金属和金属氧化物
第八单元金属和金属材料
考点1 金属材料包括纯金属和合金两类。
金属属于金属材料，但金属材料不一定是纯金属，也可能是合金。
考点2 金属材料的发展史商朝，人们开始使用青铜器；春秋时期开始冶铁；战国时期开始炼钢；铜和铁一直是人类广泛应用的金属材料。在100多年前，又开始了铝的使用，因铝具有密度小和抗腐蚀等许多优良性能，铝的产量已超过了铜，位于第二位。
考点3 金属的物理性质
1.共性：大多数金属都具有金属光泽，密度和硬度较大，熔沸点较高，具有良好的延展性和导电、导热性。在室温下除汞为液体，其余金属均为固体。
2.一些金属的特性：铁、铝等大多数金属都呈银白色，铜呈紫红色，金呈黄色；常温下大多数金属都是固体，汞却是液体；各种金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差异较大；银的导电性和导热性最好，钨的熔点最高，汞的熔点最低，铬的硬度最大。考点4 物质的性质与物质的用途之间的关系
1.物质的性质决定物质的用途，而物质的用途又反映出物质的性质。
2.物质的性质很大程度上决定了物质的用途。但这不是唯一的决定因素，在考虑物质的用途时，还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利，以及废料是否易于回收和对环紧的影响等多种因素。
考点5 合金
1.合金：在金属中加热熔合某些金属和非金属，形成具有金属特性的物质。
注意：（1）合金是金属与金属或金属与非金属的混合物。（2）合金的很多性能与组成它们的纯金属不同，使合金更容易适于不同的用途。（3）日常使用的金属材料，大多数为合金。（4）金属在熔合了其它金属和非金属后，不仅组成上发生了变化，其内部组成结构也发生了改变，从而引起性质的变化。
2.合金的形成条件：其中任一金属的熔点不能高于另一金属的沸点（当两种金属形成合金
时）。
3.合金与组成它们的纯金属性质比较。下面是黄铜和铜片，焊锡和锡，铝合金和铝线的有
（1）铁合金：主要包括生铁和钢，它们的区别是含碳量不同，生铁含碳量2%-4.3%，钢的含碳量为0.03%—2%。钢比生铁具有更多的优良性能，易于加工，用途更为广泛。（2）铝合金：铝中加入镁、铜、锌等金属形成合金。广泛应用于制造飞机、舰艇和载重汽车等，可增加它们的载重量以及提高运行速度，并具有抗海水腐蚀、避磁性等特点。（3）铜合金：黄铜：铜、锌的合金；青铜：铜、锡的合金；白铜：铜、镍的合金。
（4）钛和钛合金：被认为是21世纪的重要金属材料。性质：优异的耐腐蚀性，对海水、空气和若干腐蚀介质都稳定，可塑性好，强度大，密度小。用途：喷气式发动机、飞机机身、人造卫星外壳、火箭壳体、医学补形、造纸、人造骨、海水淡化设备、海轮、舰艇的外壳等。
2
置换反应：由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与化合物的反应叫做置换反应。
考点
10 金属活动性顺序
人们通过大量的实验验证得到常见金属的活动性顺序：
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H ）Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性：由强到弱
应用： 1. 在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性越强。
2. 在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。
3. 在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液
里置换出来（K 、Ca 、Na 除外）。
考点11 矿石
1. 金属资源的存在方式：地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，大多数金属
化合物性质较活泼，所以它们以化合物的形式存在；只有少数金属化学性质很不
活泼，如金、银等以单质形式存在。
2. 矿石：工业上把能提炼金属的矿物叫矿石。
（1）步骤：①检验装置的气密性；②装入药品并固定；③向玻璃管内通入一氧化碳气体；
④给氧化铁加热；⑤停止加热；⑥停止通入一氧化碳。
（2）现象：红色粉末逐渐变成黑色，澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。
（3）化学方程式：3CO+Fe 2O 32Fe+3CO 2 2CO+O 2点燃=====2CO 2
Ca(OH)2+CO 2=CaCO 3↓+H 2O
（4）注意事项：与CO还原氧化铜的实验操作顺序一样，即先通入CO再加热，实验完毕，停止加热，继续通入CO至试管冷却。
（5）尾气处理：因CO有毒，不能随意排放在空气中，处理的原则是将CO燃烧掉转化为无毒的CO2或收集备用。
考点13 工业炼铁
（1）原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的还原剂（CO）将铁从铁矿石里还原出来。
（2）原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气（3）主要设备：高炉
（4）冶炼过程中发生的化学反应：
C+O2CO2 CO2+C2CO3CO+Fe2O32Fe+3CO2
注意：石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。
CaCO3CaO+CO2↑ CaO+SiO2CaSiO3
考点14 含杂质化学反应的计算
1.纯净物与含杂质物质的换算关系：
纯净物质量
物质纯度= ×100% = 1-杂质的质量分数
混合物质量
2.含杂质物质的化学方程式的计算步骤：
（1）将含杂质的物质质量换算成纯净物的质量。
（2）将纯净物质质量代入化学方程式进行计算。
（3）将计算得到的纯净物质量换算成含杂质物质的质量。
考点15 金属的锈蚀和保护1.铁的锈蚀条件：有水和氧气 2.防锈的方法：保持干燥；隔绝氧气
考点16 保护金属资源有效途径：防止金属的腐蚀、金属的回收利用、有计划合理的开采矿物、寻找金属的代用品
中考真题再现
2011 南宁
25.（6分）汽车是现代生活中不可缺少的代步工具。请回答下列问题：
(1)汽车电路中的导线多数是用铜制做的，这是利用了金属铜的导电性和____性。
(2)下列汽车配件及用品中，用合金制做的是（填字母）____。
a．钢铁外壳 b．玻璃车窗 c．橡胶轮胎 d．真皮座椅
(3)铁在潮湿的空气中容易锈蚀。
①汽车表面喷漆，可以延缓汽车的锈蚀，其防锈原理是隔绝空气（氧气）和____。
②喷漆前需将铁制品放人稀盐酸中除锈（铁锈主要成分是Fe2O3），反应初期可观察到
溶液由无色变为黄色，这是因为生成了（填化学式）的缘故；反应进行一会儿，又可以观察到有无色气泡产生，该反应的化学方程式是____ 。
答案：25.（6分）(1)延展(2)a(3)①水( H20)②FeCl3 Fe+2HCl=FeCl2 +H2↑
