Термодинамика восстановлении WO3 водородом

Суммарная реакция образования вольфрама из его высшего оксида при восстановлении водородом может быть описана уравнением

Однако существование промежуточных оксидов в действительности делает эту реакцию более сложной, протекающей в несколько стадий (четыре) в соответствии с существованием четырех оксидов вольфрама. Реакции на этих стадиях сводятся к образованию промежуточных оксидов в результате взаимодействия с водородом, а также взаимодействия их между собой в твердой фазе, а в некоторых случаях и с металлическим вольфрамом. Кроме того, для суммарной реакции даже при повышенных температурах изменение изобарного потенциала реакции близко к нулю, т.е. термодинамические условия неблагоприятны для ее протекания в сторону образования вольфрама. Чтобы реакция стала термодинамически возможной, необходимо проводить ее в условиях, отличающихся от стандартных. Отклонение системы от стандартных условий можно учесть с помощью уравнения изотермы Вант-Гоффа:

где ДС“ и AGf- энергия Гиббса при 25 °С и соответствующей температуре.

Константа скорости реакции (С) для рассматриваемой реакции без учета взаимодействия оксидов в твердом состоянии (отсутствуют области гомогенности оксидов) равна

где Р2о и Р2 - парциальное давление паров воды и водорода.

Например, когда парциальное давление водорода в реакционной зоне в десять раз превышает парциальное давление водяного пара, то С = 1/10, и изобарный потенциал для этих условий становится отрицательной величиной: при 1000 К величина AG0 « 0, тогда AGr = = 4,575 • 1000 • lgl/10 [1] -4,6 ккал , т.е. реакция должна протекать в сторону образования металлического вольфрама.

Аналогичная картина наблюдается и при термодинамическом рассмотрении реакции восстановления оксида молибдена (МоОз) водородом. Что касается восстановления водородом термодинамически более прочных оксидов (ТЮ2, ZrCb, V2O5 и др.), то аналогичные приближенные расчеты показывают практическую неосуществимость таких процессов при этих температурах.

  • [1] 1 кал = 4,2 Дж.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >