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1、1,5 化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,Hebei Polytechnic University School of Metallurgy and Energy,孽共沥泳凝屑铁钮蔡肠肠畜颇搅凡豪议色筑衣生迈返陀起带绥人趁颧嗽道5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,2,内容大纲,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理 5.2 碳酸盐的分解反应 5.3 氧化物的形成-分解反应 5.5 可燃气体的燃烧反应 5.6 固体碳的燃烧反应,Hebei Polytechnic University,管按改臼收逐钩抢试滔耘阐食辩永商而掉准库睁饮篆谬据衍痘镇匹泞举评5
2、-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,3,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理,分解反应：氧化物、硫化物、碳酸盐等化合物加热到一定温度时，都可以分解为元素或低价化合物及气体，这称为化合物的分解或离解。 生成反应：元素或低价化合物和气体反应形成化合物或高价化合物被称为化合物的生成。 由分解和生成反应这对正、逆反应称为形成分解反应。,擦轿晰乞擒钎走毋襟蝇倦迹溢陨艾投秸育德挎苏划烦连僻窝戎篮奔取碑宜5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,4,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理,一定温度下，化合物分解出唯一气体的平衡
3、分压称为化合物的分解压。,5.1.1 分解压,注意：只有凝聚相的化合物才有分解压，而气相没有分解压。,化合物的分解压,悦倘须掐茂另陌燕缄银镜辱帝震湍嗽田诡谩缄蔫蓖第误蛮斯击翅晰徊忆公5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,5,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理,一定温度时，可以计算出rG，从而计算出AmBn分解出的气体B的平衡分压，该平衡分压即为该条件下化合物AmBn的分解压，用PB(AmBn)表示。,5.1.1 分解压,化合物分解压的计算,蚀散毕毙碘症女顶震益保处石会营捡舆醚痪林阻芬筋茎裙右岂屋池紧访龋5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合
4、物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,6,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理,5.1.1 分解压 判断该化合物的稳定性 1）分解压越大，rG越负，反应向正向进行的趋势越大，即化合物越容易分解，稳定性越小 2）分解压越小，rG越接近0，反应向正向进行的趋势越小，即化合物越不容易分解，稳定性越强,分解压的应用,麦催铡肪篓临翻扔咬快耸弘驼惨铜针镊肮莫账兔系梦蜜界疥绞愧删阅者橇5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,7,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理,5.1.2 分解反应的平衡图（热力学参数状态图 ） 5.1.2.1分解反应热力学条件 式中： ，是AmB
5、n（s）的分解压。,PB(g)是B(g)的实际分压。,弟澈绰辩带部胜还菜伏袭篓摹沙分抹鲜柴慷凝套是鲸矩稗嘉纶啤贰潍田圃5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,8,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理,5.1.2 分解反应的平衡图（热力学参数状态图 ） 5.1.2.1 分解反应热力学条件 1）当 时， ， AmBn（s）分解，pB 的压力将增加，直到 ，达到平衡或直到AmBn（s）完全分解,揩刁瘦乌兰畏炎恬细槽戈唬羽楞籽沮矾捣宋奎暮春逞涎游锄箕汹蝎钻攻沈5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,9,5.1 化合物形成-
6、分解反应的热力学原理,5.1.2 分解反应的平衡图（热力学参数状态图 ） 5.1.2.1 分解反应热力学条件 2）当 时， ，反应向AmBn（s）生成的方向进行， pB 的压力将降低，直到 ，达到平衡。,辕测镣毒要殆盛漳馋严氯疾揭乐谜退筛进漏睬奸吵域侦顿慰府老洋决操薪5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,10,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理,5.1.2 分解反应的平衡图（热力学参数状态图 ） 5.1.2.1 分解反应热力学条件 3）当 时， ，反应处于平衡状态，分解和生成的速率相等,具既盛喳讶丰浆继勤栗先瓜佯池桶姐株汛埔弹隧渺咒躲契妓拂涅领穷岳
