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酸化アルミニウムはコークスで還元できないのは何故でしょうか?

よろしくお願いします。
酸化された鉄や銅は銑鉄、粗銅などの段階までコークスを使って還元しますがしますが
アルミニウムは融解塩電解の際に炭素から電子を貰っていますよ。
なぜ、もっと簡単にコークスで酸素を取ってしまうという事ができないのでしょうか?

水溶液で電解できないのは、イオン化傾向が水素より大きいからと理解できますが
コークスでそのまま還元できないのはなぜでしょうか?

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A 回答 (2件)

>コークスでそのまま還元


それは 無理でしょう。反応は,複雑なものがあるとしても,要は下記です。
Al2O3+3/2C=2Al+3/2CO2
Al2O3+3CO=2Al+3CO2
この反応は,常温では起きません。平衡が極端に左に偏っているからです。高温にすればいくらか右に進みますが,それでも量産するほどの範囲には入りません。
要するに,Alが酸素に結合する方が,Cが酸素に結合するよりも強いということです。

だから,

この質問の回答は,「酸化アルミニウムだから,還元できない」ということです。事実そうなっているから,そうなんです。

もう少し,真面目な話をすれば,反応の前後のギブスエネルギー変化ΔGが,高温域に渡って 正です。平衡定数は,ΔG=-RTlnKであらわされます。ΔGが正なら,Kは非常に小さい。要するに右には行かないということです。

でも,これは,「イオン化傾向が水素より大きいから」ということで,理解したと同じことなのですが,本質的には,これは何の説明にもなっていないことに納得できますか。
だから,「酸化アルミニウムだから,」というのが本質です。
物事の説明で,後からいろいろ言うのですが,わからないのはわからないのです。うまい説明は,うまい説明以上のものではありません。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。
平衡の問題もあるんですね

お礼日時:2010/09/26 18:08

>コークスでそのまま還元できないのはなぜでしょうか?


コークスで還元できます。
そのプロジェクトは各国で行われ、我が国でも国がお金を負担して(数十億円)試験炉を造り実際に動かしてみました。
で、結論は、「コークスで還元できるが、鉄のように炉の下から液体で取り出せない」事が分かりました。
溶鉱炉は実際には一酸化炭素で還元をするため、大量の空気を送り込みます。
鉄の場合、比重が大きいことと酸素との結合エネルギーがそこそこ小さいので、溶鉱炉の底から液体の銑鉄として取り出せますが、アルミの場合酸素との結合エネルギーが鉄より大きいため、かなりの部分が平衡状態にあり下から吹き上げる気体の中で小さい金属飛沫となったとき表面が酸化されアルミナに覆われた粒子になって上方へ吹き上げられてしまいます。
表面がアルミナのためこの粒子はアルミの融点で液体になってくれません。
で、国家プロジェクトは「失敗」しました。
どこの国でも、どこの企業でも溶鉱炉法アルミニウムは成功していません。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。
なかなか難しんですね

お礼日時:2010/09/26 18:10

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Q酸化アルミニウムの反応式

酸化アルミニウム(Al2O3)のHClおよびNaOHとの反応式を探しているのですがなかなか見つかりません。どのような反応をするのか教えてください。できれば反応式を教えてください。

Aベストアンサー

rei00 です。前回の質問の続きですね。

HCl との反応: Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + H2O

NaOH との反応: Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]


実は前回の私の酸性酸化物,塩基性酸化物の定義が間違っていました。訂正しようとしたんですが,質問を締め切った後でした。申し訳有りません。下記のペ-ジを参考にご訂正下さい。

参考URL:http://www.yamamura.ac.jp/chemistry/chapter4/lecture3/lect4031.html

Qマグネシウムと水の反応

ナトリウムは常温水と反応するが、
イオン化傾向がナトリウムより一段階小さいマグネシウムは
常温水とは反応しない。

と一般的にはなっているようです。
しかし、今日、学校の実験で、
水道水にマグネシウムリボンを入れてみたら
じわじわマグネシウムに気泡がつき、(水素と思われる)
BTB液を加えると水溶液は青色に変色しました。
水酸化マグネシウムが生成されたようですが、
これは、マグネシウムは常温水と反応する
とみなしてよいものでしょうか。

Aベストアンサー

#9に対する補足です。

前の職場に行っていくつか確かめてきました。
(1)教材用に使っているマグネシウムリボンの純度について
   #9に写真の載っているURLを引用しておきました。
   純度は99.9%で幅3.2mm,厚さ0.2mmのリボンです。箱にはmade in England と書いてありますが会社名はありません。保存中のものはたいてい表面が黒くなっています。この黒い物質は酸に溶けます。多分表面に針状に結晶が成長しているのだと思います。

(2)水との反応
 マグネシウムリボンを薄めた塩酸の中に入れ表面を解かしてきれいにします。2本の試験管に精製水を入れフェノールフタレイン溶液を加えます。片方にきれいにしたマグネシウム、他方にそのままのマグネシウムを入れて静置しておきます。入れてすぐにリボンの表面に沿って赤い色が広がるのが両方の試験管で見られます。コレはすぐに分かります。でもゆっくりしか反応しません。試験管全体に広がるのには時間がかかります。泡もかすかに分かる程度です。かき混ぜがありませんので溶液全体が赤くなるというところまでは行きません。半時間ほどして試験管を振って見るとリボンそのままの方は炭酸水素ナトリウムぐらいの発色でした。きれいにしたリボンの方はもう少し赤い色でした。

マグネシウムはアルミニウムよりもかなり反応性が高いです。表面の酸化被膜もアルミニウムほど強固なものではありません。

室温の水とゆっくり反応すると考えていいと思います。
でもCaやNaに比べると「極端に遅い」と言っていいほどです。フェノールフタレインの発色はすぐに分かるのですから生徒実験で充分確認できるレベルです。

kuuya様の質問の通りだと思います。

酸化還元電位の値は#7に載せています。

#9に対する補足です。

前の職場に行っていくつか確かめてきました。
(1)教材用に使っているマグネシウムリボンの純度について
   #9に写真の載っているURLを引用しておきました。
   純度は99.9%で幅3.2mm,厚さ0.2mmのリボンです。箱にはmade in England と書いてありますが会社名はありません。保存中のものはたいてい表面が黒くなっています。この黒い物質は酸に溶けます。多分表面に針状に結晶が成長しているのだと思います。

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Q波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式は?

波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式を知っていたら是非とも教えて欲しいのですが。
どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

No1 の回答の式より
 E = hc/λ[J]
   = hc/eλ[eV]
となります。
波長が nm 単位なら E = hc×10^9/eλ です。
あとは、
 h = 6.626*10^-34[J・s]
 e = 1.602*10^-19[C]
 c = 2.998*10^8[m/s]
などの値より、
 E≒1240/λ[eV]
となります。

>例えば540nmでは2.33eVになると論文には書いてあるのですが
>合っているのでしょうか?
λに 540[nm] を代入すると
 E = 1240/540 = 2.30[eV]
でちょっとずれてます。
式はあっているはずです。


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