6.1氧化物还原的热力学条件1)利用氧势图分析氧化物还原的热力学条件(1)-(2)可得:A,G%()M(s) + MeO,(s) = MO,(s)+ Me(s)(3)Po(MO,) = -RT In K§4,G%(3) = 元o(MO.) - o(Mo.) = RT lnPo,( MeO,)Poa(Meo.)K3Po,(MO.)
6.1 氧化物还原的热力学条件 1) 利用氧势图分析氧化物还原的热力学条件 (1)-(2)可得: )()()()( 2 2 + = + sMesMOsMeOsM θ Δ Gmr )3( (3) θ θ 3 ππΔ 3 22 22 2 2 KlnRT P P G lnRT )MeO(O )MO(O )MeO(O)MO(O)(mr =−= −= )MO(O )MeO(O P P K 22 22 3 = θ
6.1氧化物还原的热力学条件1)利用氧势图分析氧化物还原的热力学条件M(s) + MeO,(s) = MO,(s) + Me(s) Po,(MOo,) = -RT In K4,Gm(3) = o(MO,) -o(MeO.) = RT lnPo,(MeO,)(1)若 △,Gm(3)<0 ,即o(MO,)<o(MeO) ,Po,(MO2)<Po,(MeO,)M(s)还原MeO2(s)。(2)若,Gm(3) >0 ,即o(MO.) >πo(Meo.) , Po,(MO,) > Po,(Meo,)Me (s)还原MO 2(s)°(3)若△,G%(3) = 0, 即π(MO.)= 元o(Meo.), Po,(MO,)= Po( Meo,)反应达到平衡,两条氧势线相交
(1)若 Gmr θ )3( <Δ 0 ,即π MOO 2 < π MeOO 2 )()( , 22 < PP 22 )MeO(O)MO(O M(S)还原MeO2(s)。 0 )3( >Δ θ Gmr )()(MOO 2 MeOO 2 π > π 22 > PP 22 )MeO(O)MO(O )()()()( 2 2 + = + sMesMOsMeOsM 6.1 氧化物还原的热力学条件 1) 利用氧势图分析氧化物还原的热力学条件 θ θ 3 ππΔ 3 22 22 2 2 KlnRT P P G lnRT )MeO(O )MO(O )MeO(O)MO(O)(mr =−= −= (2)若 ,即 , Me(S)还原MO2(s)。 (3)若 )3( =Δ 0,即 , θ Gmr )()(MOO 2 MeOO 2 π = π 22 = PP 22 )MeO(O)MO(O 反应达到平衡,两条氧势线相交
6.1氧化物还原的热力学条件1)利用氧势图分析氧化物还原的热力学条件还原剂的选择要还原MO2(s),需要从其氧势线下面找到对应的元素,当然实际生产还要考虑选择还原剂的成本,以及产量(还原的程度,利用K,计算)。直接还原:固体碳间接还原:CO、H,金属热还原:金属Si、Al等
6.1 氧化物还原的热力学条件 1) 利用氧势图分析氧化物还原的热力学条件 要还原MO2(s),需要从其氧势线下面找到对 应的元素,当然实际生产还要考虑选择还原剂的 成本,以及产量(还原的程度,利用K3θ计算)。 还原剂的选择 直接还原:固体碳 间接还原:CO、H2 金属热还原:金属Si、Al等
6.1氧化物还原的热力学条件2)非标态下氧化物还原的热力学条件非标态还原热力学的意义前面讨论的还原反应的热力学条件是标准状态下还原反应的热力学条件(反应物和生成物都是纯物质,活度为1)。在实际生产中,还原反应都是在非标准态下进行的,被还原的氧化物和还原出来的单质并非纯态,而是处于溶液或与其它化合物形成复杂化合物,因此需要讨论非标态下氧化物还原的热力学条件
6.1 氧化物还原的热力学条件 2)非标态下氧化物还原的热力学条件 前面讨论的还原反应的热力学条件是标准状 态下还原反应的热力学条件(反应物和生成物都 是纯物质,活度为1)。在实际生产中,还原反应 都是在非标准态下进行的,被还原的氧化物和还 原出来的单质并非纯态,而是处于溶液或与其它 化合物形成复杂化合物,因此需要讨论非标态下 氧化物还原的热力学条件。 非标态还原热力学的意义
6.1氧化物还原的热力学条件2)非标态下氧化物还原的热力学条件A,G%()[M]+(MeO,) =(MO,)+[Me]aMo,'aMeA,Gm(0) = A,Gl() + RT ln aMeo,am当△,Gm(3)=0时可求反应的开始还原温度T开。提高反应物M和MeO,的活度、降低产物MO和Me的活度,可降低还原反应的温度T开,相反,则使得还原反应温度提高
6.1 氧化物还原的热力学条件 2)非标态下氧化物还原的热力学条件 当 时可求反应的开始还原温度T开。 ][)()(][ + MeOM 2 = 2 + MeMO θ Δ Gmr )3( MeO M MO Me mr mr aa aa RTGG ⋅ ⋅ +Δ=Δ 2 2 )3( )3( ln θ 0 Gmr )3( =Δ 提高反应物M和MeO2的活度、降低产物MO2 和Me的活度,可降低还原反应的温度T开,相反, 则使得还原反应温度提高