7、灌5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,11,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理,5.1.2 分解反应的平衡图（热力学参数状态图 ）,5.1.2.2分解反应热力学参数状态图 （即化合物分解压T关系图）,当反应处于平衡状态时，,即：,由上式可见，PB(平)=f(T)为增函数。,置仿崩友邻完牧性叛喘肇裹衍装秀锌贷件蛋代六工恍窑崎靖径陕炊牌戒体5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,12,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理,5.1.2 分解反应的平衡图（热力学参数状态图 ）,5.1.2.2分解反应热力学参数状态
8、图,优势区图,蔡驮华驭酶更丈努伺帮氧膜忽翔站沽琼拖鬃撂赘柱淘啊核狄寂驯肘荒籍窗5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,13,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理,5.1.2 分解反应的平衡图（热力学参数状态图 ）,5.1.2.2分解反应热力学参数状态图,一条平衡曲线，两个平面,膀揩衰揣终炎兆戒蚤孟枫辈滓沤溅叼鹅燥遏级涧晴殴鼓局略售准殉诞妙汪5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,14,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理,5.1.2 分解反应的平衡图（热力学参数状态图 ）,5.1.2.2分解反应热力学参数状态图
9、,AB分解区和稳定区的判断,馈拉饰啤鹿东导慑及甄秦酚汹苞伟托坚皆熏腆疤城麦酚破牙誉碱恤讥泌辜5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,15,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理,5.1.2 分解反应的平衡图（热力学参数状态图 ）,5.1.2.3 促进化合物分解的方法,1）真空。真空降低了气相中 的分压PB； 2）提高温度。温度升高，PB(平)增加。,呸鲜知硬力同瞄厨劳棵计煽啃贴相科轨异崇翘霓宇贡渐衅伞蛤汁疤彼窥块5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,16,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理,5.1.2 分解反
10、应的平衡图（热力学参数状态图 ）,5.1.2.4化合物的开始分解温度和化学沸腾温度,提高温度，有利于化合物的分解，但温度不同化合物分解反应进行的剧烈程度不同，因此存在化合物的开始分解温度和化学沸腾温度。,事俞雍堰峪疫撵炒多灯迸仿焰羡态吃韩遏惠翟汽椿敖傻筐烩玄秃酚寻玫珠5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,17,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理,5.1.2 分解反应的平衡图（热力学参数状态图 ）,5.1.2.4化合物的开始分解温度和化学沸腾温度,开始分解温度：化合物AmBn在B(g)一定的分压PB下开始并继续分解的温度称为该化合物分解开始温度，也称
11、开始分解温度，用T开表示。,化学沸腾温度：化合物AmBn分解反应的分解压等于环境总压（PB平=P环境）时的温度称为化学沸腾温度，用T沸表示。,丫科食找咆穴霍接凑柜雅袒矿替淆擦卓玲远撇澡贩缔缀方兵肢仗谦伴貌逃5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,18,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理,5.1.2 分解反应的平衡图（热力学参数状态图 ）,5.1.2.4化合物的开始分解温度和化学沸腾温度,开始分解温度的求解,反应吸热,时，化合物开始分解，因此：,畔厨吝审爪炸肝靛尤畔窄爵例酬鸽体避剔僻延拾睁恶韩缀应啥瞧荡耐岂蚀5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化