27．（8分）在金属活动性顺序表里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强，在化学反应中越容易失去电子。
（1）Ca 、Mg 、K 三种金属在化学反应中失去电子的能力由强到弱的顺序是__ __。
(2) Ca 、Mg 、K 三种金属的原子结构示意图如右图所
示， 请根据这三种金属的原子结构示意图，结
合已学过的有关原子结构的知识推测：金属单质失去
电子能力的强弱主要与哪些因素有关？ （任答
两点）。
(3)能证明Cu 的金属活动性比Ag 强的方法是： （用化学方程式表示）。
(4)非金属单质也具有类似金属与盐溶液之间的置换反应规律，即活动性较强的非金属
可把活动性较弱的非金属从其盐溶液中置换出来。例如，在溶液中可发生以下反应：
Cl 2 +2NaBr =2NaCl+ Br 2; Br 2 +2KI =2KBr +I 2↓;
I 2 +Na 2S =2NaI+S 由此可以判断硫(S)、溴( Br 2)、碘(I 2)、氯气(Cl 2)四种非金属单质的
活动性由弱到强的顺序的是 。
答案：27.（8分）(l)K>Ca>Mg (2)最外层电子数 电子层数
(3) Cu +2AgN03 =Cu(N03)2 +2Ag (4)S<12
2010 南宁
5.下列物质属于合金的是( )
A.面粉
B.不锈钢
C.活性炭 D 大理石
8.钛和钛合金被认为21世纪的重要金属材料。下面是冶炼钛过程中的一个重要反应：
+ TiCl 4 Ti + 4 NaCl ,该反应的基本类型是（ ）
A.化合反应
B.分解反应
C.置换反应 D 复分解反应
2009 南宁
9.右图是干电池填充物的示意图，下列有关物质是分类中，
错误的是
A.NH4Cl ——酸
B.MnO2——氧化物
C.铜——金属单质
D.石墨——非金属单质
14.有A 、B 、C 三种金属，如果把A 和B 分别放入稀盐酸中，A 溶解并产生氢气，B
不反应；如果把B 放到C 的硝酸盐溶液中，过一会，B 表面有C 析出。则A 、B 、C 三种金属的活动性有强到弱的顺序为
A. A>C>B
B. A>B>C
C. B>A>C
D. C>B>A
答案：B
2007 南宁
10.常温状态下，铁制品最容易．．．
生锈的环境是……………（ ） A.在潮湿的空气中 B.在干燥的空气中
C.完全浸泡在植物油中
D.完全浸泡在蒸馏水中
12.对镁条在空气中燃烧的现象，描述正确的是…………（ ）
A.镁条红热，熔化生成氧化镁
B.发出明亮火焰，生成白色固体
C.发出淡蓝色火焰，生成白色固体
D.剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体
答案：D
13.下列表述，错误．．
的是……………………………………（ ） A.氢氧化钠易潮解 B.甲烷是最简单的有机物
C.生铁和钢的主要成分相同
D.水是相对分子质量最小的氧化物
答案：A
23.⑵工业制取硫酸，主要用黄铁矿（主要成分：FeS 2）作原料，在高温条件下与空气中的
氧气反应，产生一种能形成酸雨的气体和一种铁锈主要成分的物质。该反应的化学方程式为： 。
答案：⑵ 4FeS 2 + 11O 2 2Fe 2O 3 + 8SO 2
27.（6分）有A.B.C.三种固体金属．．．．
，如果把B 和C 放入稀盐酸中，B 溶解并产生氢气，溶液由无色逐渐变为浅绿色，C 不反应；如果把A 和C 放入硝酸银溶液中，过一会儿，在C 表面有银析出，而A 没有变化。根据以上实验事实，回答下列问题：
⑴A.B 和C 的金属活动性顺序为： （2分）；
⑵举出符合上述金属活动性顺序的三种常见金属： ；
⑶上述实验事实．．．．．．
可以给你的启示：① ；② 。
答案：27.（6分）⑴B ＞C ＞A ；⑵Fe ＞Cu ＞Ag 或Fe ＞Cu ＞Pt 或 Fe ＞Cu ＞Au
⑶①位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢 ；②位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。（每空1分）
2011 桂林
7．下列认识不正确．．．
的是 A ．钢是很纯的铁 B ．铁锈的主要成分是Fe 2O 3?x H 2O
C ．隔绝空气和水可以防止铁生锈
D ．被腐蚀的铁制品应该加以回收
答案：A
2011 柳州
11．镁带在空气中燃烧的现象是
A ． 火星四射，生成黑色固体．有淡蓝色火焰，产生刺激性气味的气体
C ．发出耀眼的白光，生成白色固体．产生大量的黄烟，放出大量的热
答案：C
17．铝、铁、铜是生活中常见的金属，下列关于它们的叙述错误的是( )
A ．铝是地壳中含量最多的金属元素
B ．生活中广泛使用的铁制品大多数是铁合金
C ．三种金属的活动性顺序为铝＞铁＞铜
D ．三种金属都能与稀硫酸反应
答案：D
19．已知镁可以和热水反应［Mg ＋＝]△.、＋］并放出热量，待完全反应后，趁热滴入几滴无色酚酞试液，溶液呈红色，但随着温度的降低，红色渐渐褪去，直至无色。以下判断[]不合理的是
A ． 温度降低，的溶解度减小
B．温度降低，溶液的pH变小
C．酚酞试液与空气中的二氧化碳反应而失效
D．溶液中的与空气中的二氧化碳发生了反应
答案：C
分)钛(Ti)因其硬度大、熔点高，在常温下耐酸碱和耐腐蚀等优良性能而被认为是本
世纪的重要金属材料。钛的提取可用钛酸亚铁作原料。
(1)钛酸亚铁(用R表示)与碳在高温下反应的化学方程式为2R＋C[FY(＝]高温.、2Fe＋
＋。
中氧元素的化合价为－2，则Ti元素的化合价为，钛酸亚铁(R)的化学式是。
在高温下与过量的Mg反应可制取金属钛，同时生成氯化镁，写出此反应的化学
方程式：。除去所得金属钛中混有的少量金属镁可使用的试剂是。
2011 百色
21.某金属R与硝酸银溶液反应的化学方程式为:R + 2AgNO3 R(NO3)2 + 2Ag
R与硝酸铜溶液不发生反应，关于R的推断正确的是
A. R的活泼性介于铜、银之间
B. R能置换出酸中的氢
C. R的活泼性比铜强
D. R的活泼性比铜强、银都弱
答案：21.A
27.(5分)元素周期表和化学用语都是学习化学的重要工具,回答下列问题:
（1）同一周期（横行）中，相邻两种元素的质子数之差为；磷元素原子核外电子数为；
（2）12号元素的单质在空气中燃烧时，也发生如下反应：
2Mg + CO点燃 C +2MgO ，该反应中发生还原反应的物质是；9号元素的气体单质（F2）常温下与水发生反应，生成氢氟酸（HF）各另一种无色气体，该反应的化学方程式为：。
答案：27.（1）1 15 （2）CO2 2F2 + 2H2O = 4HF + O2
2011 梧州
9、下列物质不属于合金的是
A．氧化铁 B．生铁 C．不锈钢 D．青铜
2011 北海
16．除去下列物质中所含杂质，括号内的除杂剂不正确的是()
A. KOH溶液中混有K2CO3(稀盐酸)
B. NaNO3溶液中混有AgNO3(适量NaCl溶液)
C. Cu粉中混有铁粉(稀硫酸)
D. 氧气中混有水蒸气(生石灰)
答案：A
17．下列四个实验中，只需三个就可以证明Zn，Cu、Ag三种金属的活动性顺序，其中不
