Макет страницы
Часть первая ТИПОВЫЕ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ВЕЩЕСТВ
Глава I
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ВОДОРОДОМ И РЕАКЦИИ ГИДРИРОВАНИЯ
§ 1. ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ И НЕКОТОРЫХ НЕМЕТАЛЛОВ ИЗ ОКСИДОВ
Реакции восстановления оксидов водородом наиболее часто используют для получения металлов и некоторых неметаллов в чистом состоянии. Особенность этих реакций в том, что они относятся к обратимым и гетерогенным. Равновесие реакции может быть смещено как в сторону получения металла и паров воды, так и в сторону исходных продуктов, что определяется прочностью восстанавливаемого оксида.
Водород сравнительно слабый восстановитель, но равновесие реакции смещается в сторону образования металла, так как один из продуктов — пары воды — легко удаляется из зоны реакции током водорода.
Восстановление высших оксидов многовалентных металлов протекает ступенчато. Особенно легко идет восстановление оксидов элементов, находящихся в высшей степени окисления, например: Fe2O3, MnO2, V2Os и т. д. Равновесие реакций восстановления таких оксидов сильно смещено в сторону образования оксидов с низшей степенью окисления, например:
3Fe2O3 + H2 2Fe3O4 + H2O
Константы равновесия реакций восстановления определяются соотношением концентраций паров воды и водорода, находящихся в газовой фазе, и не зависят от соотношения масс металла и его оксида в твердой фазе, например:
CuO-T-H2 ^ Cu+ H2O Сг203 + ЗН2^2Сг + ЗН20
При последовательном восстановлении оксидов многовалентных металлов для каждого образующегося оксида устанавливаются свои равновесные состояния. Например, константа реакции восстановления оксида железа (III) до оксида Fe3O4 при температуре 727 0C равна -—-2 -104, т. е. в состоянии равновесия находится большое количество паров воды и следы водорода. Если концентрацию водорода увеличить, то оксид железа Fe3O4 будет вос-