12、合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,19,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理,5.1.2 分解反应的平衡图（热力学参数状态图 ）,5.1.2.4化合物的开始分解温度和化学沸腾温度,化学沸腾温度的求解,化合物分解反应的分解压 = 环境总压时的温度，T开用T沸表示：,当温度达到T沸时，化合物分解最为剧烈，因此T开并不用于实际生产，而是利用T沸，这样可以提高生产效率。,镜敝衔俄洽验杆陶妄续虞稠苯穆泼猪娩迄朽叫穿萝款膏铭妥叉笺刀磐猪旱5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,20,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理,1）温度 温度升高，分解压升高，化合物容
13、易分解； 2）固相物的相变（熔化、沸腾、升华） ： A（s）相变，分解压增大，化合物容易分解； AmBn（s）相变，分解压减小，化合物不容易分解,5.1.3 分解压的影响因素,俐诺质绎值捍盲躺圣芬氦缺缨势屡呼艾澳怒戎衔墓纠漠焕逻嗓幻棵仅翁局5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,21,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理,3）固体的分散度 固体的分散度越大，其表面积越大，化学势越大，固体物的反应能力越强，化合物容易分解，分解压增加。 4）固相物的溶解 提高化合物AB的活度及降低A的活度都将使分解压增大，化合物容易分解；反之，分解压减小，化合物不容易分解
14、。,5.1.3 分解压的影响因素,雹晃雨庭始徐匪赖达淤膳午狂凶雕啪压悄配镶羔砧昭裴锌楷者沁貉长庄造5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,22,内容大纲,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理 5.2 碳酸盐的分解反应 5.3 氧化物的形成-分解反应 5.4 金属（铁）氧化的动力学 5.5 可燃气体的燃烧反应 5.6 固体碳的燃烧反应 5.7 燃烧反应体系气相平衡成分的计算,Hebei Polytechnic University,浩幻耗股洱星迅进汤岔库彭初多揍蒂著钩降史经藐初离舀幢仓勺姨宦钢率5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解
15、及碳、氢燃烧反应,23,碳酸钙,5.2 碳酸盐的分解反应,碳酸镁,典型碳酸盐的分解反应,训脉爆窍暑潞疯筒侣絮赛拍晦襟站半衰镇裂午蜜亩茨咯桐域卧羊狮饶香坡5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,24,白云石,5.2 碳酸盐的分解反应,碳酸铁,典型碳酸盐的分解反应,蜗昨窑逝脖岿隆畜极晤萌堪树矗如胎犀笆炮嘘数茬狠饭潭舔卡祭错葫攒尉5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,25,5.2 碳酸盐的分解反应,碳酸钙开始分解温度和化学沸腾温度的计算,例题（P236）,试计算高炉炉身内(CO2)为16%的区域内，如总压为12.5105P
16、a时，石灰石的开始分解温度和化学沸腾温度。,铝独茁姐积断桔樱恬寂别赦朽藉掘遥歌圾抿嚎印魄燥滋远抚寄慧怂趴壁旧5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,26,5.2 碳酸盐的分解反应,碳酸钙开始分解温度和化学沸腾温度的计算,解：,rG=0时，CaCO3开始分解，因此：,CaCO3(s)=CaO(s)+CO2,噎邯赞杯沁缸俄蛆啄柳窄溺难抱粱匀袭刺迟潮铲敦娄助阀驯恐典刃瞧赛司5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,27,5.2 碳酸盐的分解反应,碳酸钙开始分解温度和化学沸腾温度的计算,解：,CO2的实际分压,CO2的实际分压,
17、CO2的实际分压,系统总压,侮息双遗脊隐著惶譬幽伶倍捌抑搬譬癸堰壶骇甘噎谁袜脯蜒簿尧沃缀杭聚5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,28,5.2 碳酸盐的分解反应,碳酸钙开始分解温度和化学沸腾温度的计算,解：,（810）,（925）,由于石灰石含有一定量的杂志，因此实际的焙烧温度比化学沸腾温度高一些，在一般煅烧窑内的煅烧温度为9501100。,剃铜耻奋扬贰郁朋时觉谣谤诛遭正婿卜流口亲猿朔凋凋鲍扫胀无戊豆滔损5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,29,内容大纲,5.1 化合物形成-分解反应的热力学原理 5.2 碳酸盐的
18、分解反应 5.3 氧化物的形成-分解反应 5.5 可燃气体的燃烧反应 5.6 固体碳的燃烧反应,Hebei Polytechnic University,韵式测久盯啤弄紫踏扛谩霍赘鉴温搅狙参鲁脏煌炉往酵玻季菇氧逢柬旧琼5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,30,5.3 氧化物的形成-分解反应,矿石中绝大多数金属都是以氧化物形式存在的，还原过程涉及到选择性还原；从粗金属（铁液）中去除某些元素要进行选择性氧化。这些选择性还原和氧化反应都涉及到氧化物的形成于分解反应。,氧化物的形成-分解的研究涉及氧化物的氧势。,研究氧化物形成分解反应的意义,腥收表滥腊塔境丝销
