(最新)冶金原理04721

《(最新)冶金原理04721》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、冶金原理第二章、化合物的离解——生成反应上一章目录第一节概述第二节离解一生成更应的ΔG--T关系式第三节氧化物的吉布斯自由能图第四节氧化物的离解和金属的氧化第五节碳酸盐的离解第一节概述用于冶炼过程的矿石、溶剂、还原剂等物料是由各种化合物组成的，其中重要的化合物有碳酸盐、氧化物、硫化物、硫酸盐和卤化物等。任何化合物在受热时分解为元素（或较简单的化合物）和一种气体的反应就是化合物的离解反应，而其逆反应则是化合物的生成反应，这类反应统称为化合物的离解——生成反应。第一节概述常见的离解反应类型有：氧化物碳酸盐CaO+CO2=CaCO3硫化物2Fe+S2=2F

2、eS氯化物1/2Ti+Cl2=1/2TiCl4还原剂化合物2C+O2=2CO2CO+O2=2CO2第一节概述对于绝大多数的离解——生成反应可以用下列通式表示：A(s)+B(g)=AB(s)(2-1)反应的标准吉布斯自由能图变化：ΔG0=-RTlnKp=-RTln1/PB=RTlnPB(2-2)pB为反应平衡时气相B的分压，称为化合物AB的离解压，由式（2-2）可看出，pB,Kp,ΔG0之间是相互关联的第一节概述对反应（2-1）而言，按相律分析，反应的自由度数为：f=(3-1)-3+2=1即在相平衡保持不变的情况下，压力和温度这两个影响平衡的因素中只有

3、一个可独立改变，另一个为依变数：pB=φ(T)即离解压仅取决于温度，或者说，，ΔG0、Kp亦仅取决于温度：ΔG0=φ(T)Kp=φ(T)第一节概述研究离解——生成反应的ΔG0、Kp、PB与温度的关系具有重大的意义，由此可得知各种化合物的离解压条件，可对比在相同温度条件下各种化合物的稳定性大小，并可由离解——生成反应的热力学条件求出各种氧化——还原反应的热力学条件。本章只讨论氧化物的离解——生成反应，其它化合物的离解——生成反应的热力学规律与氧化物是一致的。第二节、离解——生成反应的ΔG0——T关系式离解——生成反应的ΔG0——T关系式的计算方法很多，

4、一般采用熵法计算。一、基本公式根据热力学第二定律，在等温等压条件下；ΔGT0=ΔH0T-T·ΔS0T(2-3)式(2-3)中，上标“0”为标准状态，即固体、液体为纯物质，气体为101325Pa。ΔG0T为反应的吉布斯自由能变量，ΔH0T为反应的标准热焓变量，ΔS0T为反应的标准熵变量，T为绝对温度。已知(2-4)(2-5)将式（２－４）、式（２－５）代入式（２－３），得：(2-6)从热力学数据表中查出参与反应的各元素或化合物的∆Hθ298生、∆Sθ298及ΔG0——T关系式，按：∆Cp＝（Σ∆Cp）生成物－（Σ∆Cp）反应物∆Hθ298＝（Σ∆Hθ2

5、98）生成物－（Σ∆Hθ298）反应物∆Sθ298＝（Σ∆Sθ298）生成物－（Σ∆Sθ298）反应物进行计算，得离解－生成反应的∆Cp、∆Hθ298、∆Sθ298，将这些数据及关系式代入式（２－６）进行积分，即可得出ΔG0——T关系式。上述结果是在无相变条件下导出的，如有相变发生，则：∆HθT=∆Hθ298+ſT’298(2-7)∆SθT=∆Sθ298+ſT’298(2-8)式中，T’为相变开始温度。∆Cp’为相变后体系的热容。若发生相变的物质是生成物则用正号，若为反应物则用负号；若生成物和反应物都有相变发生，则为生成物的相变热减去反应物的相变热，

6、相变熵亦与此相同。同理，将离解－生成反应的∆Cp、∆Hθ298、∆Sθ298数据及式（２－７）、式（２－８）、代入式（２－６）进行积分，即棵的出过程中存在相变的ΔG0——T关系式。１．熵法近似计算ΔG0——T关系式　　如果认为反应进行时体系的总热容不发生变化，即∆Cp＝０，则计算过程大为简化，得下式：ΔG0T=∆Hθ298－T∆Sθ298(2-9)可见按式（２－９）计算，不需要引入热容多项式，使计算过程大为简化。只需查２９８K时各参加反应物质的生成热焓和绝对熵值，就能求出∆Hθ298和∆Sθ298，这样就能方便地求得ΔG0与温度T的关系式。此式在工程

7、上进行近似的计算时较为实用。２．熵法精确计算ΔG0——T关系式　　　实际上反应进行时体系的总热容是随温度的变化而变化的，即Cp与T存在下列函数关系：Cp=a0+a1T+a2T2(或a-2T-2)例如CaCO3生成反应的ΔG0——T关系式为：CaO+CO2＝CaCO3∆H0298–635549.6-393505.2-1206958.5∆H0298=-177903.6∆S029839.75213.7292.88∆S0298=-160.58J·K-1CpCaCO3=82.34+49.75×10-3T-12.87×105T-2CpCO2=43.26+11.4

8、6×10-3T-8.179×105T-2∆Cp=-10.58+35.07×10-3T+2.179×105T-