讲义4还原法.pdf

第四讲金属粉末制备 还原法  还原的原理 夺取氧化物或盐类中的氧（或酸根）而使 其转变为元素或低价氧化物（低价盐）的过程。 实质是电子得失，化合价由高变低。  还原反应一般化学式表示 MeO + X= Me + XO 式中 Me －－金属 MeO －－金属氧化物 X ，XO －－还原剂，还原剂氧化物 一、还原过程基本原理 1.金属氧化物还原的热力学 钨、钼、铁、钴、镍、铜等金属采用氢还原即可。 碳还原法是制备铁粉主要方法。 昂贵的稀有金属粉末钽、铌必须用金属热还原法。 不同的氧化物应该选择什么样的物质作还原剂呢？ 在什么样的条件下还原过程才能顺利进行呢？ 下面从金属氧化物还原的热力学来讨论。  热力学理论 还原反应在等温等压条件下，系统的 自由能减小的过程，反应才会自动进行， 即△Z0 一般来说： △Z = -RTlnKp 式中： Kp －－反应平衡常数 R －－气体常数 T －－绝对温度 总方程式： MeO + X= Me + XO 分解为：[(1)－(2)]/2 2Me + O2 = 2MeO （1） 2X + O2 = 2XO （2） 热力学理论： △Z = -RTlnKp = -RTln(1/Po ) = (1) (1) 2 RTlnPo 2(MeO) △Z = -RTlnKp = -RTln(1/Po ) = (2) (2) 2 RTlnPo 2(XO) 还原反应进行的条件：△Z0 推出 [△Z(1) －△Z(2)]/2 0 即△Z(1)△Z(2) Po Po 2(MeO) 2(XO) 热力学条件： 还原金属氧化物的离解压Po2(XO) 大于 还原剂氧化物的离解压Po2(MeO） 还原剂X对氧的化学亲和力必须大于金 属对氧的化学亲和力  氧化物的△Z-T 图是以含1摩尔氧的金属 氧化物的生成反应的△Z作纵坐标，以温 度T作横坐标绘成的。由于各种金属对 氧的亲和力大小不同，所以各氧化物生 成反应的直线在图中的位臵高低不一样。  (1)随着温度升高，△Z增大，各种金属的氧化 反应愈难进行，温度升高，金属氧化物的离解 压增大，金属对氧的亲和力将减小，因此还原 金属氧化物通常要在高温下进行。  (2) 关系线在相变温度处，特别在沸点处发 生明显的转折。这是由于系统的熵在相变时 发生了变化  (3)CO生成的曲线的走向是向下的，即CO 的△Z 随温度升高而减小。  (4)在同一温度下，图中位臵愈低的氧化 物，其稳定度也愈大，•即该元素对氧的 亲和力愈大  根据上述热力学原理，由氧化物的△Z-T 图，可得以 下结论：