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冶金原理精品课程
要点一 影响物质稳定性的主要因素
在计算一个反应的标准吉布斯自由能变化时应遵 循以下三点：
（1） 溶液中所有参加反应的物质中，凝聚相 （固、液相）为定组成物质，气相为101325Pa；
（2） 所有元素和氢离子的标准生成吉布斯自由 能ΔGθ当作零；
（3） 反应的标准吉布斯自由能变化，等于生成 物的标准吉布斯自由能减去反映物的标准吉布斯自由 能。
冶金原理精品课程
Pb2+ Pb(OH) PbSO4 PbO2 PbS S2SO2（气） Tl+ Tl(OH) Zn2+ ZnO ZnO2-2 Zn(OH)2 ZnS
-24.303 -427.605 -667.348 -217.652 -91.630 --97.906 -300.139 -32.468 -190.518 -147.176 -321.900 -389.238 -559.150 -180.249
-594.128 82.843 163.762 50.375 66.567
Al(OH)3 AsH3 As2O3(固) Au3+
Au+
483.252 157.737 -576.011 410.869 161.921
Cu(OH)2 CuO CuS Cu2S(α) Fe3+
-357.732 -127.194 49.183 -84.519 -84.977
续表16-1
Cd(OH)2（固） CdS Ca2+ CaCO3 Cl(气) ClO3Cl(水) ClCo2+ Co3+ Co(OH)2 HSH2SO4(水)
-471.662 -138.490 -555.217 -867.887 108.366 -1.064 6.820 -130.959 -53.555 120.918 -455.638 15.390 -537.790
某些物质在298K时的标准生成吉布斯自由能列 于表16-1。
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表16-1 某些物质的标准吉布斯自由能（298K），KJ.mol-1
物质
ΔGθ
物质
ΔGθ
Ag+ Ag2O Ag2S Ag(CN)2Al3+
77.111 -10.837 -39.784 301.46 -481.16
Co(OH)3 CoS(α) CNCu+ Cu2+
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Ga3+
Ga(OH)3 GaO2 H+ Hg+ Hg2+
HgS H2O（液） H2O（气） H2O(液) H2S（水） OHO2（气）
-153.000 -829.687 -594.128 0 154.180 164.912 -38.819 -237.191 -103.470 -118.114 -27.280 -157.256 169.850
Au(CN)
2
Bi2O3(固)
BiOCl（固）
BiCl（固）
Cd2+
215.48 -ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ87.854 -322.168 -319.658 -77.74
Fe2+
Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe2O3 FeS
-10.586 -483.951 -694.544 -7.410 -95.814
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湿法冶金包括三个过程：浸出、净化、沉积。这三个过程 是靠控制过程的条件，以控制物质在水溶液中的稳定性而实现 的。浸出过程是靠加入适当的溶剂，以溶解矿物，使某种（或 某些）金属离子化并稳定于溶液中。净化过程是靠加入某种物 质，使某种（或某些）金属在溶液中稳定，另外一些金属在溶 液中不稳定，或沉积或沉淀。沉积过程是加入某种物质或通入 电流（一般是直流电），使某种（或某些）金属离子在溶液中 不稳定而沉积析出。
冶金原理精品课程
物质在水溶液中的稳定性取决于水溶液 的PH值、电位、温度、压强以及反应物质 的浓度等，而这些条件又集中体现于反应的 吉布斯自由能变化，这就是说，反应的吉布 斯自由能变化决定着水溶液中物质的稳定性。
冶金原理精品课程
影响物质在水溶液中稳定性的因素，现 代广泛采用电位-PH图来进行分析。本章先 简要说明有关电位-PH图的基本知识，然后 分别在其它章中讨论浸出、净化和沉积的基 本原理。
冶金原理
任务 判断物质在水溶液中的稳定性
冶金原理精品课程
上一章
目录
概述 任务要点一 任务要点二 任务要点三
影响物质稳定性的主要因素 水的热力学稳定区 电位－pH图的绘制方法与分析
冶金原理精品课程
概述
湿法冶金在有色金属冶炼过程中得到广泛应用，例如金、 银、铜、镍、钴、锌、铝、钨、钼、铀及其它许多有色金属的 提取都要应用湿法冶金方法。
物质在水溶液中的稳定程度主要 决定于溶液的PH值、电位及反应 物的活度。
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一、pH值对反应的作用
当某种物质，例如Fe(OH)3与纯水接触时，它将溶 解到一定程度，并电离成离子：
Fe(OH)3=Fe3++3OH- （1）
反应平衡常数：
[ ] [ ] Kc
=
Fe 3+
[Fe(oH )]
oH
-
3
因为纯Fe(OH)3的活度为1，所以Kc=[Fe3+]·[OH-]3, 又由于该物质是微溶的，故可以认为两种离子的活度 系数也都是1，这时的平衡常数Kc就相当于Fe(OH)3的 溶度积Ksp
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反应（1）的标准吉布斯自由能变化为： ΔGθ=ΔGθFe3++3ΔGθOH--ΔGθFe(OH)3 =-10.586+3(-157.256)-(-694.544) =-10.586-471.768+694.544 =212.190KJ.mol-1
ΔGθ与平衡常数的关系式： ΔGθ=-RTlnKc
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故298K时212.190×2.303logKc logKc=－212190÷5705.85 =-37.188
即Fe(OH)3的溶度积Ksp=10-37.188。 溶液中水的离解反应：
续表16-1
In2+
K+ Mg2+ Mn2+ MnO4-
Mn(OH)2 MnO2 Na+
NO3 NH4+ NH4OH(水) NH3(气) NH3(水) Ni2+
-133 -288.28 -456.01 -223.43 -425.09 -598.730 -430.534 -261.87 -110.50 -79.50 -265.550 -16.485 -26.485 -46.440
要点一 影响物质稳定性的主要因素
在计算一个反应的标准吉布斯自由能变化时应遵 循以下三点：
（1） 溶液中所有参加反应的物质中，凝聚相 （固、液相）为定组成物质，气相为101325Pa；