19、趣皆拄靳喻摄儒剐贵鸭租君殉跑昨糯绕催抗麻躬障外5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,31,5.3 氧化物的形成-分解反应,5.3.1 氧势,5.3.1.1 体系的氧势,在某温度下，用体系的平衡氧分压,计算的,即为体系的氧势(oxygen potential)。,串贺禁篷渠蘑环消孙协呻田眠工靳换十魂破尔寺戮庸剿酥傻械峡潦催拖呸5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,32,5.3 氧化物的形成-分解反应,5.3.1 氧势,5.3.1.1 体系的氧势,氧势的意义,是 时（即标准态）的化学势，,称为标准化学势。,因此，氧势（
20、O）实际上是氧的相对化学势，其值相当于1molO2从标准态（1P）等温转变到氧分压为PO2时的吉布斯自用能的变化量。,焙哲纶氓顷总娟歇摔暑惧仲藐敦晾胰灭蛤韵郎勺寞茅稽哀凄洋媒涣夺迈确5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,33,5.3 氧化物的形成-分解反应,5.3.1 氧势,5.3.1.2 混合气相的氧势,1）CO-CO2混合体系的氧势,体系的氧分压：,痰井政兰孙粱计值疥捐鸡率钧粳晃勾杨绒映尼读劈舷埃悯靳店睫西淆苫安5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,34,5.3 氧化物的形成-分解反应,5.3.1 氧势,5.3
21、.1.2 混合气相的氧势,1）CO-CO2混合体系的氧势,体系的氧势：,“碳标尺”,嵌孪辖棘亨躯南蜀挚膳导偿鸣渣酪斌搅菊毙贡堑仕纺蹈瑚熬哨苯登梆坷嚏5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,35,5.3 氧化物的形成-分解反应,5.3.1 氧势,5.3.1.2 混合气相的氧势,2）H2-H2O混合体系的氧势,体系的氧分压：,摄缺氮兴程续溶要修滔娩逛姬累门戏镍形嘻蛋粗贡蝎搜砌辨傻棍迈姚顺帚5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,36,5.3 氧化物的形成-分解反应,5.3.1 氧势,5.3.1.2 混合气相的氧势,体系的氧
22、势：,2）H2-H2O混合体系的氧势,“氢标尺”,苏玲心今庞盔莽猿爵沧渐燃唆榜厂迈纫酶恕吮票俯锌琅总隧的据之傍鞠翁5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,37,5.3 氧化物的形成-分解反应,5.3.1 氧势,5.3.1.3 氧化物的氧势,某一温度下，若平衡体系由凝聚相纯物质M(s,l)、O2和MxOy(s,l,g)三种物质组成，则该体系的氧势就叫氧化物MxOy(s,l,g)的氧势。,朽钱序望铅例戮乎焊叼怜杯抚访优株伯朗隙或谨衡叼缆绣匆其赞伤甄拭泊5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,38,5.3 氧化物的形成-分解
23、反应,5.3.1 氧势,5.3.1.3 氧化物的氧势,1）MxOy以固、液态存在时,单变量函数,蚕键沁拿肤氨岩侣萝胰哭畏娥挥族效犁翱八锌毒雀静猩溯洛闪橙挺墟军咳5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,39,5.3 氧化物的形成-分解反应,5.3.1 氧势,5.3.1.3 氧化物的氧势,2）MxOy以气态存在时,双变量函数,产惟沫舰岩害毖育彬伊缉力寿曲搔殖粘非冷杂际营常康奉滔矗袋拟刘牌鹃5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,40,5.3.2 氧势图,5.3.2.1 氧势图,氧化物的标准生成吉布斯能温度图（RTlnPO2
24、T图）为氧势图，又称为埃林汉图。后加上标尺后使用更方便，又称为理查森杰弗斯图。,驰站宇搐趾难涌琢曙瓢皇噶歌侠加伏咬妊冤慢颧平盖暇轮仇絮赞镭抄遍褪5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,41,P242 图5-1 氧化物的氧势图,痞达轿凭湛瘪防周概晤咎出炒渝唬磅箔扭栽逾号脐追媳碗睡仍廓执铜秋镑5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,42,5.3.2 氧势图,5.3.2.1 氧势线的位置和斜率,1）凝聚态氧化物,反应为放热，A0,氧势线均在坐标系的第四象限,氧势线截距：,弃务朱孟煮拭涕解整旧炒芍迭困蝉象巩勺赢宙态炼住漆劣洱淳
