酸素・鉄・天然ガスの反応式（追加捨てカイロ）

質問

以下のWEBサイトに

＞天然ガスと反応させると、 酸化鉄の中の酸素と反応してまた使えるようになる
＞よ。それから、天然ガスは二酸化炭素と水に変わるんだ。
（https://unit.aist.go.jp/diversity/ja/jst/teens/combustion.htm）
とあります。
これは、どんな反応式になるのかと疑問に思っています。
もし、知っている方や、参考になるWEBサイトがありましたら教えていただけたらと思っています。

また、酸化鉄って燃焼の触媒になると聞いたことがあるのですが、本当でしょうか？
これも参考になる情報などがありましたら教えていただきたいと思っています。

回答No.2

hydrophobic

(1)直接還元鉄
含有量が高い鉄の製造には固相での鉱石の直接還元が用いられる。還元剤の一酸化炭素と水素を加熱した鉄鉱石上に流す。酸化鉄(II,III)は段階的に還元される。
Fe3O4＋CO→3FeO＋CO2
Fe3O4＋H2→3FeO＋H2O
FeO＋CO→Fe＋CO2
FeO＋H2→Fe＋H2O
還元ガスはメタンを二酸化炭素と水で得られる。
CH4＋CO2→2CO＋2H2
CH4＋H2O→CO＋3H2
(2)結合エンタルピーを用いて、1bar,298Kでのメタンの燃焼エンタルピーを見積もる。
CH4(g)＋2O2(g)→CO2(g)＋2H2O(g)
(切断された結合の種類,切断された結合の数,結合エンタルピーkJmol-1,エンタルピー変化kJmol-1)
(C－H,4,414,1656)
(O＝O,2,498.8,997.6)
(C＝O,2,799,1598)
(O－H,4,460,1840)
ΔrH゜＝(1656＋997.6)－(1598＋1840)＝－784.4kJmol-1

回答No.1

lupin__X

☆天然ガスと酸化鉄

天然ガスは、主成分のメタン CH4 としましょう。
酸化鉄は、酸化鉄(III) Fe2O3 としましょう。

3 CH4 + 4 Fe2O3 = 3 CO2 + 6 H2O + 8 Fe - 689 kJ

この式は、左辺から右辺へは吸熱反応です。
水素が燃焼して水ができるときは発熱反応で、逆の
水が水素と酸素に分解するには、電気分解など発熱分
以上のエネルギーが必要です。
酸化鉄を還元させるのも、エネルギーが必要であり、
反応条件も工夫しなければなりません。実用になるロスの
少ない方法見つけられているんでしょうか。

鉄よりも酸化されやすいアルミならば比較的容易に進行します。
(ただし、両方固体なので、微粉末にして混ぜておく必要あり)
2 Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2 Fe +852 kJ

また、マグネシウムは、二酸化炭素中でも燃焼できます。
2 Mg + CO2 = 2 MgO + 816kJ

☆酸化鉄が燃焼の触媒
触媒って反応しにくいもの・遅いものに使います。
燃焼って比較的激しい反応(爆発はもっと)です。
固体触媒って、その表面でしか反応せず限定的です。
触媒で燃焼まであまりさせませんしできません。
燃焼になる前の制御しやすい反応が好まれます。

酸化鉄の燃焼触媒は、おそらくメインではありません。
たとえば、ごみの焼却で、炭素が燃えるのに伴って、
燃えにくい窒素が中途半端な反応で好ましくないとか。
メインの燃焼の熱で窒素もうまく燃やす触媒とか。