电位pH图知识PPT课件
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例如：Pb－Cl－H2O系φ－pH图
•将
[Pb]T [Pb2 ] [PbCl ] [PbCl20 ] [PbCl3 ] [PbCl42 ]
• 代入上式得
[PbCl ] 1[Pb2 ][Cl ] [PbCl20 ] 2[Pb2 ][Cl ]2 [PbCl3 ] 3[Pb2 ][Cl ]3 [PbCl42 ] 4[Pb2 ][Cl ]4
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谢谢您的观看！
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• ③求出反应的
。
（还原型）
• ④求出
Zn2 2e Zn
G反 应
T
G反 应 nF
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步骤
• ⑤写出平衡方程式（伦斯特方程）
• •
⑥画出平衡线（Zn2+可以取
、
2.303RT 0
= - lg T
T
nF 、
、
浓度）
1 [Zn2+ ]
100
102
104
106
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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
φ0及lgk，所以可以直接引用
第12页/共29页
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。
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步骤
• 1）设定体系温度 如：设定温度为25℃、50 ℃ 、150 ℃等等
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步骤
• （2）列出体系中所有可能存在的物种 如： Cu－NH3-H20系的物种
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步骤
以Zn-H2O系为例，其水溶液体系中的物种有
Zn
Zn2+
Zn(OH)2
HZnO21H2O
ZnO22-（锌酸根）
znzn步骤找出znzn之间平衡写出反应式还原型求出反应的求出nf反应步骤写出平衡方程式伦斯特方程画出平衡线znlgnfzn5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
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。
有
Pb2 2e Pb
Pb2 / Pb
Pb2 / Pb
2.303RT 2F
1 lg [Pb2 ]
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例如：Pb－Cl－H2O系φ－pH图
写法与简单的Pb－H2O系形式上一样，但差别 上是[Pb2+]不同，Pb－H2O系中[Pb2+]即为溶 液中的浓度，但Pb－Cl－H2O系中为未络合的 [Pb2+]浓度，即游离的[Pb2+]浓度
如：
HZnO
1 2
-
→ZnO
22
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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
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Zn2+（aq）
φ
Zn（OH）2
HZnO21-
ZnO22-
Zn（s）
pH
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小结
• 前面已说过，根据φ0=- G0/nF及 lgk=- G0/2.303RT，即可计算出φ0及lgk值。 但是，由于现在已有热力学手册可以直接查出
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Me－L（配位体）－H2O系φ－pH图
• Me－H2O系为理想溶液，实际溶液中有许多配位体存在，所以Me－L－H2O系才是实际情况。络合情况愈 严重，图形变化愈大。
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Байду номын сангаас
例如：Au－H2O系φ－pH图
Au2+ ф
Au(OH)2
Au
pH
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但如果为Au－CN――H2O系，则由于存在 反应
2e
2H
(aq
)
Zn(s)
H 2 S( g )
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Zn2+ +H2S
Ф
ZnS Zn +H2S
HS1-
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S2pH
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小结
• ZnS－H2O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
lg
1 [Pb2
]
Pb2 / Pb
2.303RT 2F
lg[Pb]T
2.303RT 2F
lg
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MeS－H2O系φ－pH图
物种有
HSO41-,
Zn(OH)2,
Zn2+,
S0,
S
O
2 4
-
等
等
.
Zn. S(s)
2H
( aq )
酸溶 Zn2(aq)
H 2 S( g )
ZnS(s)
溶解
水解
H+
与H＋结合
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两性物质
步骤
• （3）查出这些物质的标准自由能 G0，求出平衡常数k或φ0
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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→Zn2+
Fe→Fe2+→Fe3+
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步骤
• ①找出Zn
Zn2+之间平衡
• ②写出反应式
[Pb]T
[Pb2 ]• 1
4
i
[Cl
]i
i1
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例如：Pb－Cl－H2O系φ－pH图
设
＝Ф
得 代入伦斯特方程有
1
4
i
[Cl
]i
i1
[Pb2 ] [Pb]T • 1
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例如：Pb－Cl－H2O系φ－pH图
Pb2 / Pb
Pb2 / Pb
2.303RT 2F
衡状态； 因此，平衡电位只有一个，它们之间相互平衡。
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例如：Pb－Cl－H2O系φ－pH图
因此
水溶液/ Pb
Pb2 / Pb
PbCl / Pb
PbCl20 / Pb
PbCl3 / Pb
PbCl42 / Pb
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例如：Pb－Cl－H2O系φ－pH图
