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1、1，2。熱力學參數(shù)狀態(tài)圖，2.1 Ellingham圖及其應用，2.2相圖分析方法和基本規(guī)則，2。什么是熱力學參數(shù)狀態(tài)圖？相圖：在一定壓力下，溫度和成分之間關系的圖稱為相圖。參數(shù)狀態(tài)圖：廣義地說，任何物質系統(tǒng)中兩個物理量或化學量之間的關系圖統(tǒng)稱為參數(shù)狀態(tài)圖。熱力學參數(shù)狀態(tài)圖：任何能明確指出熱力學平衡單元和多元系統(tǒng)中不同相的穩(wěn)定存在區(qū)域的幾何圖形，稱為熱力學參數(shù)狀態(tài)圖。3，2.1艾林厄姆圖及其應用，2.1.1氧勢圖的形成原理；2.1.2氧勢圖的熱力學特征；(專線；直線斜率；線性位置)2.1.3氧勢圖的應用(氧標度；Jeffes graph學生自學)，4、將上述公式中DrG與溫度t之間的二項式關系

2、繪制成圖表。這個圖也稱為氧勢圖，或Ellingham圖，或氧化物標準生成自由能與溫度之間的關系。為了直觀地分析和考慮各種元素與氧之間的親和力，了解不同元素之間的氧化還原關系，比較各種氧化物的穩(wěn)定順序，艾林厄姆曾將氧化物的標準吉布斯自由能值轉化為元素與1摩爾氧反應的標準吉布斯自由能變化，即反應：2.1.1氧勢圖的形成原理，2.1艾林厄姆圖及其應用，5，6，因此， 化學反應自由能變化最常見的形式如下：獲得化學反應自由能變化最常見的方法是計算化合物形成的自由能。 熱力學數(shù)據(jù)中化合物形成的自由能基本上以下列形式列出：2.1.2氧勢圖的熱力學特征，7。直線的斜率？(1)斜率是反應的負熵變化；(3)co的

3、特殊斜率意義重大；(2)轉折點必須是反應物或產物在該溫度下的相變；8)一氧化碳直線斜率；(1)斜率是反應的負熵變化。(2)從統(tǒng)計學上講，物質的熵是由物質系統(tǒng)的無序度決定的。(3)一般來說，氣態(tài)物質的混沌程度遠大于凝聚態(tài)物質，因此氣態(tài)物質的熵值遠大于凝聚態(tài)物質的熵值。4)當反應前后氣態(tài)物質的摩爾數(shù)不同時，熵值通常較大，即當氣態(tài)產物的摩爾數(shù)較大時，熵值為正，斜率為負，反之，斜率為正。9，直線的位置，(1)位置越低，負值越大，在標準狀態(tài)下產生的氧化物越穩(wěn)定，越難以被其他元素還原。(1)高位，(2)低位，(3)、(10)、(2)在同一溫度下，如果幾個元素同時遇到氧，低位元素將首先被氧化。例如，在167

4、3K，當元素硅、錳、鈣、鋁和鎂同時遇到氧時，金屬鈣首先被氧化，然后是鎂、鋁、硅和錳。(3)在標準條件下，低位元素可以還原高位氧化物。在1600，鎂可以還原二氧化硅獲得液態(tài)硅。這一原理是金屬熱還原的理論基礎。注：預氧化是指在相同條件下氧化所需的最低氧分壓。11，(4)因為產生一氧化碳的直線的斜率不同于其它直線的斜率，一氧化碳線將圖形分成三個區(qū)域。在一氧化碳線以上的區(qū)域，鐵、鎢、磷、鉬、錫、鎳、鈷、砷、銅等元素的氧化物可以被碳還原，所以在高爐冶煉中，如果礦石中含有銅、砷等有害元素，就會進入生鐵中，給煉鋼帶來困難。12、在一氧化碳線以下的區(qū)域，鋁、鋇、鎂、鈣和稀土元素等氧化物不能被碳還原，在冶煉過程