必要进行的实验是()
A. 将锌片放入稀硫酸中
B. 将铜片放人稀硫酸中
C. 将锌片放入硝酸银溶液中
D. 将铜片放人硝酸银溶液中
答案：C
18．分离Fe2 (SO4)3、Na2SO4、BaSO4的混合物，应选用的一组试剂是()
A. 水 KOH溶液稀硝酸
B. 水 NaOH溶液稀盐酸
C. 水 KOH溶液稀盐酸
D. 水 NaOH溶液稀硫酸
答案：D
30．现有一固体粉末，可能由KNO3、KOH、BaCl2、NaNO3、MgCl2、CuSO4中一种或几种混合而成。为探究其组成，做了如下实验：
(1)取一定量该固体粉末于试管中，加适量水，得到无色澄清碱性的溶液。
(2)取少量步骤(1)所得的溶液于试管中，加足量硝酸酸化后，再加入少量AgNO3溶液，产生白色沉淀。
请根据实验现象分析：混合物中一定含有KOH、BaCl2；
一定不含有CuSO4、MgCl2;可能含有NaNO3、KNO3。
答案：30：KOH、BaCl2，；CuSO4、MgCl2 ；NaNO3、KNO3
金属氧化物催化剂
金属氧化物催化剂及其催化作用金属氧化物催化剂通常为复合氧化物（complex oxides),即多组分的氧化物。如V O -MoO , TiO -V 2O 5-P 2O 5,V 2O 5-MoO 3-Al 2O 3。组分中至少有一个组分是过渡金属氧化物。组分与组分之间可能相互作用，作用的情况因条件而异。复合氧化物系通常是多相共存，如MoO 3-Al 2O 3，就有α-、β-、复杂，有固溶体、有杂多酸、有混晶等。 就催化作用与功能来说，有的组分是主催化剂，有的组分为助催化剂或者是载体。
金属氧化物催化作用机制-1 z半导体的能带结构 z催化中重要的是非化学计量的半导体，有n型和p型两大类。非计量的化合物ZnO是典型的n型半导体（存在自由电子而产生导电行为）。NiO是典型的p型半导体，由于缺正离子造成非计量性，形成氧离子空穴，温度升高时，此空穴变成自由空穴，可在固体表面迁移，成为NiO导电的来源。 z Fermi能级E f是表征半导体性质的一个重要物理量，可以衡量固体中电子逸出的难易，它与电子的逸出功?直接相关。?是将一个电子从固体内部拉到外部变成自由电子所需的能量，此能量用以克服电子的平均位能，Fermi能级E 就是这种平均位能。 f z对于给定的晶格结构，Fermi能级E f的位置对于其催化活性具有重 O分解催化反应。 要意义。如N x z XPS研究固体催化剂中元素能级变化
金属氧化物催化作用机制-2 z氧化物表面的M=O键性质与催化活性的关联 z晶格氧（O=）的催化作用：对于金属氧化物催化剂表面发生氧化反应时，作为氧化剂的氧存在吸附氧与晶格氧两种形态。晶格氧由于氧化物结构产生。选择性氧化（Selective Oxidation)是固体氧化物催化剂应用主要方向之一。在选择性氧化中，存在典型的还原-氧化催化循环（Redox mechanism)）。这里晶格氧直接参与了选择性氧化反应。 z根据众多的复合氧化物催化氧化可以概括出：1 选择性氧化涉及有效的晶格氧；2 无选择性完全氧化反应，吸附氧和晶格氧都参加了反应；3 对于有两种不同阳离子参与的复合氧化物催化剂，一种阳离子M+承担对烃分子的活化与氧化功能，它们再氧化靠晶格氧O=；另一种金属氧化物阳离子处于还原态，承担接受气相氧。（双还原-氧化催化循环机理） （dual-redox) z举例：甲烷选择性氧化制备合成气、甲醇或甲醛 z CH4+O2→CO+2H2-136 kcal/mol z CH4+O2→CH3OH -22 kcal/mol z CH4+O2→HCHO+H2O -70 kcal/mol z CH4+O2→CO2+2H2O -189 kcal/mol
碳、一氧化碳、氢气还原金属氧化物
碳、氢气、一氧化碳还原金属氧化物 【考点过关】 1.化学反应方程式：（四高温二加热） （1）碳和氧化铁反应：2Fe 2O 3 +3C=4Fe+3CO 2 (高温) （2）碳和氧化铜反应：C+2CuO=2Cu+CO 2 (高温) （3）一氧化碳和氧化铁反应：:3CO+Fe 2O 3 ===2Fe+3CO 2 (高温) （4）一氧化碳和氧化铜反应：CuO+CO= Cu+CO 2 (加热) （5）氢气和氧化铁反应：Fe 2O 3 +H 2 =2Fe+3H 2 O(高温) （6）氢气和氧化铜反应：H 2+CuO==Cu+H 2 O(加热) 2.碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验 3.实验固态物质的重要物理性质： （1）铜：红色固体（2）氧化铜：黑色固体（3）铁：黑色固体（4）氧化铁：红色固体（5）碳：黑色固体
4.实验气态物质的除杂与检验： 【考题精做】 1.有甲、乙、丙三种纯净物,甲为黑色固体,乙、丙为无色气体。点燃时,甲既能生成乙,也能生成丙;丙点燃也能生成乙。在以下关于这三种物质推断的叙述中,正确的是( ) A. 甲是一种化合物 B. 乙是一氧化碳 C. 丙是一氧化碳 D. 丙是二氧化碳 2.已知A、B为两种黑色粉末，其中A为单质，D为红色固体。A～E五种物质之间的转化关系如图所示。 写出下列物质的名称：A____；B____；D____；E____。 3.某同学为研究相同条件下一氧化碳和氢气哪个还原氧化铁的量更多，将一氧化碳和氢气等体积混合后先通过图甲装置，再通过图乙中的仪器组合。为达到实验目的，图乙中仪器选择和连接最好的是() A. cba B. cda C. cbd D. bca
高中化学金属氧化物知识点总结
高中化学金属氧化物知识点总结 1、低价态的还原性: 6feo+o2===2fe3o4 feo+4hno3===fe(no3)3+no2+2h2o 2、氧化性: na2o2+2na===2na2o （此反应用于制备na2o） mgo，al2o3几乎没有氧化性，很难被还原为mg，al.一般通过电解制mg和al. fe2o3+3h2===2fe+3h2o (制还原铁粉) fe3o4+4h2===3fe+4h2o 3、与水的作用: na2o+h2o===2naoh 2na2o2+2h2o===4naoh+o2 (此反应分两步:na2o2+2h2o===2naoh+h2o2 ; 2h2o2===2h2o+o2. h2o2的制备可利用类似的反应: bao2+h2so4(稀)===baso4+h2o2) mgo+h2o===mg(oh)2 (缓慢反应) 4、与酸性物质的作用: na2o+so3===na2so4 na2o+co2===na2co3 na2o+2hcl===2nacl+h2o 2na2o2+2co2===2na2co3+o2 na2o2+h2so4(冷,稀)===na2so4+h2o2 mgo+so3===mgso4 mgo+h2so4===mgso4+h2o al2o3+3h2so4===al2(so4)3+3h2o (al2o3是两性氧化物: al2o3+2naoh===2naalo2+h2o) feo+2hcl===fecl2+3h2o fe2o3+6hcl===2fecl3+3h2o fe2o3+3h2s(g)===fe2s3+3h2o fe3o4+8hcl===fecl2+2fecl3+4h2o
