第2章_高温合成
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20
2．还原金属的提纯 金属还原剂中的杂质能玷污所生成的金属，因 此必须尽可能用纯度高的金属，必要时须经过提纯。 用真空蒸馏法或真空升华法可将钠、钙、镁之中的 绝大部分的铁、铝、硅、氮、卤素等杂质除去，
镁在铁甄中，在一定的真空下，加热至600℃，
将产生的蒸气在400℃下令其冷却凝固。通过升华 可以得到99.99%的纯品。
32
几类重要的电阻发热材料
(1)石墨发热体 用石墨作为电阻发热材料，在真空下可 以达到相当高的温度，但须注意使用的条件，如在氧化或 还原的气氛下，则很难去除石墨上吸附的气体，而使真空 度不易提高，并且石墨常能与周围的气体结合形成挥发性 的物质，使需要加热的物质污染，而石墨本身也在使用中 逐渐损耗。 (2)金属发热体 在高真空和还原气氛下，金属发热材料 如钽、钨、钼等，已被证明是适用于产生高温的。通常都 采用在高真空和还原气氛的条件下进行加热。如果采用惰 性气氛，则必须使情性气氛预先经过高度纯化。有些惰性 气氛在高温下也能与物料反应，如氮气在高温能与很多物 质反应而形成氮化物。在合成纯化合物时，这些影响纯度 的因素都应注意。
35
2．1．2 感应炉
结晶状的钙、镁可浸在石油醚或煤油中，以防止表 面氧化，它们可用研钵或球磨粉碎。经熔融的钙捧或钙块， 应一面往上滴石油醚，一面用切削机切成适当厚度的片， 保存在油中。使用时，将其放在研钵中，压碎便可得到直 径l mm，长3—5mm的碎条，用石油醚洗净，经真空干燥 后使用。
22
3．熔剂
还原金属时加入熔剂有两个目的: 一是改变反应热，二是使熔渣易于分离。 若熔渣的粘度太大而缺乏流动性时，生成的金属多呈 小球状分散在熔渣中。制备高熔点金属时不易完全熔融， 如果生成金属的小粒能部分地凝集烧结，也就应该认为令 人满意了。不论哪种情况下，都应力求熔渣的流动性良好。 特别是当用钙、镁、铝还原氧化物时，由于生成的氧 化钙(mp2570℃)，氧化镁(mp 2800℃),氧化铝(mp 2050℃) 等是高熔点化合物的熔渣，因此，单靠反应热是不能熔融 的。而当到能使其熔融的高温时，坩埚材料也要随之而熔 融。在这种情况下，向反应体系中加入别种氟化物、氯化 物或氧化物可使熔体的熔点降低，并使金属易于凝集。这 种加入料即为助熔剂。 助熔剂主要在还原氧化物、氟化物时使用，氯化物的 熔点低，一般是不需要助熔剂的。
6.各种金属的∆GfΘ —T线斜率不同，因此在不同温度条件 下，它们对氧的亲和力次序有时会发生变化。例如TiO2 与CO线在1600K左右相交，在温度低于1600 K时， TiO2的∆GfΘ较CO的为小，即TiO2较CO稳定。反应将向 生成TiO2的方向进行。而高于1600 K时．则向生成金属 钛的方向进行。
19
还原氟化物时，钙、铯的还原能力最强，钠、镁次之， 铝更差。氟化物是比氯化物难于还原的。通常采用氟钛酸 钾等复盐为原料，但还原氟化物时，由于复盐的分解为吸 热反应，因此使所得的金属粉末在洗涤提纯时容易被氧化。 在制备热分解法的细粉金届时，多以钠来还原氟化物。
还原氧化物时，钠的还原能力是不够的，而其它四种 金属的还原能力又几乎相同。因此，一般采用廉价的铝作 为还原剂。铝在高温下也不易挥发，是一种优良的还原剂。 它的缺点是容易和许多金属生成合金。一般可采用调节反 应物质混合比的方法，尽量使铝不残留在生成金属中，但 使残留量降到0.5%以下是很困难的。 钙、镁不与各种金属生成合金，因此可用做钛、锆、 钒、铌、钽、铀等氧化物的还原剂。此时可单独使用，也 可与钠以及氯化钙、氯化钡、氯化钠等混合使用。钠和钙、 镁生成熔点低的合金有利于氧化物和还原剂充分接触。
因此，还原反应的平衡常数为
13