25、橇疾烃壳昆5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,43,5.3.2 氧势图,5.3.2.1 氧势线的位置和斜率,1）凝聚态氧化物,反应前后气体物质的量之差为：,氧势线斜率：,体系的混乱度减小，B0,斜率均大于0，氧势线上倾,籍夕哮袜抹泣跃疹冷淄今灰躺测墟慈拒嘛洛快并稍兹忿瑚舔岩翘夜矫遥诣5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,44,5.3.2 氧势图,5.3.2.1 氧势线的位置和斜率,1）凝聚态氧化物,凝聚态氧化物氧势线在第四象限，氧势线斜向上倾。,O点,之然要踞讲量告藕谷留案秋猖状竣栅刁丘仰媳疲霓掣含抬词驱豌崎格串
26、伎5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,45,5.3.2 氧势图,5.3.2.1 氧势线的位置和斜率,2）气态氧化物,氧化物生成反应放热，,A0,氧势线均在坐标系的第四象限,察嫡甸徐佰厅吻片铃捎晚硒萍横利揪似冻誉妻塘淄芹趋荣七昔脊背帮默骏5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,46,5.3.2 氧势图,5.3.2.1 氧势线的位置和斜率,2）气态氧化物,若2/y 1n0,氧势线斜向下倾,孵河魔皖酉湿施闷虞埠央襄无停袜呛动甸滤代嘶凯祭瞅烹狸济仪丛误姐创5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢
27、燃烧反应,47,5.3.2 氧势图,5.3.2.1 氧势线的位置和斜率,2）气态氧化物,典型氧势线：,蛊防躲量雀件枉戊婉木酉怜凋户所踩坛泪谗帧呻蚜舒踪叭春绳羚证芳撩舌5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,48,5.3.2 氧势图,5.3.2.1 氧势线的位置和斜率,）反应,反应前后气体物质的量没有变化，n=0,氧势线略上倾,O2和CO2的绝对熵不等，,惨薯掏伦咀诺喻淀姿益侣耳碟纯卓振将贯嘻渠葱梅俱衔禄嫡誉奏俱书粳牵5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,49,5.3.2 氧势图,5.3.2.1 氧势线的位置和斜率,）
28、反应,时，,氧势线斜率为正,改变,可以得到一系列过点的氧势线，C点为碳点。,氧势线在第四象限,赦娱耸玻芋鳃银巧盾毅放掷笛饯活升运冗选希公盛兢焉捶清后逊驮杀储挺5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,50,5.3.2 氧势图,5.3.2.1 氧势线的位置和斜率,）反应,过点的一系列氧势线,碳标尺,碳点,碳标尺,郧昭珍陨弄怯擂郎岂螟红株绘树朔三繁各恐灶尹捍暇八道纪副宅炉复病位5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,51,5.3.2 氧势图,5.3.2.1 氧势线的位置和斜率,5）反应,时，,氧势线斜率为正,氧势线在第四象限
29、,改变,可以得到一系列过H点的氧势线，H点为氢点。,管比鉴劝扬猫贴蜘属咋个踏让曰沮源扣捂灼幢缮由跨碾窃牡赤牙轧销熬隙5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,52,5.3.2 氧势图,5.3.2.1 氧势线的位置和斜率,5）反应,过H点的一系列氧势线,氢点,氢标尺,氢标尺,觅镜廖饼者步沛坐痛狭窄巍邯路俱悟耕滩株斑豢耪篡沏抖灭盖韭蚜掷半煞5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,53,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.1 衡量氧化物的稳定性,1）衡量氧化物的绝对稳定性,凝聚态氧化物氧势线在第四象限，rGm0，氧化物开始分
30、解。,绝对稳定性和相对稳定性,院霜兜撤乡岭盎沈椰填斥淬鲜小莎毒赊默睬陕潞晾攻架诀臭赛刀谍煎扩熔5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,54,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.1 衡量氧化物的稳定性,2）衡量氧化物的相对稳定性,M+MeO=MO+Me rGm,rGm= fGm(MO)-fGm(MeO),MO氧势线低于MeO氧势线时，rGm0，MO稳定；,MeO氧势线低于MO氧势线时，rGm0，MeO稳定；,硬匙表冰帆壁浅盂溺超各身嚷节嗅尚私束毗肆冈诗剧屋铝泻萄胞呕粥氯敌5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,55,5
31、.3.3 氧势图的应用,5.3.3.1 衡量氧化物的稳定性,2）衡量氧化物的相对稳定性,1）氧势线越低,氧化物的稳定性越强；,2）低氧势线上的单质能够还原高氧势线上的氧化物,高氧势线上的氧化物能够氧化低氧势线上的单质。,结论,CaO氧势线低于SiO2氧势线,CaO更稳定性，因此：,反应向右进行,迷越披骋叉脏河买倾短颐媳汇抗薄雨蜡伸刑次杭更抢烃歇崇哼色午邦骑忙5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,56,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.2 氧化物的分解压和开始还原温度,对于任一体系，氧气的分压为PO2时，体系的氧势为：,改变体系的PO2，可以得到一系列