金属氧化物催化机理
?氨吸附／脱附法研究发现随着在MoO3 – P2O5体系中加入少量的Bi2O3后催化剂的酸性迅速增加，并达到极大值，然后随Bi2O3的量增加而下降 ?亲核氧化反应的第一步是有机分子的活化，然后进行氧离子的亲核加成作用 ?催化剂要活化烃类并使其进一步进行氧化反应，必须具备酸性和氧化还原两种催化功能，并且这两种功能又必须相互协同进行 ? ?不同氧化物上的实验结果表明：第V、Ⅵ、Ⅶ族过渡金属氧化与配位多面体形成不同类型的键合方式，并且在确定有机分子亲核插入机理中起着重要的作用
? 强亲电性的O 2-和O -物种进攻有机分子中电子密度最高的部分进行亲电加成形成过氧或环氧化合物，并且进一步发生断裂而使烃分子降解起始，烯烃形成饱和醛，而芳烃形成相应的酸酐 ? 在高温时，高反应性的饱和醛迅速发生全氧化 催化剂要活化烃类并使其进一步进行氧化反应，必须具备酸性和氧化还原两种催化功能，并且这两种功能又必须相互协同进行 ? 催化剂的酸碱性质变化对催化反应选择性的影响不是由于分子中官能团反应能力 改变而引起的，而仅是改变了吸附性质，即改变反应物或产物分子在催化剂表面上的停留时间 （1）丁烯氧化脱氢的工业催化剂 ① Bi – Mo 氧化物体系。在这类催化剂中，Mo 或Bi – Mo 氧化物是主要活性组分，碱金属、铁系元素、ⅤB 元素的氧化物主要起到提高活性、选择性和结构稳定性的作用，SiO2或 A12O3作为载体 ② 以Sb 或Sn 的氧化物为基础的二组分或多组分氧化物催化剂 ③ 以Ti 氧化物为基础的多组分混合氧化物是近年来开发的一类催化剂 ④ 铁酸盐催化剂体系 ⑤ H – 198型铁系催化剂 如何确定半导体氧化物为n 型或p 型 ① n 型氧化物的金属离子应该有容易达到的较低的氧化态；如：ZnO 和Fe3O4。 ② p 型氧化物的金属离子应有容易达到的高的氧化态；如：Cu2O 和CoO 。 p 型半导体活性最高，其次是绝缘体，n 型半导体活性最低。 ? 晶格氧离子O 2- 是亲核试剂，它没有氧化性质,它们可以通过亲 核加成插入到烃类分子缺电子的位置上，导致选择性氧化，这种方式生成的含氧化合物的类型取决于反应物分子与催化剂 表面活性中心之间形成的中间态结构
2019金属氧化物热还原反应实验条件的启示语文
金属氧化物热还原反应实验条件的启示 金属氧化物热还原反应指的是金属氧化物(如Fe2O3、CuO等)在加热或者更高的温度条件下，用一些还原剂将氧化物中的金属元素以单质形式还原出来的反应。这一类型的反应众多，也是目前刚刚接触化学这门自然学科的初中生必须掌握的反应。但在实际教学过程中发现，大多数学生在书写这一类反应时很容易将反应条件弄混淆。综合分析后，不难发现比如同一种金属氧化物在不同的还原剂作用下或者同一种还原剂还原不同的金属氧化物均会出现不同实验条件，如“加热”、“高温”……究竟是什么原因致使反应条件出现如此复杂的情况？笔者也曾读过许多化学期刊中有关这一类反应的实验探究型论文，论文中很少出现专门针对这类反应条件多样化进行的分析。所以便借此机会，来谈谈我个人对此类反应的一些不成熟的看法，希望与广大同仁一起探讨，一起学习。就以CuO和Fe2O3的还原为例。现行的初中化学教材中出现的反应方程式有这几个： ①2CuO+C2Cu+CO2↑；②CuO+H2Cu+H2O； ③CuO+COCu+CO2；④2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑； ⑤Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2。尤其是反应①是中学化学教材中固相反应的典型代表，因该反应的成功率低而被广泛谈论和改进；反应②则比其他反应易于进行且现象明显；反应③作为一个补充CO还原性的方程式出现在教材中。根据金属氧
化物在低于1800K温度下在还原顺序，Ca＞Mg＞Al＞C＞Si ＞H2＞CO，可以看出H2的还原能力介于C和CO之间，但H2不同于金属，它的优点是反应生成物之一是水蒸气，它能随时由反应区内移去，有利于反应向正方向移动，且产物较纯净。还原剂的化学活动性由被还原的氧化物与还原后所得氧化物的热力学性质所决定。各元素与氧发生反应，生成氧化物的特点是绝大部分反应的结果多为放出热量，放出的热量愈大，则生成的氧化物愈稳定。在平衡体系MmOn+ nH2mM+nH2O，H2O(g)的生成热(241．818kJ/mol)远远超过CuO 的生成热(156．8 kJ/mol)，所以CuO较易于H2所还原，一般酒精灯加热就可使反应顺利进行 [1] 。虽然C的还原能力强于H2，但固体还原剂与氧化物的充分接触程度毕竟没有固体与气体还原剂那么好，自然反应温度就比前者要高。 Fe2O3的生成热(824．25 kJ/mol)比CuO 的生成热大，说明Fe2O3较CuO更加稳定，要想从Fe2O3中将单质还原Fe出来就相对比较困难。反应⑤是一个教师演示实验，CO还原Fe2O3需在550℃以上的高温下进行，所以最好要用酒精喷灯或三芯酒精灯，Fe2O3粉末要铺得薄而且要均匀。有纯净而均匀的CO气流，并保持反应时较高的温度。在温度不够高的情况下，生成的Fe3O4会干扰生成Fe的目测检验，所以见到硬质玻璃管内的物质变黑以后，证明开始发生反应，为保证还原铁的生成，需要继续加热升温几分钟，整个还原过程如
金属氧化物的温度与ΔG的关系_Ellingham图
将氧化物的保准生成吉布斯自由能r G θ V 数值折合成元素与1mol 氧气反应的标准吉布斯自由能变化r G θV （J/mol O 2）。即将反应 222x y x O M O y y +== 的r G θ V 与温度T 的二项式关系绘制成图像即为Ellingham 图，又称氧势图。Ellingham 图能够直观的分析和考虑各种元素与氧的亲和能力，了解不同元素之间的氧化和还原关系，比较各种氧化物的稳定顺序。 图 1 氧势图 一、氧势图的理解 1、直线的斜率 直线的斜率为反应的标准熵变，当反应物质发生相变时，直线的斜率也发生变化，表现在直线中出现转折点。 2、直线的位置 不同元素的氧化物r G θV 与T 的关系构成位置高低不同的直线，由此可得出： 1） 位置越低，表明r G θV 负值越大，在标准状态下所生成的氧化物越稳定，越难被其他 元素还原。 2） 同一温度下，几种元素同时与氧相遇，则位置低的元素最先被氧化。如1673K 时， 元素Si 、Mn 、Ca 、Al 、Mg 同时与氧相遇时，最先氧化的是金属Ca ，然后依次是Mg 、Al 、Si 、Mn 。 3） 位置低的元素在标准状态下可以将位置高的氧化物还原。 4） 由于生成CO 的直线斜率与其他直线斜率不同，所以CO 线将图分成三个区域。在CO 线以上的区域，如元素Fe 、W 、P 、Mo 、Sn 、Ni 、Co 、As 及Cu 等的氧化物均可被C 还原，在高炉冶炼中，如果矿石中含有以上的元素，这些元素将进入生铁，给炼钢带来困难。在CO 线以下的区域，如元素Al 、Ba 、Mg 、Ca 以及稀土元素等氧化物不能被C 还原，在冶炼中它们以氧化物的形式进入炉渣。在中间区域，CO 线与其他线相交，如元素Cr 、Nb 、Mn 、V 、B 、Si 、Ti 等氧化物线。当温度高于焦点温度时，元素C 氧化，低于焦点温度时，其他元素被氧化。这一点在冶金过程中起着十分重要的作用。从氧化角度讲，交点温度称为碳和相交元素的氧化转化温度，从还原的角度讲，称为碳还原该元素氧化物的最低还原温度。除了CO 线以外，任何两种元素的氧化物的氧势线斜率若相差较大时，都可能相交，那么在交点温度下，两个氧化物的氧势相等，稳定性相同。则称该温度称为两种元素的氧化转化温度，或称为一种元素还原另一种元素的氧化物的最低还原温度。 二、 氧势图的应用 利用氧势图可确定氧化物的基本热力学性质： 1）可以确定氧化物的稳定性。氧化物在一定温度的稳定性可用r G θV 表示，它在不同