对于反应
Au2+＋2CN-≒Au（CN）2 而使变为图中虚线所示
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• 对于有络合物时的φ－pH图，可采用综合平衡原理
如：Pb－Cl－H2O系
络
合
物
有
：
P
b
2
+
，
P
b
C
l
＋
，
P
b
C
l
2
0
，
P
b
C
l
3
，
P
b
C
l
4
2
-
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例如：Pb－Cl－H2O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
例如：Pb－Cl－H2O系φ－pH图
•将
[Pb]T [Pb2 ] [PbCl ] [PbCl20 ] [PbCl3 ] [PbCl42 ]
• 代入上式得
[PbCl ] 1[Pb2 ][Cl ] [PbCl20 ] 2[Pb2 ][Cl ]2 [PbCl3 ] 3[Pb2 ][Cl ]3 [PbCl42 ] 4[Pb2 ][Cl ]4
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• ③求出反应的
。
（还原型）
• ④求出
Zn2 2e Zn
G反 应
T
G反 应 nF
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步骤
• ⑤写出平衡方程式（伦斯特方程）
• •
⑥画出平衡线（Zn2+可以取
、
2.303RT 0
= - lg T
T
nF 、
、
浓度）
1 [Zn2+ ]
100
102
104
106
第8页/共29页
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
φ0及lgk，所以可以直接引用
第12页/共29页
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。
第1页/共29页
步骤
• 1）设定体系温度 如：设定温度为25℃、50 ℃ 、150 ℃等等
第2页/共29页
步骤
• （2）列出体系中所有可能存在的物种 如： Cu－NH3-H20系的物种
第3页/共29页
步骤
以Zn-H2O系为例，其水溶液体系中的物种有
Zn
Zn2+
Zn(OH)2
HZnO21H2O
ZnO22-（锌酸根）
znzn步骤找出znzn之间平衡写出反应式还原型求出反应的求出nf反应步骤写出平衡方程式伦斯特方程画出平衡线znlgnfzn5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
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。
有
Pb2 2e Pb
Pb2 / Pb
Pb2 / Pb
2.303RT 2F
1 lg [Pb2 ]
第20页/共29页
例如：Pb－Cl－H2O系φ－pH图
写法与简单的Pb－H2O系形式上一样，但差别 上是[Pb2+]不同，Pb－H2O系中[Pb2+]即为溶 液中的浓度，但Pb－Cl－H2O系中为未络合的 [Pb2+]浓度，即游离的[Pb2+]浓度
如：
HZnO
1 2
-
→ZnO
22
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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
第10页/共29页
Zn2+（aq）
φ
Zn（OH）2
HZnO21-
ZnO22-
Zn（s）
pH
第11页/共29页
小结
• 前面已说过，根据φ0=- G0/nF及 lgk=- G0/2.303RT，即可计算出φ0及lgk值。 但是，由于现在已有热力学手册可以直接查出
第13页/共29页
Me－L（配位体）－H2O系φ－pH图
• Me－H2O系为理想溶液，实际溶液中有许多配位体存在，所以Me－L－H2O系才是实际情况。络合情况愈 严重，图形变化愈大。
第14页/共29页
Байду номын сангаас
例如：Au－H2O系φ－pH图
Au2+ ф
Au(OH)2
Au
pH
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但如果为Au－CN――H2O系，则由于存在 反应
2e
2H
(aq
)
Zn(s)
H 2 S( g )
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Zn2+ +H2S
Ф
ZnS Zn +H2S
HS1-
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S2pH
第27页/共29页
小结
• ZnS－H2O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
lg
1 [Pb2
]
Pb2 / Pb
2.303RT 2F
lg[Pb]T
2.303RT 2F
lg
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MeS－H2O系φ－pH图
物种有
HSO41-,
Zn(OH)2,
Zn2+,
S0,
S
O
2 4
-
等
等
.
Zn. S(s)
2H
( aq )
酸溶 Zn2(aq)
H 2 S( g )
ZnS(s)
溶解
水解
H+
与H＋结合
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两性物质
步骤
• （3）查出这些物质的标准自由能 G0，求出平衡常数k或φ0
第5页/共29页
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→Zn2+
Fe→Fe2+→Fe3+
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步骤
• ①找出Zn
Zn2+之间平衡
• ②写出反应式
[Pb]T
[Pb2 ]• 1
4
i
[Cl
]i
i1
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例如：Pb－Cl－H2O系φ－pH图
设
＝Ф
得 代入伦斯特方程有
1
4
i
[Cl
]i
i1
[Pb2 ] [Pb]T • 1
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例如：Pb－Cl－H2O系φ－pH图
Pb2 / Pb
Pb2 / Pb
2.303RT 2F
衡状态； 因此，平衡电位只有一个，它们之间相互平衡。
第18页/共29页
例如：Pb－Cl－H2O系φ－pH图
因此
水溶液/ Pb
Pb2 / Pb
PbCl / Pb
PbCl20 / Pb
PbCl3 / Pb
PbCl42 / Pb
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例如：Pb－Cl－H2O系φ－pH图
对于反应
Au2+＋2CN-≒Au（CN）2 而使变为图中虚线所示
第16页/共29页
• 对于有络合物时的φ－pH图，可采用综合平衡原理
如：Pb－Cl－H2O系
络
合
物
有
：
P
b
2
+
，
P
b
C
l
＋
，
P
b
C
l
2
0
，
P
b
C
l
3
，
P
b
C
l
4
2
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例如：Pb－Cl－H2O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