Макет страницы
станавливаться до оксида железа (II), а затем до металла:
Fe3O4 + H2 « 3FeO + H2O FeO+ H2 ^ Fe+ H2O
Константа равновесия реакции восстановления оксида железа (II) до железа уже равна 0,39.
С понижением степени окисления прочность оксидов увеличивается и константа равновесия восстановления подобных реакций сильно уменьшается. Поэтому возможность получения металлов и неметаллов восстановлением оксидов водородом определяется прочностью низших оксидов. В соответствии с теорией А. Байкова оксиды рассматриваются как вещества, находящиеся в состоянии термической диссоциации:
2MeO s* 2Me+ O2
Давление кислорода при равновесии его с оксидами при комнатной температуре незначительно, но с повышением температуры увеличивается. Для таких неустойчивых оксидов, как Ag2O, HgO, и некоторых других давление кислорода при термической диссоциации достигает атмосферного уже при сравнительно небольшом нагревании. Поэтому металл может быть получен из оксидов при их термической диссоциации. Если же давление кислорода над оксидом незначительно даже при высоких температурах, то металл можно получить только в том случае, если кислород (он может образоваться при термической диссоциации оксида) непрерывно выводить из зоны реакции, например за счет его связывания водородом, углеродом или оксидом углерода (II).
Воду при высоких температурах рассматривают как соединение, находящееся в состоянии термической диссоциации:
2Н20^2Н2 + 02
Следовательно, пары воды могут выступать и в качестве окислителя металла. Поэтому смещение равновесия реакции
MeO+ H2 ^ H2O+ Me определяется прочностью молекул исходного оксида и прочностью молекул воды. Если давление кислорода, образующегося при диссоциации оксида (Bi2O3, CuO, PbO), больше парциального давления кислорода, образующегося из паров воды, то равновесие будет смещено в сторону восстановления оксида. Такие неустойчивые оксиды, как оксид свинца (II) и оксид меди (II), легко восстанавливаются водородом, и почти весь водород идет на их восстановление. В других случаях, например при восстановлении оксида железа (II), константа равновесия реакции близка к 0,5, и, следовательно, примерно только половина водорода используется на восстановление. Несмотря на то что равновесие во многих случаях смещено в сторону окисления металлов, их оксиды легко восстанавливаются водородом, так как эта реакция гетерогенная и один из ее продуктов (пары воды) током водорода выводится