用氢还原氧化物的特点是，还原剂利用率不可能为百分之百。进 行还原反应时，氢中混有气相反应产物——水蒸气。只要H2和H2O与 氧化物和金属处于平衡时反应便停止，虽然体系中此时仍有游离氢分 子存在。
2．氢还原法制钨
用氢气还原三氧化钨，大致可分三个阶段进行：
还原所得到的产品性质和成分决定于温度，在温度为700℃ 左右时，三氧化钨便可完全还原成金属钨。
24
也有使用重液的分离方法。 所渭重液分离方法就是利用大相对 密度的液体将产物和副产物分离。例如 常用大相对密度的液体有：
25
例如用钠还原氟钛酸钾时，反应生成物为氯化钠、 氟化钾、氟化钠金属钛、钾—钠合金、未反应的氟 钛酸钾等，这些物质是混合在一起的，因此 首先用乙醇将钠—钾合金溶出, 其次用水反复溶出氟化钠、氟化钾、氟钛酸钾等， 最后剩下的是金属钛的粉末,将其进行低温干燥。
33
表2-2 电阻发热材料的最高工作温度
34
(3)氧化物发热体 在氧化气氛中，氧化物电阻发热体是最为理 想的加热材料。高温发热体通常存在一个不易解决的困难， 就是发热体和通电导线如何连接的问题。在连接点上常由于 接触不良产生电弧而致使导线被烧断，或是由于发热体的温 度超过导线的熔点而使之熔断。接触体解决了这一问题，并 可得到均匀的电导率。常用的接触体的组成往往为氧化物 型．如高纯度的95％ThO2和5％La2O3(或Y2O3)，其工作温度 可达1950℃，此外接触体的组成也可以是85％ZrO2和15％ La2O3(或Y2O3)。 接触体的用法是:把60％Pt和40％Rh组成的导线镶入还未 完全烧结的接触体中。在继续加热的过程中，接触体收缩， 从而和导线形成良好的接触。接触体的电导率比电阻体高， 而且截面积也大，因而接触体中每单位质量的发热量就比电 阻体低。适当的选择接触体的长度和导线镶人的深度，可以 在电阻体和导线间得到一个合适的温度梯度。这个梯度可以 使电阻体的温度大大超过导线的熔点而不导致导线的烧断。
各种金属氧化物的∆GfΘ—T关系是许多直线，见下图。
5
6
7
从图中可以看出：
1.这些直线具有近似相等的斜率。因为在所有情况下，由金属 和氧气变为氧化物的熵变是相近的。 2.这些直线的斜率为正。金属和氧气生成固体氧化物的反应导 致总熵减小，随着温度升高，从图中可明显看出∆GfΘ值增 加，必然使氧化物稳定性减小。 当∆GfΘ ＞0时，氧化物不能稳定存在。 3.有相变时，直线斜率改变。原因是相变引起熵变，熵变使斜 率改变。 4.在标准状况下，凡在∆GfΘ为负值区域内的所有金属都能自动 被氧化。在∆GfΘ为正值的区域内，生成的氧化物是不稳定 的。例如Ag20和HgO只需稍许加热就可分解为金属。 5.在图中直线位置越低，则其∆GfΘ值愈小(负值的绝对值愈大)。 说明该金属对氧的亲引力愈大，其氧化物愈稳定。因此， 在图中位置越低的金属，可将位置较高的金属氧化物还原。 例如1000K时，NiO能够被C还原。 Cu,Fe,Ni金属的氧化物 能被H2还原。从图中还可以看到，Ca是最强的还原刑，其 8 次是Mg、Al等。
9
7. 生成CO的直线、升温时∆GfΘ值逐渐变小。 这对火法冶金有重大意义，它使得几乎所 有的金属氧化物直线在高温下都能与CO直 线相遇，这意味着许多金属氧化物在高温 下能够被碳还原。例如钒、铌、钽等非常 稳定的氧化物均可被碳还原成金属。
10
条条直线向上延， 下面金属能还原； 一氧化碳是另类， 温度升高向下垂。
14
表2—5 用氢还原三氧化钨所得产品的性质与温度的关系
15
图 2—6 在H2+H2O的混合气 体中钨的氧化物在各种温 度下的稳定性
16
1．3．3 金属还原法
