单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,图作图方法与步骤,,电位-,pH,图,(,φ—pH,图,),(二),,简介,,,70,年代以来,电位,—pH,图的绘制已由手工逐步向计算机方法过渡,并逐步完善,设计出一些计算机软件来进行计算与画图下面,简单地介绍制作电位,—pH,图的步骤步骤,,1,)设定体系温度,,,,如:设定温度为,25℃,、,50 ℃,、,150 ℃,等等,,步骤,,(,2,)列出体系中所有可能存在的物种,,,如:,Cu,-,NH,3,-H,2,0,系的物种,,步骤,,以,Zn-H,2,O,系为例,其水溶液体系中的物种有,,,Zn Zn,2+,Zn(OH),2,,,,,HZnO,2,1-,ZnO,2,2-,(锌酸根),,,,H,2,O H,+,,步骤,,(,3,)查出这些物质的标准自由能,G,0,,求出平衡常数,k,或,φ,0,,步骤,,(,4,)由下到上,列出可能存在的化学平衡,写出方程式如:,Zn→Zn,2+,,Fe→Fe,2+,→Fe,3+,,步骤,,①找出,Zn Zn,2+,之间平衡,,②写出反应式,,(还原型),,③求出反应的 。
④求出,,步骤,,⑤写出平衡方程式(伦斯特方程),,,,,⑥画出平衡线(,Zn,2+,可以取 、,,,、 、 浓度),,步骤,,(,5,)由左到右,(,水溶物种从左到右按顺序的变化,),,列出可能存在的化学平衡,写出方程式,,如:,HZnO,2,1-,,→,ZnO,2,2-,,步骤,,(,6,)根据,φ,与,pH,的关系式,在指定离子活度(浓度)或气相分压条件下,即可绘制出所需的电位,—pH,图,,Zn,2+,(,aq,),Zn,(,s,),Zn,(,OH,),2,HZnO,2,1-,ZnO,2,2-,,φ,,pH,,,小结,,前面已说过,根据,φ,0,=- G,0,/nF,及,,lgk,=- G,0,/2.303RT,,即可计算出,φ,0,及,lgk,值但是,由于现在已有热力学手册可以直接查出,,φ,0,及,lgk,,所以可以直接引用,,小结,,对于高温水溶液的热力学数据也有参考手册可查可查的热力学手册主要有,2,本,一本是昆明理工大学杨显万教授编写,冶金工业出版社出版的,《,高温水溶液热力学数据手册,》,,另一本是,Barner,Herbert,E,等编写的,《,热力学数据手册,》,。
但要注意,,2,本手册应用时有区别Me,-,L,(配位体)-,H,2,O,系,φ,-,pH,图,,Me,-,H,2,O,系为理想溶液,实际溶液中有许多配位体存在,所以,Me,-,L,-,H,2,O,系才是实际情况络合情况愈严重,图形变化愈大例如:,Au,-,H,2,O,系,φ,-,pH,图,Au(OH),2,ф,Au,2+,Au,,pH,,但如果为,Au,-,CN,―,―H,2,O,系,则由于存在,,反应,,,Au,2+,+,2CN,-,≒Au,(,CN,),2,,而使变为图中虚线所示,,对于有络合物时的,φ,-,pH,图,可采用综合平衡原理,,如:,Pb,-,Cl,-,H,2,O,系,,络合物有:,Pb,2+,,,PbCl,+,,,PbCl,2,0,,,PbCl,3,-,,,PbCl,4,2-,,例如:,Pb,-,Cl,-,H,2,O,系,φ,-,pH,图,在金属片插入溶液中电极电位只有一个;,,水溶液中同时存在物种,在平衡状态下互相处于平衡;,,金属和水溶液的电位是金属和水溶液物种互相之间都处于平衡状态;,,因此,平衡电位只有一个,它们之间相互平衡例如:,Pb,-,Cl,-,H,2,O,系,φ,-,pH,图,因此,,例如:,Pb,-,Cl,-,H,2,O,系,φ,-,pH,图,对于反应,,,,有,,例如:,Pb,-,Cl,-,H,2,O,系,φ,-,pH,图,写法与简单的,Pb,-,H,2,O,系形式上一样,但差别,,上是,[Pb,2+,],不同,,Pb,-,H,2,O,系中,[Pb,2+,],即为溶,,液中的浓度,但,Pb,-,Cl,-,H,2,O,系中为,未络合,的,,[Pb,2+,],浓度,即游离的,[Pb,2+,],浓度,,例如:,Pb,-,Cl,-,H,2,O,系,φ,-,pH,图,,,将,,,,,代入上式得,,,例如:,Pb,-,Cl,-,H,2,O,系,φ,-,pH,图,设,,=,Ф,,,得,,,,代入伦斯特方程有,,例如:,Pb,-,Cl,-,H,2,O,系,φ,-,pH,图,,MeS,-,H,2,O,系,φ,-,pH,图,物种有,,HSO,4,1-,, Zn(OH),2,, Zn,2,+,, S,0,, SO,4,2-,等等,,,,,,.,,.,,ZnS,HS,1-,S,2-,,Zn +H,2,S,,Zn,2+,,+H,2,S,Ф,pH,,,,小结,,ZnS,-,H,2,O,系,φ,-,pH,图,说明该图在湿法冶金的作用、意义。
说明,φ,-,pH,图在冶金中防腐蚀的意义(稳定区、钝化区、腐蚀区),,φ,-,pH,图的应用意义,用途广泛,,。