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碳自由能與溫度圖

我最近讀過,Carbon作為還原劑具有獨特的地位,我認為它與Ellingham圖的非常特殊的形式有關,但我仍然無法建立連接,所以是什麽使得exaclty碳是一種很好的還原劑?

最佳答案

以下是一組Ellingham圖表的鏈接

在高溫下,熔煉和碳減少有幾個實際挑戰,其中一些是能效,金屬碳化物的形成,設備問題等。因此,為了評估任何還原劑的還原能力,我們必須在實際限制內工作。讓我們選擇1600美元的溫度\ \ mathrm {K} $作為我們的上限(仍然很高),實際問題超過了擁有良好還原劑的任何好處。在此溫度下,$ \ Delta_ \ text fG(\ ce {CO2})$約為-394.39 \ \ mathrm {kJ/mol} $和$ \ Delta_ \ text fG(\ ce {CO})$是$ -504 \ \ mathrm {kJ/mol} $。這些值足夠高並且已經可以減少幾種金屬氧化物,如$ \ ce {Co,Fe,Cu,Pb,Ni,Bi} $和$ \ ce {MnO2,CrO2} $等(受實際限制)。這使它具有良好的減少特性,優於$ \ ce {H2} $或氨。

需要註意的另一點是,盡管二氧化碳的變化是平坦的,但對於一氧化碳,它向下傾斜,因此隨著溫度的升高,它可以減少更多的氧化物,進一步擴大其減少金屬的能力氧化物。 $ \ ce {V2O5,VO2,SnO2,WO3,Mn3O4,MoO3,GeO2} $可以通過碳減少。 (所有這些只是意味著熱力學的有利性;它仍然不利於動力學,或者由於實際限制。)因此,$ \ ce {CO} $的負斜率$ \ delta_ \ text fG $使碳成為非常好的還原劑,它可以在相當大的溫度範圍內減少各種各樣的金屬氧化物。

轉載註明原文: 碳自由能與溫度圖