5、中以氧化物的形式進入爐渣。在中間區(qū)域。13、一氧化碳線與其他線相交。當溫度高于交叉點溫度時，元素C被氧化，而當溫度低于交叉點溫度時，其他元素被氧化。這一點在冶金過程中起著非常重要的作用。從氧化的角度來看(5)必須注意：埃林厄姆圖原則上僅適用于標準狀態(tài)；14 . 2 . 1 . 3氧勢圖中氧標度的應用；15、1摩爾O2從1標準高壓等溫膨脹至Po2，1，Po2標度的拉伸方法；16、2、Po2結垢與氧化物分離和減壓的關系；17，18，(2) (1)金屬氧化物在一定溫度下的分解壓力可用Po2標度直接求得；(Po2標度的影響；(19)在規(guī)定的溫度和氧分壓下，可以直接判斷氣氛對金屬性能的影響；(1)在規(guī)定

6、的溫度下，與t平衡的氧分壓可根據(jù)(1)計算；以及(2)如果PO2等于PO2，則氧化物分解。如果PO2等于PO2，金屬容易氧化。20，如果PO2等于PO2，G0，則反應朝著生成金屬的方向進行，即氧化物容易分解。如果PO2等于PO2和G0，則反應朝著氧化物形成的方向進行，即金屬容易氧化。對于反應M O2=MO2，證明：21，思考：用一氧化碳作還原劑和H2作還原劑的特點？22，0，0和c。fG * T線的斜率為負。碳氧化為二氧化碳的梯度線斜率約為0。一氧化碳氧化為二氧化碳的梯度線斜率為正。對于反應2H2O2H2O，fG*T線的斜率為正，但小于一般金屬氧化物的fG* T線的斜率。H2 -H2O線與2C

7、OO22CO2反應的fG*-T線在1083K(810)處相交。810以上，H2的還原能力強于一氧化碳。2.2.1冶金中常用的二元體系相圖和相圖的基本規(guī)律2.2.2三元體系相圖的組成；2.2.3三元體系的濃度三角形性質；2.2.4簡單共晶三元體系2.2.5含有穩(wěn)定二元化合物的三元體系；2.2.6含有不穩(wěn)定二元化合物的三元體系；2 . 2 . 7 2 . 2 . 7 CaO-SiO 2-al2o 3和CaO-SiO2-FeO的相圖，25。熱力學平衡系統(tǒng)：如果一個系統(tǒng)的性質不隨時間變化，則該系統(tǒng)處于熱力學平衡狀態(tài)。熱力學平衡：實際上包括熱平衡、機械平衡、相平衡和化學平衡。相圖，又稱相平衡圖，是熱力學

8、平衡系統(tǒng)的關聯(lián)圖。2.2.1冶金中常用的二元體系相圖及其基本規(guī)律。26.相圖：用幾何圖形反映物質系統(tǒng)的狀態(tài)與溫度、壓力和成分之間的關系。相圖是物理化學相平衡的主要內容。階段：它是系統(tǒng)的一部分，具有完全一致的物理和化學特性。熱平衡、相平衡和化學平衡是化學熱力學的主要研究對象。27，(1)相圖是一種熱力學參數(shù)狀態(tài)圖，它遵循熱力學基本定律，必須遵守吉布斯相定律。相定律反映了熱力學平衡系統(tǒng)中獨立分量數(shù)C、相數(shù)P和自由度F之間的關系。注：(1)相律(吉布斯相律)可以從多元和多相平衡中推導出來。(2)上述公式僅通過考慮系統(tǒng)的溫度和壓力以及每種物質的質量或化學勢獲得。當考慮等壓條件時，系統(tǒng)的自由度降低，相反