金属还原法也叫金属热还原法。就是用一种 金属还原金属合化物 (氧化物、卤化物)的方法 还原的条件就是这种金属对非金属的亲和力 要比被还原的金属大。 某些易成碳化物的金属用金属热还原的方法 制备是有很大实际意义的，因为生产精密合金必须 有这种含碳量极少的元素。用作还原剂的金属主要 有：Ca，Mg，Al，Na和K等。
18
通常用做还原剂的有钠、钙、铯、镁、铝等， 这些金属的还原能力的强弱顺序会根据被还原物质 的种类(氯化物、氟化物、氧化物)而改变。 如原料为氯化物时，钠、钙、铯的还原强度 大致相同，但镁、铝则稍差。在前三者的选择中， 根据具体情况稍有不同，但钠不易与产品生成合金， 只要稍加注意，处理也比较简单，因此用得最为普 遍。 通常氯化物的熔点和沸点都低，因此还原反 应在用熔点低的钠时，要比用铯和钙时进行得更顺 利。此外为了使反应能在较低温度下进行，也可用 氯酸钾等氧化剂作为助燃剂。还原氯化物时所生成 的金属通常要比还原其它卤化物时的颗粒大。
第二章 经典合成方法—— 高温合成
1
第一节 钢铁是怎样炼成的？
Bao Steel
2
3
钢铁是怎样炼成的？ ------高温还原反应
高温还原反应是一类极具实际应用价值的合成反应。几乎 所有金属以及部分非金属均是借高温下热还原反应来制备 的。 钢铁就是这样炼成的！
无论通过何种途径，例如在高温下借金属的氧化物、硫化 物或其它化合物与金属以及其它还原剂相互作用以制备金 属等等。还原反应能否进行，反应进行的程度和反应的特 点等均与反应物和生成物的热力学性质以及高温下热反应 的∆Hf、 ∆Gf等关系紧密。
4
1．3．1 氧化物高温还原反应的 ∆GfΘ—T图及其应用
氧化物还原反应需要在高温下进行，此时应计算在反应温 度下的∆Gf值。通常的方法是利用标准状况下的生成自由 能与T的关系以求得任意温度下∆GfΘ值。这样比较麻烦。 ∆GfΘ—T值是随温度变化的，并且在一定范围内基本上是 温度的线性函数。 以氧化物为例：
23
4．反wk.baidu.com生成物的处理
如果还原反应进行得顺利，生成的金属 熔融体凝集在底部并和上部的熔渣分离为二 相时，则分离出金属并不是很麻烦的。 但在生成难熔合金的反应时，生成金 属往往为分散的细小颗粒。将金属与熔渣的 混合物取出捣碎，根据生成金属和熔渣的不 同化学性质，用乙醇、水、酸或碱加以处理， 以使熔渣与金属分离。
11
1．3．2 氢还原法
1．氢还原法的基本原理
少数非挥发性金属的制备，可用氢还 原其氧化物的方法。其反应如下。此反应 的平衡常数：
12
平衡时，该反应可认为是两个平衡反应的结合，氧化物的解离平 衡和水蒸气的解离平衡。如果不考虑金属离子的价数的话，这两个平 衡为：
当反应平衡后，氧化物解离出的氧压强应等于水蒸气所解离出的氧 压强。
钙在真空中加热到1000℃左右，将所生成的
蒸气冷至850一900℃使其凝固，即可得到容易捣碎 的纯净金属。 铝、铯很难提纯，应购买最纯的市售品。
21
其次，在用这些还原剂时，大多数情况下为粉末或粒 状金属。钠可用小刀切成细片，也可在长颈的完全干燥 的烧瓶中，把小块钠和甲苯等有机溶剂共热，熔融后一面 振荡，一面搅拌，冷却时，就可得到由小豆到米粒大小的 “钠砂”。有时，与空气接触的钠往往被氧化而引起溶剂 的燃烧。为了安全起见，可以往振荡的烧瓶中通入干燥的 二氧化碳。所得的颗粒钠用石油醚反复洗涤，经真空干燥 后使用，但难于长期保存。
17
1．还原剂的选择
根据什么原则来选择还原用的金属?由前面高温合成 的原理可知,比较生成自由能的大小可以作为选择还原用 金属的依据，但是当可以用两种上的金属作为还原剂时。 怎样来选择呢？ 这时一般考虑以下几点： （1）还原力强。 （2）容易处理。 （3）不能和生成的金属生成合金。 （4）可以制得高纯度的金属。 （5）副产物容易和生成金属分离。 （6）成本尽可能低。
2.1.1 电阻炉