第二章 铁氧化物还原
第二章铁氧化物还原 一、还原反应基本原理 1、金属氧化物的还原反应：金属氧化物还原反应通式 MeO+B=BO+Me (+或-)Q 式中：MeO 金属氧化物 B 还原剂 Me 金属元素 Q 反应热效应 高炉冶炼用CO、H2和固体碳还原剂 2、氧化物的还原顺序： 高炉冶炼条件下，各种氧化物由易到难的还原顺序： Cu O→P bO→FeO→MnO→SiO2→Al2O3→MgO→CaO 其中：Cu、P b、Fe的氧化物都能被还原。 SiO2、MnO只有部分被还原。 Al2O3、MgO 、CaO不能被还原。 二、铁氧化物还原 （一）铁氧化物的还原顺序： 1、铁的氧化物在还原时，是从高价铁氧化物逐级还原成低价氧化物，最后还原成金属铁。 ＞570℃时：Fe2O3→Fe3O4→FeO→FeO ＜570℃时：Fe2O3→Fe3O4→FeO (FeO→Fe3O4+FeO)
2、铁氧化物顺序还原的原因：是受 铁氧化物中的铁与氧的亲合力大小 决定的。 一般：与氧亲合力大，分解压就小， 难还原。 与氧亲合力小，分解压就大， 易还原。 各种铁氧化物不同温度的分解压（见 图） （二）用CO还原铁氧化物： 1、还原反应式： ＞570℃时：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+ CO2+Q Fe3O4+CO=3FeO+ CO2-Q FeO +CO=Fe+ CO2+Q ＜570℃时: 3Fe2O3+CO=2Fe3O4+ CO2+Q Fe3O4+4CO=3Fe+ CO2+Q 2、反应特点： ①以放热反应为主。 ②是间接还原，气相产物为CO2 间接还原：在高炉中以CO（H2）为还原剂，气相产物为CO2（或H2O）的还原反应。 ③反应是可逆的。
多孔金属过渡金属氧化物复合材料的制备及电化学性能研究
多孔金属/过渡金属氧化物复合材料的制备及电化学性能研究基于自身独特的物理化学性能,以自然界储量丰富、可调控的微/纳结构形态为优点的过渡金属氧化物材料一直以来受到众多科研者的青睐,且在环境和能源领域有着广阔的应用前景,可用于超级电容器、电化学传感器和光催化等等。但是,过渡金属氧化物有导电性差、低的离子传输动力学、差的结构稳定性等缺点,限制了其应用。因此,设计高性能的过渡金属氧化物电极结构己成为非常紧迫的任务。本论文以多孔金属为基,采用等离子体处理、原子层沉积、电化学沉积以及金属有机骨架化合物热分解等不同的方法制备出各类过渡金属氧化物复合电极,并研究了它们在超级电容器、生物传感器及水氧化反应方面的性能。这对于阐明材料的微/纳结构与性能之间的关系,以及进一步拓宽过渡金属氧化物的应用范围具有重要的意义。针对以上问题,本论文的主要内容是基于多孔金属和过渡金属氧化物纳米复合材料构筑高性能电化学电极的创新性研究,主要涵盖的工作有:(1)采用水热合成、热退火及等离子体处理的方法制备出多级多孔的Ni/NiO 核壳结构,并且对样品进行了形貌表征及电化学性能测试。该核壳结构是由高导电性且相互连通的Ni骨架内核以及均匀覆盖其表面的NiO壳层组成,其在超级电容器和生物传感器方面表现出优异的电化学性能。作为赝电容电极材料,该电极表现出高达255 mF cm-2的面积电容。同时,该电极还表现出对葡萄糖电氧化的高催化活性,灵敏度为4.49 mA mM-1 cm-2,检测限为10 mM。此外,分层多级的孔径增强了电解质和离子在互连的多孔通道内的快速扩散及传输,这主要体现
在4000个循环的优异稳定性方面以及对葡萄糖短至1.5 s的电流快速响应。分层多级多孔金属/金属氧化物核壳结构这些概念也为能量存储和电化学催化领域设计高性能电极材料开辟了新的途径。(2)通过使用原子层沉积的方法在纳米多孔金(NPG)膜的骨架表面上包覆一层超薄的CoO壳层制备柔性的电化学传感电极,并且对样品进行了形貌表征及电化学性能测试。NPG/CoO复合电极不仅实现了对葡萄糖氧化和H202还原的高催化活性,而且表现出在葡萄糖和H202分子浓度检测中良好的线性关系。此外,该电极用于H202传感器时的灵敏度可高达62.5 μA mM-1 cm-2且其线性关系保持在0.1-92.9 mM的浓度范围内。该电极表现出的优异电催化性能主要是由于Au和CoO在界面处的协同效应以及具有高导电性和大比表面积的多孔金骨架的贡献。(3)通过采用微米级的划刻技术将纳米多孔金薄膜加工成交叉指形的平面微集流体,这种高离子传输的纳米多孔通道和高电导率的相互连通纳米金骨架可设计出高性能的微型赝电容器。因此,这些制备出的微电容器件显示一系列优异的电容特性,包括超快充放电(高倍 率性能)、高的比电容(1.27mFcm-2,127 F cm-3)以及在保持高功率密度(22.21 W cm-3)的同时还能取得高能量密度(0.045 Wh cm-3)。特别是,优异的循环稳定性和机械柔韧性给他们在未来微型电子学的应用提供了巨大潜力。这种设计概念也为将平面型超级电容器集成到大规模制备的微型化器件中提供了一种新途径。(4)通过在Ar和空气中退火处理水热合成的金属有机骨架化合物(Co-MOF)可得到多孔的 Co304/C纳米线阵列(NAs)。在电化学储能方面,Co3O4/C NAs在1 mA
关于CO还原金属氧化物的计算题.
关于CO 还原金属氧化物的计算题 选择题，关于CO 还原金属氧化物的计算题 1、一定质量的Fe2O3、ZnO 、CuO 的固体混合粉末，在加热条件下用足量 到金属 混合物4 . 82g ，将生成的CO2气体用足量的澄清石灰水吸收后， 产生 若用2mol ?L-1的盐酸溶解该混合物，至少需要盐酸的体积为 A . 50 mL B . 100 mL C . 200 mL D .缺少数据，无法计算 这道题目涉及的化学方程式如下： Fe2O3+3CO (加热)=2Fe+3CO2 ZnO+CO (加热)=Zn+CO2 CuO+CO (加热)=Cu+CO2 Ca (OH ) 2+CO2=CaCO3+H2O Fe+2HCI=FeCI2+H2 t Zn+2HCI=ZnCI2+H2 t 设原混合物中含 Fe2O3 xmol 、ZnO ymol 、CuO zmol ，可得方程组： (2x*56 ) + (y*65 ) + (z*64) =4.82 (3x+y+z ) *100=10 消耗盐酸的物质的量应该为： 4x+2y 但是用尽了题目中的条件(即上述信息)，也无法得出答案，因此选 但是答案不是D 由碳酸钙的质量可知 碳含量为1.2克，进而可以计算出CO 的量为2.8克，由此 可计算出三种氧化物中的氧元素含量为 1.6克，因为一个氧元素为负2价，一个 氯元素为负1价，可知2个氯元素代替一个氧元素，又因为2mol ?L -l 的盐酸 可 知为B B Fe2O3+3C Q 加热）=2Fe+3CO2 ZnO+C Q 加热）=Zn+CO2 CuO+CO 加热） =Cu+CO2 Fe2O3+6HCI=2FeCI3+3H2O ZnO+2HCI=Z nCI2+H2O CUO+2HCI=CUCI2+H2O CO---CO2---2HCL 2、2.8克的CO 在高温下跟5.8克铁的某种氧化物恰好完全反应，这种铁的氧化物是? 解: m(CO)=2.8 g ???n (CO)=n(CO2)=0.1 mol 而CO 变成CO2是结合Fe 的氧化物中的O,说明Fe 的氧化物中的O 为0.1 mol CO 还原，得 lOg 白色沉