（2） 所有元素和氢离子的标准生成吉布斯自由 能ΔGθ当作零；
（3） 反应的标准吉布斯自由能变化，等于生成 物的标准吉布斯自由能减去反映物的标准吉布斯自由 能。
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Pb2+ Pb(OH) PbSO4 PbO2 PbS S2SO2（气） Tl+ Tl(OH) Zn2+ ZnO ZnO2-2 Zn(OH)2 ZnS
-24.303 -427.605 -667.348 -217.652 -91.630 --97.906 -300.139 -32.468 -190.518 -147.176 -321.900 -389.238 -559.150 -180.249
-594.128 82.843 163.762 50.375 66.567
Al(OH)3 AsH3 As2O3(固) Au3+
Au+
483.252 157.737 -576.011 410.869 161.921
Cu(OH)2 CuO CuS Cu2S(α) Fe3+
-357.732 -127.194 49.183 -84.519 -84.977
续表16-1
Cd(OH)2（固） CdS Ca2+ CaCO3 Cl(气) ClO3Cl(水) ClCo2+ Co3+ Co(OH)2 HSH2SO4(水)
-471.662 -138.490 -555.217 -867.887 108.366 -1.064 6.820 -130.959 -53.555 120.918 -455.638 15.390 -537.790
某些物质在298K时的标准生成吉布斯自由能列 于表16-1。
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表16-1 某些物质的标准吉布斯自由能（298K），KJ.mol-1
物质
ΔGθ
物质
ΔGθ
Ag+ Ag2O Ag2S Ag(CN)2Al3+
77.111 -10.837 -39.784 301.46 -481.16
Co(OH)3 CoS(α) CNCu+ Cu2+
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Ga3+
Ga(OH)3 GaO2 H+ Hg+ Hg2+
HgS H2O（液） H2O（气） H2O(液) H2S（水） OHO2（气）
-153.000 -829.687 -594.128 0 154.180 164.912 -38.819 -237.191 -103.470 -118.114 -27.280 -157.256 169.850
Au(CN)
2
Bi2O3(固)
BiOCl（固）
BiCl（固）
Cd2+
215.48 -ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ87.854 -322.168 -319.658 -77.74
Fe2+
Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe2O3 FeS
-10.586 -483.951 -694.544 -7.410 -95.814
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湿法冶金包括三个过程：浸出、净化、沉积。这三个过程 是靠控制过程的条件，以控制物质在水溶液中的稳定性而实现 的。浸出过程是靠加入适当的溶剂，以溶解矿物，使某种（或 某些）金属离子化并稳定于溶液中。净化过程是靠加入某种物 质，使某种（或某些）金属在溶液中稳定，另外一些金属在溶 液中不稳定，或沉积或沉淀。沉积过程是加入某种物质或通入 电流（一般是直流电），使某种（或某些）金属离子在溶液中 不稳定而沉积析出。
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物质在水溶液中的稳定性取决于水溶液 的PH值、电位、温度、压强以及反应物质 的浓度等，而这些条件又集中体现于反应的 吉布斯自由能变化，这就是说，反应的吉布 斯自由能变化决定着水溶液中物质的稳定性。
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影响物质在水溶液中稳定性的因素，现 代广泛采用电位-PH图来进行分析。本章先 简要说明有关电位-PH图的基本知识，然后 分别在其它章中讨论浸出、净化和沉积的基 本原理。
冶金原理
任务 判断物质在水溶液中的稳定性
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上一章
目录
概述 任务要点一 任务要点二 任务要点三
影响物质稳定性的主要因素 水的热力学稳定区 电位－pH图的绘制方法与分析
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概述
湿法冶金在有色金属冶炼过程中得到广泛应用，例如金、 银、铜、镍、钴、锌、铝、钨、钼、铀及其它许多有色金属的 提取都要应用湿法冶金方法。
物质在水溶液中的稳定程度主要 决定于溶液的PH值、电位及反应 物的活度。
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一、pH值对反应的作用
当某种物质，例如Fe(OH)3与纯水接触时，它将溶 解到一定程度，并电离成离子：
Fe(OH)3=Fe3++3OH- （1）
反应平衡常数：
[ ] [ ] Kc
=
Fe 3+
[Fe(oH )]
oH
-
3
因为纯Fe(OH)3的活度为1，所以Kc=[Fe3+]·[OH-]3, 又由于该物质是微溶的，故可以认为两种离子的活度 系数也都是1，这时的平衡常数Kc就相当于Fe(OH)3的 溶度积Ksp
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反应（1）的标准吉布斯自由能变化为： ΔGθ=ΔGθFe3++3ΔGθOH--ΔGθFe(OH)3 =-10.586+3(-157.256)-(-694.544) =-10.586-471.768+694.544 =212.190KJ.mol-1
ΔGθ与平衡常数的关系式： ΔGθ=-RTlnKc
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故298K时212.190×2.303logKc logKc=－212190÷5705.85 =-37.188
即Fe(OH)3的溶度积Ksp=10-37.188。 溶液中水的离解反应：
续表16-1
In2+
K+ Mg2+ Mn2+ MnO4-
Mn(OH)2 MnO2 Na+
NO3 NH4+ NH4OH(水) NH3(气) NH3(水) Ni2+
-133 -288.28 -456.01 -223.43 -425.09 -598.730 -430.534 -261.87 -110.50 -79.50 -265.550 -16.485 -26.485 -46.440