实验室和工业中最常用的加热炉，优点是设 备简单，使用方便，温度可精确地控制在很窄的 范围内。应用不同的电阻发热材料可以达到不同 的高温限度。炉内工作室的温度将稍低于这个温 度。应该注意的是一般使用温度应低于电阻材料 最高工作温度，这样就可延长电阻材料的使用寿 命。
30
31
台车式电阻炉
26
5．金属还原法的概况
现以表2—10列出采用金属还原法生产金属的情况。 表2—10 用还原法生产金属
27
28
经典合成方法—— 高温合成
高温是无机合成的一个重要手段，为了进行高温无机合成， 就需要一些符合不同要求的产生高温的设备和手段。 获得高温的手段和所能达到的温度。
29
2.1 实验室中常用的 几种获得高温的方法
2．还原金属的提纯 金属还原剂中的杂质能玷污所生成的金属，因 此必须尽可能用纯度高的金属，必要时须经过提纯。 用真空蒸馏法或真空升华法可将钠、钙、镁之中的 绝大部分的铁、铝、硅、氮、卤素等杂质除去，
镁在铁甄中，在一定的真空下，加热至600℃，
将产生的蒸气在400℃下令其冷却凝固。通过升华 可以得到99.99%的纯品。
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几类重要的电阻发热材料
(1)石墨发热体 用石墨作为电阻发热材料，在真空下可 以达到相当高的温度，但须注意使用的条件，如在氧化或 还原的气氛下，则很难去除石墨上吸附的气体，而使真空 度不易提高，并且石墨常能与周围的气体结合形成挥发性 的物质，使需要加热的物质污染，而石墨本身也在使用中 逐渐损耗。 (2)金属发热体 在高真空和还原气氛下，金属发热材料 如钽、钨、钼等，已被证明是适用于产生高温的。通常都 采用在高真空和还原气氛的条件下进行加热。如果采用惰 性气氛，则必须使情性气氛预先经过高度纯化。有些惰性 气氛在高温下也能与物料反应，如氮气在高温能与很多物 质反应而形成氮化物。在合成纯化合物时，这些影响纯度 的因素都应注意。
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2．1．2 感应炉
结晶状的钙、镁可浸在石油醚或煤油中，以防止表 面氧化，它们可用研钵或球磨粉碎。经熔融的钙捧或钙块， 应一面往上滴石油醚，一面用切削机切成适当厚度的片， 保存在油中。使用时，将其放在研钵中，压碎便可得到直 径l mm，长3—5mm的碎条，用石油醚洗净，经真空干燥 后使用。
22
3．熔剂
还原金属时加入熔剂有两个目的: 一是改变反应热，二是使熔渣易于分离。 若熔渣的粘度太大而缺乏流动性时，生成的金属多呈 小球状分散在熔渣中。制备高熔点金属时不易完全熔融， 如果生成金属的小粒能部分地凝集烧结，也就应该认为令 人满意了。不论哪种情况下，都应力求熔渣的流动性良好。 特别是当用钙、镁、铝还原氧化物时，由于生成的氧 化钙(mp2570℃)，氧化镁(mp 2800℃),氧化铝(mp 2050℃) 等是高熔点化合物的熔渣，因此，单靠反应热是不能熔融 的。而当到能使其熔融的高温时，坩埚材料也要随之而熔 融。在这种情况下，向反应体系中加入别种氟化物、氯化 物或氧化物可使熔体的熔点降低，并使金属易于凝集。这 种加入料即为助熔剂。 助熔剂主要在还原氧化物、氟化物时使用，氯化物的 熔点低，一般是不需要助熔剂的。
6.各种金属的∆GfΘ —T线斜率不同，因此在不同温度条件 下，它们对氧的亲和力次序有时会发生变化。例如TiO2 与CO线在1600K左右相交，在温度低于1600 K时， TiO2的∆GfΘ较CO的为小，即TiO2较CO稳定。反应将向 生成TiO2的方向进行。而高于1600 K时．则向生成金属 钛的方向进行。
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还原氟化物时，钙、铯的还原能力最强，钠、镁次之， 铝更差。氟化物是比氯化物难于还原的。通常采用氟钛酸 钾等复盐为原料，但还原氟化物时，由于复盐的分解为吸 热反应，因此使所得的金属粉末在洗涤提纯时容易被氧化。 在制备热分解法的细粉金届时，多以钠来还原氟化物。