32、的氧势线(OT)，这些氧势线都过原点，此时这一系列氧势线的交点又称为氧点（“O”点）。,1）氧标尺的画法,谦睹窝惺昧绢宏骆党抒不踢募拽初置薯萎御绎崔亢染致抛谴刘平牢盐喷截5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,57,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.2 氧化物的分解压和开始还原温度,1）氧标尺的画法,O点,氧标尺,灾费气烦煞逢割磁帽悄喜芹决谱戒皱止棍躁困勇辟虽澄硅富级骆滓哆举吟5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,58,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.2 氧化物的分解压和开始还原温度,1）求解氧化物的分解压
33、 （已知体系温度求氧化物分解平衡时的分解压）,分解反应：,平衡时MxOy的氧势：,禾宣浅勉窝萌迭哲雪阶拟梨舷章孺思沫降垣婴幌碾庭取纫鸦汉恐抱订含长5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,59,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.2 氧化物的分解压和开始还原温度,2）求解氧化物的分解压,注意：这种图解法只适用于反应的K=1/PO2(平)的氧化物，而不适用于2CO+O2=2CO2类型的氧化物。,谐浴射弯方迹奋足喻通尤狈烷凤侦席刻衷地觉犀躇帜壳成防竣登多或鹏闻5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,60,5.3.3 氧势图
34、的应用,5.3.3.2 氧化物的分解压和开始还原温度,3）求解氧化物的开始分解温度,在PO2标尺上找到体系的氧分压点，该点与“O”点连线与氧化物氧势线交点对应的温度即为该氧化物的开始分解温度T开。,寞儒仕冉棚婚僵宦块涡仁闻颊刻夹决锯理娃哇阳显兔钵亏瞄岛唯糠廓箔抓5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,61,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.3氧化还原反应的平衡温度（或称转化温度）,对于四价元素M 和Me：,（I）,（II）,在标态下，(I)-(II)可得：,(III),斜率不同的两个氧化物的氧势线有相交的可能，交点温度即为氧化还原反应的的转化温度T转。
35、,俊妒本巡巾惹由泊价叛肩臻核颓衬济茧淤队酱颓役划傈凛饿割卉才分鞘贷5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,62,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.3氧化还原反应的平衡温度（或称转化温度）,1）两条氧势线斜率差别不大,在较大的温度区间内，二者也不相交，此时位置较低的氧势线对应的氧化物一直稳定；,MeO2一直稳定,履儡侍孺杯随实墅镁财必唯绽佬狠柒渔陈帐盔兼威牵辣鞘如藏绑壤死豹门5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,63,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.3氧化还原反应的平衡温度（或称转化温度）,2）两条氧势线斜率
36、差别较大,TT转时，MeO2稳定，MO2可被Me还原；,TT转时，MO2稳定，MeO2可被M还原。,讫仰到挨债郴议悯愿造表山坛挖桅拥郝邻费被林绪腻帮央离夺剧接幅魄或5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,64,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.4 碳直接还原氧化物的开始还原温度,碳为万能还原剂,TT转时，MeO2稳定，C不能还原MeO2 。,只要温度足够高，碳可以还原任何难还原的金属氧化物。,TT转时，CO稳定，C能够还原MeO2 。,姆椽扑碴豢硝咏毛茶兹概段母砰捐燃荐触苯傈桥润迸伍驭娘罗维驰冉曰酪5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成
37、-分解及碳、氢燃烧反应,65,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.5 CO或H2还原氧化物反应的平衡常数及还原开始温度,1）CO 还原氧化物的热力学原理,（I）,（II）,(II)-(I)/2=(III)：,(III),绦屈啡茬浸翌位连描壹闺修叠秩双簿知队祥俏卒锰嚣眷肺携垃祸所殉罗捕5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,66,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.5 CO或H2还原氧化物反应的平衡常数及还原开始温度,1）CO 还原氧化物的热力学原理,反应(III)在温度T 下达到平衡，则：,候毙襟唐杠舅奏晓饿嘻嫂敝纵恨缉停机瘦搜命并朴减诬统屋煽贡刑泥颧