金属氧化物催化剂与选择性氧化
金属氧化物催化剂与选择性氧化催化剂设计理论基础、作用机理
金属氧化物催化剂 金属氧化物催化剂通常为复合氧化物（complex oxides),即多组分的氧化物。如V 2532V 2O 5-P 2O 5,V 2O 5-MoO 3-Al 2O 3。组分中至少有一个组分是过渡金属氧化物。组分与组分之间可能相互作用，作用的情况因条件而异。复合氧化物系通常是多相共存，如MoO 3-Al 2O 3，就有α-、β-、复杂，有固溶体、有杂多酸、有混晶等。 就催化作用与功能来说，有的组分是主催化剂，有的组分为助催化剂或者是载体。
金属氧化物催化剂的结构化学z具有某种特定晶格结构的新化合物生成，需要满足三个方面的要求：1 控制化学计量关系的价态平衡；2 控制离子间大小相互取代的可能；3修饰理想结构的配位情况变化。这种理想结构是基于假定离子是刚性的、不可穿透的、非崎变的球体。 z对于复合金属氧化物，实际结构常有晶格缺陷、非化学计量的情况，而且离子是可变形的。 z任何稳定的化合物。无论它是晶态结构或无定形态结构，必须满足化学价态的平衡。当晶格中发生高价离子取代低价离子时，就要结合高价离子和因取代而需要的晶格阳离子空位以满足这种要求。
金属氧化物催化剂的结构特征z 尖晶石结构（AB 2O 4，LiMn 2O 4, MoAg 2O 4, MoLi 2O 4,WLi 2O 4）A 8B 16O 32z 钙钛矿型结构（ABO 3, LaMnO 3, LaFeO 3, LaCrO 3, LaCoO 3）z 层状结构LiCoO 2, LiNiO 2, LiMn 2O 4, LiNi x Co 1-x O 2z 新型介孔材料TiO 2, Al 2O 3、PbO 2、Fe 2O 3、WO 3、V 2O 5、MoO 3、ZrO 2 、TiO 2 、Mn 2O 4
冶金原理(9.3)--金属氧化物还原动力学
金属氧化物还原动力学 一、实验目的和要求 用气体还原剂还原金属氧化物，属于气—固多相反应体系。是一个复杂的物理化学变化过程。还原热力学公研究反应过程达到平衡时的热力学条件。而动力学则研究还原反应过程进行的快慢。即研究影响反应速度大小有关的条件。其目的在于：查明在冶炼条件下反应速度最慢的步骤（即限制性环节）是什么？以便针对该环李的影响因素，改变冶炼条件，加快反应速度，从而提高生产率。 具体要求如下： 1．通过实验说明还原反应的有关机理。加深课堂讲授内容的理解、巩固和提高。 2．研究还原温度，气体性质及流量，矿石的物理化学性质对还原速度的影响。 3．验证用气体还原剂还原金属氧化物的纯化学反应控制模型和纯扩散控制模型。 4．学习实验数据处理方法及实验操作技术。 分析金属氧化物还原动力学的一般规律。 二、实验原理 用气体还原原氧化物是多相反应机理最完整的，如及H2气还原金属氧化物（MeO）的反应式如下： MeO+H2=Me+H2O 其反应模型如图9—1所示，在反应物（MeO）外层，生成一层产物层（Me），Me外表存在一边界层，（又称为气膜），最外面为包括反应气体（H2）和生成物气体（H2O）的气流。 反应机理包括以下环节： （1）H2的外扩散； （2）H2的内扩散； （3）结晶化学反应； （4）H2O穿过Me层的内扩散； （5）气体H2O穿过界层的外扩散。 还原反应是由上述各环节完成的。然而各环节的速度是不相等的，总的速度取决于最慢的一个环节。即限制环节。而影响限制性环节的主要因素是：还原温度、矿石孔隙度、矿石粒度、还原气体的性质及流量等。 如果氧化矿结构很致密，还原反应将是自外向内逐渐深入的，存在开头规整的连续反应相界面，对于球形或立方体颗粒而言，这样的反应界面通常是平行于外表面，同时随时间的延续，反应界面将不断向固体内部推进，金属（MeO）内核逐渐缩小。还原反应遵循结晶化学反应和阻力相似的收缩核模型。因为H2气需通过生成物层扩散。以及在MeO、Me 界面上的结晶化学反应。所以，还原反应的限制性环节可以是受扩散阶段控制，也可以是受结晶化学阶段控制。为上述扩散和结晶化学反应速度相差不大时，我们称它为综合控制。如果反应产物层是疏松的，气体还原进入界面将不受阻力。反应速度不受产物的影响，反应为结晶化学阶段控制，如果产物层致密，还原剂必须扩散，通过此层方能达到反应界面，反应则为内扩散阶段控制。实验研究表明，在火法冶金中，气流速度很快，常常高于形成边界层的临速度。因而外扩散通常不是限制性环节。在火法冶金的高温和常压条件下，吸附速度也很快，通常也不是限制性环节。因此，限制性环节主要是内扩散和结晶化学两个阶段，或
铁氧化物的分解、还原与再氧化(一)
世上无难事，只要肯攀登 铁氧化物的分解、还原与再氧化（一） 氧化物的分解、还原及再氧化反应是烧结过程中化学反应中一个重要部分，它影响烧结矿的矿物组成及液相的形成，从而影响烧结矿的质最。例如适 当控制烧结气氛以减少铁氧化物的还原过程，促使Fe2O3 生成而减少FeO 的 形成，这有利于烧结矿还原性的提高。（一）铁氧化物的分解烧结料中有许 多氧化物，在铁料中主要是铁或锰氧化物，在熔剂中有钙镁氧化物，这些氧化 物在烧结过程中是否发生分解反应决定于它们的化学反应式的平衡常数(Kp)及 等压位的变化(ΔZ)一般金属氧化物的分解可按下式表示：2MeO=2Me+O2 如MeO 及Me 是以固相存在而不互相熔解，则上式的反应平衡常数即等于分解压力：Kp=Po2 分解压力与反应的标准等压位的关系为：ΔZo=-KTlnPo2当气相中氧的分压为P′o2时，则 当Po2＞P′o2时,ΔZ＜0 氧化物分解，当Po2＜P′o2时,ΔZ＞0 反应向生成氧化物的方向进行；当Po2=P′o2时,ΔZ=0反应趋于平衡状态。在大气中P′o2=0.21而大多数金属氧化物的分解压力比0.21 气压小得多，所以大多数金 属氧化物在大气中是比较稳定的。 [next] MnO2,Mn2O3,Fe2O3 的分解压力比较大，MnO2 在460℃的分压为0.21,550 ℃的分压为1.0 大气压(98066.5 帕),Mn2O3 达到相应分压的温度为927℃及1100℃因而铁锰的高级氧化物(即氧化程度高的氧化物)在烧结过程中干燥带或 预热带就开始分解甚至已很剧烈，而Fe2O3 在1383℃分解压力为0.21,在1452 ℃分解压力为1.0,要比锰的高级氧化物分解困难一些。在烧结条件下，烧结冷 却带的气体的实际压力为0.9 大气压(0.9×98066.5 帕），所以氧的分压为0.18～
