乎相同
由吉布斯方程 △Gθ=△Hθ-T△S θ 可见,只要△S θ≠0,△Gθ就会随温度而变化,假定△Hθ和△S θ都 不随温度而改变,则吉布斯自由能相当于一个二元一次直线方程 y=a+bx,因此,若将△Gθ对T作图,便可能得到一条直线,直 线的斜率为-△S θ ,截距为△Hθ 。 在前面由单质生成Al或Cr的氧化物的反应的过程中,消耗了 O2,气体的摩尔数减少,△S θ<0,因而直线的斜率为正。随着温 度升高,△Gθ增大(或负值减小),氧化物稳定性减小,而且这类 反应已规定为消耗1O2为标准,故不同的反应的△S θ比较接近, 表现为直线的斜率几乎相同。 2 氧化物的生成自由能与还原反应的方向