Теория металлургических процессов
  1.2 Реакция горения водорода

Реакция горения водорода может быть описана уравнением

Реакции горения водорода и оксида углерода во многом похожи. Обе они являются сильными экзотермическими реакциями с тепловыми эффектами одного порядка. Стехиометрические соотношения между количествами взаимодействующих веществ в уравнениях реакций (1.11) и (1.1) одинаковы. Поэтому качественная оценка влияния изменения параметров системы на протекание реакций горения водорода и оксида углерода при помощи правила фаз Гиббса и принципа Ле Шателье приводит к одинаковым выводам.

Протекание реакции (1.11) в направлении диссоциации H2O становится возможным в условиях, когда

Из уравнения (1.12) формулу для определения константы равновесия реакции (1.11) можно получить в виде

Результаты расчета константы равновесия реакции (1.11) при различных температурах представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Значения константы равновесия реакции (1.11) при различных температурах

Значения константы равновесия реакции

Анализ данных таблицы 1.2 показывает, что при температурах до 2000К константа равновесия реакции (1.11) также имеет очень высокие значения. Это позволяет в широком диапазоне температур считать реакцию горения водорода практически не обратимой. Диссоциация H2O становится возможной только при малых концентрациях водорода и кислорода или очень низком давления смеси газов Pобщ.

Окислительный потенциал газовой смеси при протекании реакции (1.11) также может быть охарактеризован величиной равновесного парциального давления кислорода

Анализ уравнения (1.15) позволяет сделать следующие выводы:

  1. Для газовой смеси с постоянным соотношением между концентрациями H2O и H2 величина равновесного парциального давления кислорода зависит только от температуры.
  2. При повышении температуры численное значение константы равновесия реакции (1.11) уменьшается, а окислительный потенциал газовой смеси увеличивается.
  3. При неизменной температуре величина равновесного парциального давления кислорода определяется соотношением между объемными концентрациями H2O и H2 в смеси. Окислительный потенциал газовой смеси повышается при увеличении (%H2O) и уменьшается при увеличении (%H2).

Между реакциями (1.11) и (1.1) имеются также и некоторые различия. Так как , при повышении температуры константа равновесия реакции горения оксида углерода уменьшается быстрее, чем константа равновесия реакции горения водорода.

Расчеты показывают, что при температуре 1083К . Это означает, что при соблюдении условия

окислительный потенциал газовой смеси при протекании реакций горения оксида углерода и водорода будет одинаковым.

При Т < 1083К , то есть СО обладает более высоким химическим сродством к кислороду. Поэтому при соблюдении условия (1.16) .

При Т > 1083К . В этих условиях более высоким хи-мическим сродством к кислороду обладает водород. Поэтому при выполнении условия (1.16) .

  1.2 Реакция горения водорода
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