还原氧化物时，钠的还原能力是不够的，而其它四种 金属的还原能力又几乎相同。因此，一般采用廉价的铝作 为还原剂。铝在高温下也不易挥发，是一种优良的还原剂。 它的缺点是容易和许多金属生成合金。一般可采用调节反 应物质混合比的方法，尽量使铝不残留在生成金属中，但 使残留量降到0.5%以下是很困难的。 钙、镁不与各种金属生成合金，因此可用做钛、锆、 钒、铌、钽、铀等氧化物的还原剂。此时可单独使用，也 可与钠以及氯化钙、氯化钡、氯化钠等混合使用。钠和钙、 镁生成熔点低的合金有利于氧化物和还原剂充分接触。
因此，还原反应的平衡常数为
13
用氢还原氧化物的特点是，还原剂利用率不可能为百分之百。进 行还原反应时，氢中混有气相反应产物——水蒸气。只要H2和H2O与 氧化物和金属处于平衡时反应便停止，虽然体系中此时仍有游离氢分 子存在。
2．氢还原法制钨
用氢气还原三氧化钨，大致可分三个阶段进行：
还原所得到的产品性质和成分决定于温度，在温度为700℃ 左右时，三氧化钨便可完全还原成金属钨。
24
也有使用重液的分离方法。 所渭重液分离方法就是利用大相对 密度的液体将产物和副产物分离。例如 常用大相对密度的液体有：
25
例如用钠还原氟钛酸钾时，反应生成物为氯化钠、 氟化钾、氟化钠金属钛、钾—钠合金、未反应的氟 钛酸钾等，这些物质是混合在一起的，因此 首先用乙醇将钠—钾合金溶出, 其次用水反复溶出氟化钠、氟化钾、氟钛酸钾等， 最后剩下的是金属钛的粉末,将其进行低温干燥。
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表2-2 电阻发热材料的最高工作温度
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(3)氧化物发热体 在氧化气氛中，氧化物电阻发热体是最为理 想的加热材料。高温发热体通常存在一个不易解决的困难， 就是发热体和通电导线如何连接的问题。在连接点上常由于 接触不良产生电弧而致使导线被烧断，或是由于发热体的温 度超过导线的熔点而使之熔断。接触体解决了这一问题，并 可得到均匀的电导率。常用的接触体的组成往往为氧化物 型．如高纯度的95％ThO2和5％La2O3(或Y2O3)，其工作温度 可达1950℃，此外接触体的组成也可以是85％ZrO2和15％ La2O3(或Y2O3)。 接触体的用法是:把60％Pt和40％Rh组成的导线镶入还未 完全烧结的接触体中。在继续加热的过程中，接触体收缩， 从而和导线形成良好的接触。接触体的电导率比电阻体高， 而且截面积也大，因而接触体中每单位质量的发热量就比电 阻体低。适当的选择接触体的长度和导线镶人的深度，可以 在电阻体和导线间得到一个合适的温度梯度。这个梯度可以 使电阻体的温度大大超过导线的熔点而不导致导线的烧断。
各种金属氧化物的∆GfΘ—T关系是许多直线，见下图。
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从图中可以看出：
1.这些直线具有近似相等的斜率。因为在所有情况下，由金属 和氧气变为氧化物的熵变是相近的。 2.这些直线的斜率为正。金属和氧气生成固体氧化物的反应导 致总熵减小，随着温度升高，从图中可明显看出∆GfΘ值增 加，必然使氧化物稳定性减小。 当∆GfΘ ＞0时，氧化物不能稳定存在。 3.有相变时，直线斜率改变。原因是相变引起熵变，熵变使斜 率改变。 4.在标准状况下，凡在∆GfΘ为负值区域内的所有金属都能自动 被氧化。在∆GfΘ为正值的区域内，生成的氧化物是不稳定 的。例如Ag20和HgO只需稍许加热就可分解为金属。 5.在图中直线位置越低，则其∆GfΘ值愈小(负值的绝对值愈大)。 说明该金属对氧的亲引力愈大，其氧化物愈稳定。因此， 在图中位置越低的金属，可将位置较高的金属氧化物还原。 例如1000K时，NiO能够被C还原。 Cu,Fe,Ni金属的氧化物 能被H2还原。从图中还可以看到，Ca是最强的还原刑，其 8 次是Mg、Al等。