光催化原理及应用
光催化原理及应用 起源 光触媒，是一个外来词，起源于日本，由于日本文字写成“光触媒”，所以中国人就直接把她命名为“光触媒”。其实日文“光触媒”翻译成中文应该叫“光催化剂”翻译成英文叫“photo catalyst”。光触媒于1967年被当时还是东京大学研究生的藤岛昭教授发现。在一次试验中对放入水中的氧化钛单结晶进行了光线照射，结果发现水被分解成了氧和氢。这一效果作为“ 本多· 藤岛效果” （Honda-Fujishima Effect）而闻名于世，该名称组合了藤岛教授和当时他的指导教师----东京工艺大学校长本多健一的名字。 这种现象相当于将光能转变为化学能，以当时正值石油危机的背景，世人对寻找新能源的期待甚为殷切，因此这一技术作为从水中提取氢的划时代方法受到了瞩目，但由于很难在短时间内提取大量的氢气，所以利用于新能源的开发终究无法实现，因此在轰动一时后迅速降温。 1992年第一次二氧化钛光触媒国际研讨会在加拿大举行，日本的研究机构发表许多关于光触媒的新观念，并提出应用于氮氧化物净化的研究成果。因此二氧化钛相关的专利数目亦最多，其它触媒关连技术则涵盖触媒调配的制程、触媒构造、触媒担体、触媒固定法、触媒性能测试等。以此为契机，光触媒应用于抗菌、防污、空气净化等领域的相关研究急剧增加，从1971年至2000年6月总共有10,717件光触媒的相关专利提出申请。二氧化钛 TiO 2 光触媒的广泛应用，将为人们带来清洁的环境、健康的身体。 催化剂是加速化学反应的化学物质，其本身并不参加反应。典型的天然光催化剂就是我们常见的叶绿素，在植物的光合作用中促进空气中的二氧化碳和水合成为氧气和碳水化合物。 光触媒是一种纳米级的金属氧化物材料，它涂布于基材表面，在光线的作用下，产生强烈催化降解功能：能有效地降解空气中有毒有害气体；能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理；同时还具备除臭、抗污等功能。光催化是在光的辐照下使催化剂周围的氧气和水转化成极具活性的氧自由基，氧化力极强，几乎可以分解所有对人体或环境有害的有机物质总的来说纳米光触媒技术是一种纳米仿生技术，用于环境净化，自清洁材料，先进新能源，癌症医疗，高效率抗菌等多个前沿领域。 早在1839 年, Becquere 就发现了光电现象, 然而未能对其进行理论解释。直到1955 年, Brattain 和Gareet才对光电现象进行了合理的解释, 标志着光电化学的诞生。1972 年, 日本东京大学Fu jishmi a和H onda研究发现[ 3] , 利用二氧化钛单晶进行光催化反应可使水分解成氢和氧。这一开创性的工作标志着光电现象应用于光催化分解水制氢研究的全面启动。在过去30 年里, 人们在光催化材料开发与应用方面的研究取得了丰硕的成果。 以二氧化钛为例, 揭示了其晶体结构、表面羟基自由基以及氧缺陷对量子效率的影响机制; 采用元素掺杂、复合半导体以及光敏化等手段拓展其光催化活性至可见光响应范围; 通过在其表面沉积贵金属纳米颗粒可以提高电子- 空穴对的分离效率, 提高其光催化活性。尽管人们对光催化现象的认知与应用取得了长足的进步, 然而受认知手段与认知水平的限制, 目前对光催化作用机理的研究成果仍不足以指导光催化技术的大规模工业化应用, 亟待大力开展光催化基本原理研究工作以促进这一领域的发展。另一方面, 现有光催化材料的光响应范围窄, 量子转换效率低, 太阳能利用率低, 依然是制约光催化材料应用的瓶颈。寻找和制备高量子效率光催化材料是实现光能转换的先决条件, 也是光催化材料研究者所需要解决的首要任务之一。 光催化机理： 半导体材料在紫外及可见光照射下，将光能转化为化学能，并促进有机物的合成与分解，这一过程称为光催化。当光能等于或超过半导体材料的带隙能量时，电子从价带(VB)激发到导带(CB)形成光生载流子(电子-空穴对)。在缺乏合适的电子或空穴捕获剂时，吸收的光能因为载流子复合而以热的形式耗散。价带空穴是强氧化剂，而导带电子是强还原剂。大多数有机光降解是直接或间接利用了空穴的强氧化能力。 例如TiO2是一种半导体氧化物，化学稳定性好(耐酸碱和光化学腐蚀)，无毒，廉价，原料来源丰富。 TiO2在紫外光激发会产生电子－空穴对，锐钛型TiO2激发需要3.2 eV的能量，对应于380 nm左右的波长。光催化活性高(吸收紫外光性能强；能隙大，光生电子的还原性和和空穴的氧化性强)。因此其广泛应用于水纯化，废水
金属氧化物催化机理
?氨吸附/脱附法研究发现随着在MoO3 –P２O5体系中加入少量得Bi2Ｏ3后催化剂得酸性迅速增加,并达到极大值,然后随Ｂi2O3得量增加而下降 ?亲核氧化反应得第一步就是有机分子得活化，然后进行氧离子得亲核加成作用 ?催化剂要活化烃类并使其进一步进行氧化反应,必须具备酸性与氧化还原两种催化功能,并且这两种功能又必须相互协同进行 ?不同氧化物上得实验结果表明:第V、Ⅵ、Ⅶ族过渡金属氧化与配位多面体形成不同类型得键合方式,并且在确定有机分子亲核插入机理中起着重要得作用
? 强亲电性得O ２－与O -物种进攻有机分子中电子密度最高得部分 进行亲电加成形成过氧或环氧化合物,并且进一步发生断裂而使 烃分子降解起始,烯烃形成饱与醛，而芳烃形成相应得酸酐 ? 在高温时，高反应性得饱与醛迅速发生全氧化 催化剂要活化烃类并使其进一步进行氧化反应，必须具备酸性与氧化还原两种催化功能， 并且这两种功能又必须相互协同进行 ? 催化剂得酸碱性质变化对催化反应选择性得影响不就是由于分子中官能团反应能 力改变而引起得,而仅就是改变了吸附性质,即改变反应物或产物分子在催化剂表面 上得停留时间 (1）丁烯氧化脱氢得工业催化剂 ① Bi – M ｏ氧化物体系。在这类催化剂中，M ｏ或Bi – Mo 氧化物就是主要活性 组分，碱金属、铁系元素、ⅤB 元素得氧化物主要起到提高活性、选择性与结构稳定性得 作用,ＳｉO2或 A12O ３作为载体 ② 以S ｂ或Ｓn 得氧化物为基础得二组分或多组分氧化物催化剂 ③ 以Ti 氧化物为基础得多组分混合氧化物就是近年来开发得一类催化剂 ④ 铁酸盐催化剂体系 ⑤ Ｈ – １98型铁系催化剂 如何确定半导体氧化物为n 型或p 型 ① n 型氧化物得金属离子应该有容易达到得较低得氧化态；如：ＺnO 与Fe3O4。 ② p 型氧化物得金属离子应有容易达到得高得氧化态;如:Cu2O 与Co Ｏ。 p 型半导体活性最高,其次就是绝缘体,ｎ型半导体活性最低。 1. 两种以上得吸附部位 阴离子，金属阳离子得不同变价。 如:Cr2O3/载体，Cr ３+就是加氢与脱氢反应活性中心,Cr ５+就是化学吸附中心与 催化聚合反应活性中心。 ? 晶格氧离子O 2-就是亲核试剂,它没有氧化性质,它们可以通过 亲核加成插入到烃类分子缺电子得位置上,导致选择性氧化,这 种方式生成得含氧化合物得类型取决于反应物分子与催化剂 表面活性中心之间形成得中间态结构
关于CO还原金属氧化物的计算题.