9、，當考慮其他外部場，如電場和磁場時，自由度將增加。，2.2.1冶金中常用的二元體系相圖及其基本規(guī)律，28，(2)單元相圖的基本類型和特征，對于單元體系，c=1；有：單相系統(tǒng)：P=1，F(xiàn)=2，自由度2，三相共存系統(tǒng)：P=3，F(xiàn)=1，自由度0，兩相共存系統(tǒng)：P=2，F(xiàn)=1，自由度1，29，O點稱為三點，現(xiàn)在國際單位規(guī)定水的三點溫度為273.16K。有：單相系統(tǒng)：P=1，F(xiàn)=3，自由度3，三相共存系統(tǒng)：P=3，F(xiàn)=1，度三相共存系統(tǒng)：P=3，F(xiàn)=0，自由度0；兩相共存系統(tǒng)：P=2，F(xiàn)=1，自由度1，33；連續(xù)性原則：當決定系統(tǒng)狀態(tài)的參數(shù)不斷變化時，新階段不會出現(xiàn)，舊階段不會消失。如果階段數(shù)和自由度發(fā)

10、生變化，每個階段和整個系統(tǒng)的性質都會發(fā)生變化。對應原理：在一個給定的熱力學系統(tǒng)中，任何相互平衡的相或相組成都有一定的幾何元素(點、線、面和物體)在相圖中與之對應。(4)幾個原則或規(guī)則，34)合成規(guī)則(連接規(guī)則)回答了兩個問題：(1)在兩相區(qū)中，在某一溫度下，兩個平衡共存相是什么相。(2)平衡共存的兩相的組成是什么。合成規(guī)則：在兩相共存區(qū)的某一點，每個平衡相的組成由它的“連接線”所表示的兩相組成決定。因此，合成規(guī)則有時被稱為“連接規(guī)則”，35。杠桿法則：在兩相共存區(qū)域的某一點，兩個平衡相的數(shù)量之比等于連線被該點切斷的線段之比，滿足杠桿法則。例如，當溫度開始下降到Q點時，純固體B晶體沉淀，當冷卻到

11、H點時，它仍然處于固液兩相平衡，液相的組成在對應于K點的坐標上。此時，剩余液相的質量ml和沉淀的純硼晶體的質量mB通過下式計算。毫升/毫巴=HJ/千赫，當系統(tǒng)冷卻到二元共晶溫度，也就是說，當它達到R點時，共晶沉淀物開始沉淀。液相的量ml和固相的量mS通過杠桿法則獲得，ml/mS=RN/ER，36，(5)二元相圖類型，1)簡單的共晶二元體系，其特征在于液相的完全混溶性和固相的完全不相容性。KBr-溴化銀、氧化鈣-氧化鎂等。37，38，T，T，L : (f=2)，L CD (L=CD L) 3360 (f=1)，L=CD BI (f=0)，CD特征：液相完全互溶和固相部分互溶，41，42，CaO-

12、MgO相圖，43，3)固溶體(化合物)轉化二元體系，其特征在于液相完全互溶和固相部分互溶在三相線上有一個轉化或包晶過程， 44，4)化合物的二元體系(具有相同組分的熔融化合物)，其特征在于化合物轉變相圖47，5)具有化合物的二元體系(具有不同組分的熔融化合物)，48，49，6)完全混溶的二元體系(具有不同組分的熔融化合物)，其特征在于液相和固相的完全混溶，50，51，(1)簡單共晶(2)具有穩(wěn)定化合物的二元體系，(3)具有不穩(wěn)定化合物的二元體系非均相熔融化合物，簡單共晶，52，獨立組分的數(shù)量是3，所以F=C-P 1=4-P如果數(shù)量如果相數(shù)為F0(至少)，則最大相數(shù)為P4。2.2.2三元體系相圖