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7. 生成CO的直线、升温时∆GfΘ值逐渐变小。 这对火法冶金有重大意义，它使得几乎所 有的金属氧化物直线在高温下都能与CO直 线相遇，这意味着许多金属氧化物在高温 下能够被碳还原。例如钒、铌、钽等非常 稳定的氧化物均可被碳还原成金属。
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条条直线向上延， 下面金属能还原； 一氧化碳是另类， 温度升高向下垂。
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表2—5 用氢还原三氧化钨所得产品的性质与温度的关系
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图 2—6 在H2+H2O的混合气 体中钨的氧化物在各种温 度下的稳定性
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1．3．3 金属还原法
金属还原法也叫金属热还原法。就是用一种 金属还原金属合化物 (氧化物、卤化物)的方法 还原的条件就是这种金属对非金属的亲和力 要比被还原的金属大。 某些易成碳化物的金属用金属热还原的方法 制备是有很大实际意义的，因为生产精密合金必须 有这种含碳量极少的元素。用作还原剂的金属主要 有：Ca，Mg，Al，Na和K等。
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通常用做还原剂的有钠、钙、铯、镁、铝等， 这些金属的还原能力的强弱顺序会根据被还原物质 的种类(氯化物、氟化物、氧化物)而改变。 如原料为氯化物时，钠、钙、铯的还原强度 大致相同，但镁、铝则稍差。在前三者的选择中， 根据具体情况稍有不同，但钠不易与产品生成合金， 只要稍加注意，处理也比较简单，因此用得最为普 遍。 通常氯化物的熔点和沸点都低，因此还原反 应在用熔点低的钠时，要比用铯和钙时进行得更顺 利。此外为了使反应能在较低温度下进行，也可用 氯酸钾等氧化剂作为助燃剂。还原氯化物时所生成 的金属通常要比还原其它卤化物时的颗粒大。
第二章 经典合成方法—— 高温合成
1
第一节 钢铁是怎样炼成的？
Bao Steel
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钢铁是怎样炼成的？ ------高温还原反应
高温还原反应是一类极具实际应用价值的合成反应。几乎 所有金属以及部分非金属均是借高温下热还原反应来制备 的。 钢铁就是这样炼成的！
无论通过何种途径，例如在高温下借金属的氧化物、硫化 物或其它化合物与金属以及其它还原剂相互作用以制备金 属等等。还原反应能否进行，反应进行的程度和反应的特 点等均与反应物和生成物的热力学性质以及高温下热反应 的∆Hf、 ∆Gf等关系紧密。
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1．3．1 氧化物高温还原反应的 ∆GfΘ—T图及其应用
氧化物还原反应需要在高温下进行，此时应计算在反应温 度下的∆Gf值。通常的方法是利用标准状况下的生成自由 能与T的关系以求得任意温度下∆GfΘ值。这样比较麻烦。 ∆GfΘ—T值是随温度变化的，并且在一定范围内基本上是 温度的线性函数。 以氧化物为例：