关于CO还原金属氧化物的计算题 选择题，关于CO还原金属氧化物的计算题 1、一定质量的Fe2O3、ZnO、CuO的固体混合粉末，在加热条件下用足量CO还原，得到金属混合物4．82g，将生成的CO2气体用足量的澄清石灰水吸收后，产生l0g白色沉淀。若用2mol·L-1的盐酸溶解该混合物，至少需要盐酸的体积为 A．50 mL B．100 mL C．200 mL D．缺少数据，无法计算 这道题目涉及的化学方程式如下： Fe2O3+3CO（加热）=2Fe+3CO2 ZnO+CO（加热）=Zn+CO2 CuO+CO（加热）=Cu+CO2 Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ 设原混合物中含Fe2O3 xmol、ZnO ymol、CuO zmol，可得方程组： （2x*56）+（y*65）+（z*64）=4.82 （3x+y+z）*100=10 消耗盐酸的物质的量应该为：4x+2y 但是用尽了题目中的条件（即上述信息），也无法得出答案，因此选D 但是答案不是D 由碳酸钙的质量可知碳含量为1.2克，进而可以计算出CO的量为2.8克，由此可计算出三种氧化物中的氧元素含量为1.6克，因为一个氧元素为负2价，一个氯元素为负1价，可知2个氯元素代替一个氧元素，又因为2mol·L-1的盐酸可知为B B Fe2O3+3CO（加热）=2Fe+3CO2 ZnO+CO（加热）=Zn+CO2 CuO+CO（加热）=Cu+CO2 Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O↑ ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O CUO+2HCl=CUCl2+H2O CO---CO2---2HCL 2、2.8克的CO在高温下跟5.8克铁的某种氧化物恰好完全反应，这种铁的氧化物是？
金属氧化物的还原1
2012年11月复习-《金属氧化物的还原》 一．选择题（共4小题） 3．氧化铜和木炭粉的混合物25克，加热一段时间后，冷却，称量剩余固体的质量是20.6克。被还原的氧化铜的质4．（双选）实验室常用木炭粉还原氧化铜，实验装置如下右图所示。查阅资料：实验中，若温度不够高或木炭粉量不足，除有铜生成外，还会生成红色的氧化亚铜。下列有关该实验的说法正确的是（ ） 二．解答题（共8小题） 5．用木炭还原氧化铜的实验如右上图。 （1）酒精灯加灯罩的目的 ； （2）刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是 ； （3）继续加热，观察到试管①中现象 ，②中现象 。请你写出试管①中的化学方程式： ，②中发生反应的化学方程式是：在这个反应中 （填“木炭”或“氧化铜”）发生还原反应， （填“木炭”或“氧化铜”）具有还原性。 （4）停止加热时，应先将导管从试管②中撤出，这样操作的原因是 。 （5）如果实验过程中始终无铜生成的可能原因是 。 6．如图是高温下用木炭还原氧化铜的实验装置图： （1）根据B 中发生的现象，可以判断反应是否开始发生，则B 中的试剂（填名称） ； （2）a 处排出的气体中，除没有排尽的空气和末被完全吸收的带有水蒸气的二氧化碳外，还一定含有少量的（填化学式） 气体；酒精灯上加罩的目的是 ； （3）写出A 中的化学方程式 ； （4）根据下表实验数据，求出有 克氧化铜参加了反应． 7．CO 2在高温下与木炭反应生成CO ，实验室用该反应制得的CO 还原氧化铜。可选用的实验装置如图： 实验中在A 装置中应通入 气体，B 装置中出现的现象为 ，发生反应的化学方程式为 ；装置C 中发生反应的化学方程式为 ，该装置的明显缺陷是 ；如果连接A 、B 、C 装置，要验证CO 还原氧化铜的生成物中有二氧化碳气体是不严密的，原因是 。 8．一包黑色粉末可能由氧化铜、炭粉中的一种或两种组成为探究其组成，某化学兴趣小组的学生进行实验研究： 【学生掌握的知识】： 碳粉具有可燃性：在氧气中能燃烧，该反应的化学方程式： ，能观察到的现象是： 。 碳粉具有还原性：能与氧化铜反应，该反应的化学方程式： 。 【学生查找的资料】：碳与氧化铜都不溶于水，但氧化铜能溶于酸溶液，与盐酸反应生成蓝色氯化铜溶液和水． [提出假设]①黑色粉末可能是氧化铜②黑色粉末可能是木炭粉③黑色粉末可能是： 。 [设计实验] 同学甲：将干燥的CO 与A 中的黑色粉末反应，并检验其产物。在给黑色固体加热前，应先通入CO ，目的是把装置中的空气排出。装置中的气球起收集一氧化碳，防止污染环境的作用。若黑色粉末变红色，同学甲推断黑色粉末一定含有氧化铜，可能含有碳粉。 同学乙：关闭弹簧夹X ，给排尽空气后的盛有黑色粉末的硬质玻璃管加热。一段时间后，若黑色粉末不变色，澄清石灰水也不变浑浊，请你帮助 同学乙推断 。 同学丙：取少量粉末于试管中，再加入过量盐酸试剂，发现固体全部溶解，溶液呈蓝色。同学丙推断黑色粉末一定只含有氧化铜。该实验的化学反应方程式是 。
光催化研究进展
光催化材料最新研究进展 1.简介 当今世界正面临着能源短缺和环境污染的严峻挑战,解决这两大问题是人类社会实现可持续发展的迫切需要。中国既是能源短缺国，又是能源消耗大国。近年来，伴随社会经济的快速发展，中国石油对外依存度不断攀升,已经严重影响国家经济健康发展和社会稳定，并威胁到国家能源安全。同时，石油等化石能源的过度消耗导致污染物大量排放，加剧了环境污染，尤其是我国近年来雾霾天气的频繁出现，严重影响了人民的生活和身体健康，开发和利用太阳能是解决这一难题的有效方法之一。 我国太阳能资源十分丰富，每年可供开发利用的太阳能约1.6×1015W，大约是2010年中国能源消耗的500倍。从长远看，太阳能的有效开发与利用对优化中国能源结构具有重大意义。然而太阳能存在能量密度低、分布不均匀、昼夜/季节变化大、不易储存等缺点。 如图1所示，光催化技术可以将太阳能转换为氢能。氢能能量密度高、清洁环保、使用方便，被认为是一种理想的能源载体。目前氢能的利用技术逐渐趋于成熟，以氢气为燃料的燃料电池已开始实用化，氢气汽车和氢气汽轮机等一些“绿色能源”产品已开始投入市场。氢利用技术的成熟提高了对制氢技术快速发展的要求。高效、低成本、大规模制氢技术的开发成为了“氢经济”时代的迫切需求。自20世纪70年代日本科学家利用TiO2光催化分解水产生氢气和氧气以来，光催化材料一直是国内外研究的热点之一。光催化太阳能制氢方法是一种成本低廉、集光转换与能量存储于一体的方法，该领域的研究越来越受到各国的广泛关注。国际上光催化材料研究竞争十分激烈。光催化材料不仅具有分解水制氢的功能,而且具有环境净化功能。利用光催化材料净化空气和水已成为当今世界引人注目的高新环境净化技术。太阳能转换效率是制约光催化技术走向实用化的关键因素之一，光催化材料的光响应范围决定了太阳能转换氢能的最大理论转化效率。光催化领域经过40余年的发展和积累，正孕育着重大突破，光催化太阳能转换效率不断提高，光催化技术正处于迈向大规模应用的关键阶段，国际竞争十分激烈。 在能源和环境问题强大需求的推动下，国际上光催化领域的研究已经从最初的实验现象发现，逐步由基础理论研究转向光催化材料的应用基础研究；由光催化材料探索逐步转向高效光催化材料体系设计。在研究手段上，已经能够从分子、原子水平上揭示光催化材料基本物性以及光催化材料的构-效关系，从飞秒时间尺度上研究光催化反应过程与反应机理。包括第一性原理与分子动力学模拟在内的现代科学计算方法，逐渐在光催化材料物性与光催化反应机理研究方面起到重要作用。以半导体物理学、材料科学和催化化学为基础的较为完整的光催化基础理论体系已经初步建立。光催化已经发展为物理、化学、能源和环境等多学科交叉领域，成为了热点研究领域之一。光催化领域最新的研究进展主要集中体现在认识光催化太阳能转换效率限制因素；揭示光催化机理与发展表征手段；设计基于新奇物理机制的光催化材料(改善光催化反应效率）阐明光催化材料构-效关系以及构建复杂、高选择性环境净化体系等方面。
铈锰复合氧化物催化剂的制备
铈锰复合氧化物催化剂的制备、表征及活性评价【摘要】本实验通过制备铈锰金属复合氧化物催化剂，利用差热分析（DTA）和BET等对所制备的催化剂的结构和性能进行表征，并对其进行乙烯氧化反应的活性评价。 【关键词】铈锰金属复合氧化物催化剂，制备，差热分析，BET，乙烯氧化，活性评价 The Preparation，Characterization and Performance Evaluation of Ce/Mn plex Oxide Catalyst 【Abstract】In this experiment, we prepared the Ce/Mn plex oxide catalyst. From BET, BET and testament of catalytic performance, we get an overall view of the properties of Ce/Mn multiplicity catalyst. 【Keywords】Ce/Mn plex oxide catalyst，Production，TGA，BET，testament of catalytic performance 【前言】 相当一些化学反应的自由能变化小于零，甚至远小于零。也就是说，这些反应在热力学上看，是有较大的反应潜力。但由于存在较高的反应活化能，使得这些反应实际上不能发生。如加入适当的催化剂，改变原来的反应历程，能按某一活化能较低的途径进行。氧化铈具有很好的还原性能和氧储存能力，作为催化剂和催化剂载体在汽车尾气净化，低温WGS，CO氧化等很多领域有重要的应用。氧化锰是常见的氧化型催化剂的活性组分。锰铈复合氧化物在催化氧化方面的应用引起了人们的注意,并有进一步深入研究的意义。 差热分析是热分析的一种，它是在一定条件下同时加热或冷却样品和参比物，并