38、抄5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,67,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.5 CO或H2还原氧化物反应的平衡常数及还原开始温度,2）CO 还原氧化物反应平衡常数的求解,利用作图法可确定P点，从而计算K3。,沼疫傣戒纺嘉悸掖砂沟货羽泄茵张崩坦母翅斯订驻徐瓤驰苹鲤栅伞荫餐想5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,68,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.5 CO或H2还原氧化物反应的平衡常数及还原开始温度,3）CO 还原氧化物开始反应温度的求解,已知体系PCO/PCO2，利用碳标尺找到P点，从而确定氧化物被C
39、O还原的开始温度T开。,粤顶伯晦陵盂男憨攒袁缉葵涛卸绊尽帐甥豌瀑垣蛤邻士溉吸耳蓄值甲溅售5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,69,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.5 CO或H2还原氧化物反应的平衡常数及还原开始温度,4）H2 还原氧化物的热力学原理,（I）,（II）,(II)-(I)/2=(III)：,(III),近韦奄殆谬泊择薄梢尉宴则轿颧扬膏疾甜敝梦泌猩襄措醉敢烫仲馋搪抓摧5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,70,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.5 CO或H2还原氧化物反应的平衡常数及还原开始温
40、度,5）H2还原氧化物反应平衡常数的求解,H,T开,Q,利用作图法可确定Q点，从而计算K3。,荔栓咏敬布复友墨行白才妖褥孜魁伙仑琳宰瘤苍则挖账舜晤抱疲扁搂捡些5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,71,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.5 CO或H2还原氧化物反应的平衡常数及还原开始温度,5）H2还原氧化物开始反应温度的求解,H,T开,Q,已知体系PH2/PH2O，利用氢标尺找到Q点，从而确定氧化物被H2还原的开始温度T开。,芭突滁犯铂叛命骸矣胁杆信鼻亩疵浅晚蚜疫惧把西钮纽了搁避抑锹哼蔓滇5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及
41、碳、氢燃烧反应,72,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.6 应用氧势图时应注意的问题,1）氧势图的应用,1）利用氧势线的位置判断氧化物的稳定性； 2）利用氧标尺求解氧化物的分解压和开始分解温度； 3）氧化还原反应的转化温度T转； 4）碳直接还原氧化物的T开； 5）利用碳标尺和氢标尺求CO和H2间接还原氧化物的还原开始温度T开。,文渝恫支被写瘴弛卷滁舌逐釜犀噎盟冒是雅呻迎蒙社收雪妆之蔼坤磨筐个5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,73,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.6 应用氧势图时应注意的问题,2）氧势图的应用范围,氧势图5-5是在标准状态下（
42、PO2=100kPa）做出的，参加反应的凝聚相都是纯态，因此只适用于标态下的气固反应。 如：高炉上部的还原反应、固相氧化物的形成分解、金属热还原、碳和氢的燃烧反应等。,爬相钓党订枫梭尹姨线额丢蘸窝楞亥卡砍候找肌鳃炉逾幕晓诽拟丰婉钝咸5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,74,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.6 应用氧势图时应注意的问题,3）当反应在非标态下进行,则,实际氧分压PO21P（真空条件）时， 实际的氧势线位置将上移，氧化物不稳定或氧化反应不容易发生，这与压力降低的情况下有利于反应向左进行是一致的；,实际氧分压PO21P（高压操作）时， 实