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4．反wk.baidu.com生成物的处理
如果还原反应进行得顺利，生成的金属 熔融体凝集在底部并和上部的熔渣分离为二 相时，则分离出金属并不是很麻烦的。 但在生成难熔合金的反应时，生成金 属往往为分散的细小颗粒。将金属与熔渣的 混合物取出捣碎，根据生成金属和熔渣的不 同化学性质，用乙醇、水、酸或碱加以处理， 以使熔渣与金属分离。
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1．3．2 氢还原法
1．氢还原法的基本原理
少数非挥发性金属的制备，可用氢还 原其氧化物的方法。其反应如下。此反应 的平衡常数：
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平衡时，该反应可认为是两个平衡反应的结合，氧化物的解离平 衡和水蒸气的解离平衡。如果不考虑金属离子的价数的话，这两个平 衡为：
当反应平衡后，氧化物解离出的氧压强应等于水蒸气所解离出的氧 压强。
钙在真空中加热到1000℃左右，将所生成的
蒸气冷至850一900℃使其凝固，即可得到容易捣碎 的纯净金属。 铝、铯很难提纯，应购买最纯的市售品。
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其次，在用这些还原剂时，大多数情况下为粉末或粒 状金属。钠可用小刀切成细片，也可在长颈的完全干燥 的烧瓶中，把小块钠和甲苯等有机溶剂共热，熔融后一面 振荡，一面搅拌，冷却时，就可得到由小豆到米粒大小的 “钠砂”。有时，与空气接触的钠往往被氧化而引起溶剂 的燃烧。为了安全起见，可以往振荡的烧瓶中通入干燥的 二氧化碳。所得的颗粒钠用石油醚反复洗涤，经真空干燥 后使用，但难于长期保存。
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1．还原剂的选择
根据什么原则来选择还原用的金属?由前面高温合成 的原理可知,比较生成自由能的大小可以作为选择还原用 金属的依据，但是当可以用两种上的金属作为还原剂时。 怎样来选择呢？ 这时一般考虑以下几点： （1）还原力强。 （2）容易处理。 （3）不能和生成的金属生成合金。 （4）可以制得高纯度的金属。 （5）副产物容易和生成金属分离。 （6）成本尽可能低。
2.1.1 电阻炉
实验室和工业中最常用的加热炉，优点是设 备简单，使用方便，温度可精确地控制在很窄的 范围内。应用不同的电阻发热材料可以达到不同 的高温限度。炉内工作室的温度将稍低于这个温 度。应该注意的是一般使用温度应低于电阻材料 最高工作温度，这样就可延长电阻材料的使用寿 命。
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台车式电阻炉
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5．金属还原法的概况
现以表2—10列出采用金属还原法生产金属的情况。 表2—10 用还原法生产金属
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经典合成方法—— 高温合成
高温是无机合成的一个重要手段，为了进行高温无机合成， 就需要一些符合不同要求的产生高温的设备和手段。 获得高温的手段和所能达到的温度。
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2.1 实验室中常用的 几种获得高温的方法