炼钢原理氧化物的标准生成吉布斯自由能温图PPT学习教案

1、会计学1 炼钢原理氧化物的标准生成吉布斯自由炼钢原理氧化物的标准生成吉布斯自由 能温图能温图 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。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，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。 第1页/共13页 若所有参加反应的物质均在标准态，则： Jmol-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。称为氧化物的氧势，它表示氧化物中

2、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。 * 2 lnln O pRTKRTG * 2 O p 2 ln O pRT 第2页/共13页 1氧势图定义 2氧势图的说明 3氧势图的应用 4例题 第3页/共13页 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 ln O pRTG * 2 O p G BTAG G 第4页/共13页

3、第5页/共13页 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。 1.反应直线的斜率为负值时，表明氧化物的稳定性随温度的升高而减 小； 2.反应直线的斜率为正值时，表明氧化物的稳定性随温度的升高而增 大； 3.反应直线的斜率接近于零时，表明氧化物的稳定性不随温度而改变 。 4.图中直线的斜率发生了改变，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。 0 相 H BTAG 第6页/共13页 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

4、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。氧化物在此温度的平衡氧分压为101.325kPa。 (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： 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。直线的位置就越低。 TG G GTG G TG 第7页/共13页 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

5、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。）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) G 第8页/共13页 (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T ，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T

6、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。 2 lnln O pRTKRTG * 2 O p T G T T T * 2 O p 第9页/共13页 （4）求各种元素选择氧化的转变温度 在两线相交处，其 值相等。例如碳和锰氧化线在1400相交，说明在此温度下生成CO和生成MnO的趋势相同，即两种氧化物有相同的稳定性。当温度低于1400时，Mn优先被氧化，温度高于1400时，C优先被氧化。由此可知，线的交点正是元素优先氧化顺序的转变点

7、，该点所对应的温度称为“选择性氧化转变温度”。 G 第10页/共13页 例题1：分析1500时，Al还原MnO的可能性。 解：由图3-1查出 （1） （2） （2）-（1），得 0，说明在压力l01325Pa、温度1500的条件下，铝可将锰还原出来。 (S)g(2) l ( 2MnOOMn502000JG1773 )S(32)g(2) l ( OAl 3 2 OAl 3 4 736000JG 1773 )()S(32)() l ( 2OAl 3 2 O2Al 3 4 ll MnMn000J342G1773 G 第11页/共13页 例题2：用热力学数据计算Mn、C被O2优先氧化的转变温度。 解： 由热力学函数表查得 Jmol-1 Jmol-1 令两反应的相等，以J为单位时算出T=1688.7K。 由计算结果可知，当Mn、C同时和O 2相遇，若T1688K