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下列反应式给出了反应物生成物的摩尔体积和比重等数据。
CaO+H 2 O→Ca(OH) 2 +64.8kj
摩尔体积： 16.764cm 3 ， 18.069cm 3 ， 33.056cm 3 ;
比重： 3.2g /cm 3 ～ 3.4g /cm 3 ， 1.0g / ㎝ 3 ， 2.1g /cm 3 ～ 2.3g /cm 3
从上面所列数据来看，生成物的摩尔体积为 33.065cm 3 ，而反应物的摩尔体积为 16.764+18.069= 34.833cm 3 ，反应之后体积应该变小，而不是增大。这好像与实际情况相矛盾。这是由于摩尔体积为分子***紧密堆积时的体积，而在***剂中实际应用的是其表观体积，也就是说在一般情况下，***剂中生石灰的水化反应的生成物很难达到分子状态的***紧密堆积，因为在缺水状态下，生成的氢氧化钙比表面积非常大，不是***紧密堆积状态，因此，就表现出体积膨胀。相反，在大量水存在时，如在水溶液中，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，其体积变小，而不产生膨胀力。一般缺水情况下 ( 干态，不是在水溶液中 ) ，是用容重来衡量氧化钙和氢氧化钙，而不是用比重。生石灰是由碳酸钙煅烧而成，由于 CO 2 的逸出，产生了许多微孔，氧化钙保持了碳酸钙的假象，其容重略大于 1 ，与其 3.2 g ／ cm 3 ～ 3.4g ／ cm 3 的比重相差甚远。氢氧化钙在干粉状态下，容重也很小，仅为 1 左右。这样生石灰的水化反应中 ( 缺水状态 ) 就表现出体积增大的现象。
当外界约束力非常大时，迫使生成的氢氧化钙的容重接近其比重，所产生的体积也就越来越小，甚至不产生膨胀。
4 反应放热
***剂的主要反应是放热反应，其放出热量的大小随温度而变化，如表 1 所示。
表 1 氧化钙与水反应的放热效应
温度 /K
△ H 0 f T /k J · mol -1
放热出的热
Q kJ/mol
反应物
生成物
CaO
H 2 O
Ca （ OH) 2
298.15
-635.090
-285.830
-986.085
65.165
400
-634.723
-242.835
-985.169
107.611
500
-634.390
-243.821
-983.893
105.682
600
-634.107
-244.752
-982.470
103.611
700
-633.915
-245.630
-981.027
101.482
当温度小于 100 ℃ 时 , 温度升高放出的热量增加 ; 当温度超过 100 ℃ 时，氧化钙与水蒸气发生反应放出更多的热量；当温度进一步升高时，放出的热量逐渐减小。由此可看出，反应一旦开始，热量将不断增加；当热量的散失小于所产生的热量时，反应温度将升高，反应速度不断加快，将有可能导致冲孔现象的发生。从表 1 中也可以看出，***剂受环境温度的影响非常大，在冬天寒冷季节反应缓慢，有时甚至会失去作用；而在夏季高温时又易产生冲孔。
5 结语
通过以上运用热力学方法对***剂主要反应的简单分析，可以得出下面的结论： 1) 如果要增加膨胀压力，就需要提高氢氧化钙的容重，同时减少水灰比，使***剂处于缺水状态； 2) 如果要提高反应速度，就需要增加反应物的活性或提高反应温度； 3) 为防止冲孔现象的发生，就需要添加能强烈吸收水蒸气又能在以后的反应中将水释放出来的物质。以上 3 条结论，就是我们设计***剂研制方案时遵循的原则。