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时间：2019-03-05
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1、第 卷第期延安大学学报自然科学版 年月 ! 图及其在金属制取中的应用张谋真 "刘启瑞"郭力民 "张东瑜"严彦彬#"曹振恒 "郭延红 延安大学化学与化工系"陕西延安$ %延炼实业集团公司"陕西延安$$&%#铜川教育学院陕西铜川$$摘要’说明了金属氧化物热力学稳定性与其生成反应的标准自由
2、能变化之间的关系"分析了 图的热力学意义"讨论了金属还原反应的自发性"说明了选择不同金属氧化物的还原剂的热力学依据关键词’金属%还原%自由能变化% 图中图分类号’(& 文献标识码’)文章编号’ &*+*,#*大多数金属在自然界都以阳离子形式存在"获得这些金属的基本方法是使这些金属离子获得电子还原为金属单质可以通过讨论金属氧化物的还原来说明金属化合物还原的一般热力学研究方法"一般文献用氧化物的自由能图来分析"该图称为 艾林汉图但文献中常直接应用该图来说明问题- .&/"而对该图的热
3、力学依据和意义分析较少本文着重对该图作热力学分析"以便对金属氧化物的还原过程获得更深入的了解设温度为01时由稳定金属或某些非金属2和氧气(合成 摩尔金属或某些非金属氧化物2(的方程式为’23( 2( 反应的标准熵变化为4566和4862("反应的标准自由能变化和焓变化分别为472(2("为氧化物2(的标准生成自由能和标准生成焓消耗 摩尔(生成氧化物2(的方程式和状态函数变化量4766和456可2(9482(2(以由反应 各项同时乘以得到’23(
4、2(666666472(:472("482(:482("452(:452(;可见"反应 与反应的状态函数变化量之间存在倍的关系 金属氧化物的稳定性!收稿万方数据日期’ * *,作者简介’张谋真 ."男"陕西神木人"副教授1$延安大学学报自然科学版第 卷金属氧化物的稳定性可以用 或 的大小来衡量金属氧化物的 或 值越大反应或逆向进行的趋势越大氧化物的热力学稳定性越小越易还原为金属单质金属氧化物的
5、或 值越小反应或逆向进行的趋势越小氧化物热力学稳定性越大越难还原为金属单质图对热力学温度所绘制图是反应不是反应的标准自由能变化 的 曲线图根据热力学有下列关系 在 式中 和 和 为常数一般随温度变化很小假定 则 对作图可 仅是的函数用 以得到一条直线直线斜率!
6、 截距" #如对于反应$&&% & ’()# & %%%%*+’()#,’ &*++’()#据此可以给出图中&%对应%的那条直线同理可得其它氧化物的 线见图这种图称为图图中直线位置越高某温度时对应的 越大氧化物的热力学稳定性越小在图中直线的斜率! - - 对金属而言 和 数值较小并且相接近 主要由
7、决定所以对--于不同的金属 都相差不大斜率!值相近它们的 线基本上是平行的反应中消耗了气态物质体系的混乱程度下降 为负值而斜率为正值直线向上倾斜表明随着温度的升高 值增大氧化物的稳定性减小易于被还原为金属这就是为什么金属冶炼多数在高温下进行的原因如果在温度变化过程中反应中的反应物或产物发生熔化.气化或相转变则会使反应的 发生较大变化直线的斜率! 就变化了直线就相应地产生转折碳同氧气的反应有两种可能的情况/-
8、 /%/- /$在反应%中反应物和产物中的气体摩尔数相同而固体的熵值很小反应的熵变 /几乎同温度无关 ***%’()#,’ *
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