炼钢原理34氧化物的标准生成吉布斯自由能温度图.pptx

一氧化物的氧势及氧化物的稳定性
1氧化物的稳定性
2氧化物的氧势
1氧化物的稳定性
化合物的相对稳定性可以用化合物的标准生成吉布斯自由能的大小来判断。由于各种氧化物中元素的价数不同,为了互相比较各氧化物的稳定性,故将氧化物的标准生成吉布斯自由能按一摩尔氧,而不是按一摩尔氧化物或一摩尔单质来计算。
2氧化物的氧势
若所有参加反应的物质均在标准态,则:
J•mol-1 (3-26)
—反应的标准平衡氧分压。
称为氧化物的氧势,它表示氧化物中氧逸出的趋势。例如,当气相的氧分压小于氧化物的平衡氧分压时,此氧化物不稳定,将发生分解;反之,氧化物将稳定存在或单质M将继续被氧化成氧化物。
二氧势图
1氧势图定义
2氧势图的说明
3氧势图的应用
4例题
1氧势图定义
式中,*号表示平衡态, 也称为氧化物的分解压力。在平衡状态下,测量气相的氧分压,就可求出。把各种氧化反应的关系式用图形表示,称为氧势图,如图3-3(P33)。氧化反应的,称为该氧化物在某一温度下的氧势。
2氧势图的说明(1)
2氧势图的说明(2)
图3-3中纵坐标为元素和一摩尔氧化合时标准吉布斯自由能的变化,横坐标为温度。每一条线代表一种氧化反应的关系。
,表明氧化物的稳定性随温度的升高而减小;
,表明氧化物的稳定性随温度的升高而增大;
,表明氧化物的稳定性不随温度而改变。
,表明氧化物的稳定性有突变。物质在加热过程中发生相变(熔化、升华、气化)时,要吸收热能( ),因而直线在相变温度出现了转折。
3氧势图的应用(1)
利用氧势图可确定氧化物的基本热力学性质。
(1)氧化物的稳定性如前所述,氧化物在一定温度的稳定性可用表示,它在不同温度的值可直接从图中读出。温度对氧化物的影响可由直线斜率的特性确定。
直线与=0水平线交点的温度是该氧化物在标准态的分解温度。。
(2)在已知温度T和气相氧分压po2 时,确定元素或氧化物的稳定性:
①的负值越大或氧势越小的氧化物,其稳定性就越大,它在图中的直线的位置就越低。
3氧势图的应用(2)
②任一单质与氧化物反应时,反应总是向着小的氧化物生成的方向进行,因为这时反应的<0,所以对于任意的两个氧化物,直线位置低的氧化物中的非氧元素或低价氧化物(如CO)能从直线位置高的氧化物中夺取氧,而将后一氧化物中的非氧元素还原出来。
例如,MnO的直线位于FeO的直线之下,故元素Mn能还原FeO,即:
Mn(s)+FeO(s)= Fe(s)+ MnO(s)
3氧势图的应用(3)
(3) 求氧化物的平衡氧分压
由于,故能由求出氧化物的平衡分压。
如图3-4所示,取温度为Tˊ,氧化物生成反应的线与线交于E。连接OE并延长到轴,所得交点即为此氧化物在温度为Tˊ时的平衡氧分压。
当改变温度为时, 线交线于F,连接OF,交坐标于G,则氧化物在时的分解压=G,这样可求得各种氧化物在指定温度下的分解压。分解压表示氧化物分解趋势的大小,分解压越大,该氧化物越容易分解。