13、的組成，三元體系濃度三角形的53.2.2.3性質，在圖中，字母和線條的含義如下：濃度三角形的組成：在等邊三角形上，逆時針標記三個頂點，代表純組分A、B和C，三個邊上的點代表相應兩種組分的質量分數(shù)。三角形中的任何一點代表一個三分量系統(tǒng)。54，通過三角形中的任意一點O，引入平行于每條邊的平行線，每條邊上的截距代表相應頂點分量的內容，即，A代表O中A的內容，B和C分別代表O點所代表的系統(tǒng)中B和C的內容。顯然，55、1垂直線和平行線定理，從等邊三角形中的任一點p畫三條垂直線到三條邊，這三條垂直線的和等于三角形的高度，即pg PE pf=ad見圖4-10。從等邊三角形中的任意一點p畫出三條邊的平行線，然

14、后這三條平行線的和等于任意一條邊的長度，也就是說，點點點點點點的長度等于點點的長度。如圖4-11所示。2.2.3三元濃度三角形的性質，56、2等內容規(guī)則，在等邊三角形中畫一條平行于任一邊的線，則該線任一點的成分不變，而該成分是對應于該邊頂點的物質，如圖4-12所示，點x1、x2和x3包含A，57，3比例規(guī)則， 如果從一個頂點到另一側畫一條對角線，則由另外兩個頂點表示的兩個分量的比率在對角線上的任何點都是恒定的。 如圖4-13所示，x1、x2和x3是常數(shù)。58，4杠桿法則(直線法則)，如果三元體系中有兩個組成點P1和P2形成一個新的三元體系點P，那么新的組成點P必須在濃度三角形中原始組成點P1和

15、P2的連線上，而P點的組成是由P1和P2的質量根據(jù)杠桿法則決定的，即59。相反，當具有已知組成和質量的三元體系點P分解兩個相互平衡的相P1時。那么這兩個相的組成代表點P1和P2必須在通過點p的直線上，并且分解的兩相質量mP1和mP2可以根據(jù)杠桿法則計算，即4杠桿法則(直線法則)，60、P1、P2和P3是三元系統(tǒng)A-B-C中的三個已知組成點，假設這三個三元系統(tǒng)的質量分別為m1、m2和m3。它們混合在一起形成一個新的系統(tǒng)，對應于組成點P?？梢宰C明點P必須在三角形內，并且位于三角形的重心。此外，以下關系成立。(面積比)，5重心法則，61，6。直線法則的推論，推論1。反向法則在濃度三角形中，當系統(tǒng)M冷

16、卻時，如果純組分A從液相中結晶出來，液相的組成沿著AM的延長線變化(反向)。點p有三個位置：(1)質心位置(物質的質心)發(fā)生在三元共晶反應中，63)交叉位置：新系統(tǒng)p在三角形d EF之外，發(fā)生在三角形DEF延長線內的三元包晶反應中，以及(3)共軛位置：新系統(tǒng)p在三角形DEF的頂角之外，發(fā)生在形成頂角的兩條線延長線內的三元包晶反應中。缺點：很難清楚地表達解決方案：1 .投影圖2。等溫截面，2.2.4簡單共晶三元體系相圖，65。投影圖、立體圖中的所有點、線、面都垂直投影到濃度三角形上，得到下圖所示的投影圖。66，圖中用溫度數(shù)據(jù)標記的曲線稱為等溫線，它是等溫截面與液面相交的投影。等溫線是相應溫度的液相線，其值越低，系統(tǒng)開始凝固的溫度越低(熔化結束)；越接近純組分，溫度越高。等溫截面和等溫截面，用一系列平行于底面的平面切斷三元相圖的三維圖，得到三元相圖的等溫截面圖。等溫圖常用于生產和科研實踐中，研究一定溫度下的相關系。67，L A，L C，L B，L AC，68，69，1，2.2.4簡單共晶三元體系相圖，它實際上由三個二元體系組成：A-B二元體系：液相線ae1，be1，e1為共晶點。隨著組分c的加入，共晶點e1將沿著e1e下降到e，這被稱為二元共晶線。液相線ae1變?yōu)橐合嗑€