水蒸气(H₂O(g))可以参与多种化学反应。以下是一些常见物质与水蒸气反应的化学方程式,并标注了反应条件:
1. 活泼金属(高温下):
镁: `Mg(s) + H₂O(g) → MgO(s) + H₂(g)` (高温)
铝: `2Al(s) + 3H₂O(g) → Al₂O₃(s) + 3H₂(g)` (高温,需克服氧化膜)
铁: `3Fe(s) + 4H₂O(g) → Fe₃O₄(s) + 4H₂(g)` (高温,红热状态)这是工业制氢的方法之一。
2. 非金属(高温下):
碳: `C(s) + H₂O(g) → CO(g) + H₂(g)` (高温)这是水煤气反应,工业制氢和合成气的重要反应。
焦炭: `C(s) + H₂O(g) → CO(g) + H₂(g)` (高温,原理同上)
3. 金属氧化物:
氧化钙(生石灰): `CaO(s) + H₂O(g) → Ca(OH)₂(s)` (放热反应)这是生石灰熟化的气态形式,通常在水溶液中进行,但水蒸气也能反应。
氧化镁: `MgO(s) + H₂O(g) → Mg(OH)₂(s)` (比氧化钙慢)
4. 非金属氧化物:
三氧化硫: `SO₃(g) + H₂O(g) → H₂SO₄(l)` (剧烈反应,生成硫酸酸雾)工业上接触法制硫酸的最后一步。
二氧化碳: `CO₂(g) + H₂O(g) ⇌ H₂CO₃(aq)` (可逆反应,程度很小)通常在水溶液中进行更明显。
五氧化二磷: `P₄O₁₀(s) + 6H₂O(g) → 4H₃PO₄(s)` (剧烈反应,吸水性强)P₄O₁₀是极强的干燥剂。
5. 烃类(重整反应):
甲烷蒸汽重整: `CH₄(g) + H₂O(g) ⇌ CO(g) + 3H₂(g)` (高温,催化剂)这是工业大规模制氢最重要的方法。
6. 其他:
硫化氢: `H₂S(g) + H₂O(g) ⇌ H₃O⁺(aq) + HS⁻(aq)` (微弱电离)在水溶液中更显著。
需要注意的关键点:
状态符号: 在化学方程式中标明物质的状态(s, l, g, aq)非常重要,因为它会影响反应的进行和焓变。
反应条件: 许多反应需要特定的条件(如高温、催化剂)才能发生或达到足够的速率。
可逆性: 一些反应(如烃类重整、二氧化碳溶解)是可逆的。
这些例子涵盖了水蒸气与不同类型物质反应的主要类别。具体使用{686c7d87b 01 4a}方程式取决于您关注的特定反应物。