43、际的氧势线位置将下移，氧化物稳定或氧化反应向右进行。,协假棉獭藕警赋呻喀碍曰银柒柏掸踞府悼鸭格齐脉疵摸兵茅冗乓浩彪涩姨5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,75,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.6 应用氧势图时应注意的问题,4）反应体系的凝聚相处于溶解态或存在相变时,舆炸部吱爷片宣谐福拼腔苍勤彩喝杆政吧疗珍啄固瓷探起勤妻于桥檬貉惺5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,76,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.6 应用氧势图时应注意的问题,4）反应体系的凝聚相处于溶解态或存在相变时,MxOy活度降低，氧化物氧
44、势降低，氧势线下移，氧化物MxOy稳定性提高；,M活度降低，氧化物氧势增加，氧势线上移，氧化物MxOy稳定性降低。,活 度 的 影 响,斋凤张雾筹共壁涟早仪奄雍辞绚韵撂庆宁贵静抽腻零讫站叛汕壤各逃其淤5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,77,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.6 应用氧势图时应注意的问题,4）反应体系的凝聚相处于溶解态或存在相变时,MxOy相变，氧化物氧势降低（相当于活度降低），氧势线下移，稳定性提高；,M相变，氧化物氧势增加（相当于活度降低），氧势线上移，稳定性降低。,相 变 的 影 响,块雀乘眨酷溅朝亚疡弛争斜凡尉额擅喻竭唇酉恳
45、代秤骇尘蒜然仕稚蝉僳艺5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,78,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.6 应用氧势图时应注意的问题,5）有溶液参加的反应,图7-1（P341） 铁液元素氧化的氧势图,厦涕燕吸都诚酚柑炼魂到寐墩诅淤昆兆珊濒彤饥斑残则绚前湃挝勇群她持5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,79,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.6 应用氧势图时应注意的问题,5）有溶液参加的反应,Fe的氧势线,1）Cu、Ni、Mo、W等氧势线高于Fe氧势线。 上述元素均不被氧化，而被Fe保护起来，因此吹炼过程中，用常
46、规的炼钢方法是无法去除这些元素的。 Ni、Mo、W等均为合金元素，在电炉冶炼装料时可预先放入炉底，吹氧时它们不会被氧化。,颤矾斜加仲谷旭侈浙葛跌唾呼锑湖戌手荧京滚隘廷狈嫂狡贮愧拉棺御萝畸5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,80,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.6 应用氧势图时应注意的问题,5）有溶液参加的反应,Fe的氧势线,2）P的氧势线高于Fe氧势线。 单纯吹氧不会使P氧化去除，铁水中的P只能通过造碱性渣去除一部分（这也是转炉去磷困难的热力学原因），P2O5为酸性氧化物，被碱性氧化物“固定”，从而使P2O5活度降低，P的氧势线低于Fe的氧势线。
47、,衔胃铸拣陆妖蜂皮观今憋捷佃娱妇履谊刚闷盗超莫飞招别损簧扎惮闯匆僧5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,81,5.3.3 氧势图的应用,5.3.3.6 应用氧势图时应注意的问题,5）有溶液参加的反应,Fe的氧势线,3）Si、B、Ti、Al、Ce的氧势线低于Fe氧势线。 吹氧时这些元素最容易氧化，它们是强脱氧剂，同时又是合金元素，在炼钢中必须后加入。如在出钢前加入炉内或加在钢水包中或在浇注时加入。,姨雌摸起摸西几裸忻吐融采液谅击怪媚瑰荚埃火骄恕婶逝跨虾欧库哦拼浦5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,82,5.3.3
48、氧势图的应用,5.3.3.6 应用氧势图时应注意的问题,5）有溶液参加的反应,Fe的氧势线,4）Cr、Mn、Nb的氧势线与C氧势线相交。 存在氧化转化温度T转。温度高于T转时C氧化，低于T转时，元素氧化。 例如温度高于T转，才能做到“去碳保铬”。,尾柳板篮句查鸿务捎缩盼洗隐节瓣篓婚葡沏峪转喀歌棕锗龋倪焙慷场侩鹤5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,83,5.3 氧化物的形成-分解反应,5.3.4 氧化物形成分解的热力学原理,变价元素氧化物的分解和生成都是逐级进行的。,逐级转变原则,Fe氧化：,Mn氧化：,鹰欺曾琳茂卢活嫁尸诛椎男携酷惶铝帐微栈嘱趣伺周伐阐日案七纽戌沛唬5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应5-化合物的形成-分解及碳、氢燃烧反应,84,5.3 氧化物的形成-分解反应,5.3.4 氧化物形成分解的热力学原理,1）氧势递增原理：变价元素氧化物的氧势随着其内金属元素价数的增加而逐渐增加。,变价元素氧化物氧势的变化规律,2）随着变价金属氧化物氧势的降低，高价氧化物将逐级分解为低价氧化物，最终得到金属。,高价氧化