物质在水溶液中的稳定性

物质在水溶液中的稳定程度主要决定于溶液中的pH 值、电位及反应物的活度。
1 pH值对反应的作用 以 Fe(OH)3=Fe+3OH－ （1） 为例，可以推导出 反应（1）的平衡条件是：
pH 1.61 3log F3e
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12.1 影响物质稳定性的主要因素
1 pH值对反应的作用 结论： 物质在水溶液中的溶解度，或叫稳定性程度，同种 物质随溶液的pH值的不同而变，且不同物质在同样 pH值下的稳定程度也不一样。这样，就可以控制溶 液的pH值，使同一物质或不同物质的反应向欲定方 向进行，即使某些物质在溶液中稳定，而另一些物 质在溶液中不稳定发生沉淀，达到分离的目的。
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12.1 影响物质稳定性的主要因素
现以银为例来计算形成配合物对标准电极电位的影响。当不生 成配合离子时：
Ag+＋e=Ag 如生成配合离子时：
0 Ag
0.79V9
Ag
A(C g) 2 N eA g 2 CN
当
A(gCN )2 CN 1温度为298K时：
A 0(C g)N 2 Ag A 0gA gR zF lT n K d 0.31V
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12.1 影响物质稳定性的主要因素
用同样的方法，可以求出
0 A(uCN )2
Au
A 0uAu0.05l9o1K gd0.562V
A 0uAu1.50V
结论：
以上计算结果表明，当生成配合离子、后，显著降低了Au、Ag被 氧化的电位。这是因为溶液中存在有CN－时，配合物显著降低了 可被还原的Au、Ag的有效浓度。AU+、Ag+易被还原，而、三是 较难还原的。所以，形成配合离子使金、银被氧化变得很容易， 即金、银以配合离子稳定于溶液中。
(1) 简单离子的电极反应 该反应的通式是：
Mez+＋ze = Me 以，Fe2+十2e＝Fe为例，此类反应的平衡电位（εe）
与水溶液中金属离子之间的关系，可由能斯特公式 求出：
F2 eF e 0 .44 0 .0 2l9 o5 F g 2 e5
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12.1 影响物质稳定性的主要因素
第三篇 湿法冶金原理
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第十二章 物质在水溶液中的稳定性
[教学内容]：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；高温水溶 液热力学和电位—pH图
[教学要求]：了解浸出、净化和沉积在湿法冶金中的 应用；了解物质在水溶液中的稳定性及其影响因素； 了解水的热力学稳定区的意义；熟练掌握电位—pH图 的绘制方法及其应用
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12.2 水的热力学稳定区
1 水的热力学稳定区域图的绘制
(1) 如果在给定条件下，溶液中有电极电位比氢的电极电位更负 电性的还原剂存在，还原过程就可能发生。而在酸性介质中 决定于电化学反应2H+＋2e=H2，或者在碱性溶液中决定于电 化学反应2H2O＋2e=H2＋2OH－。氢电极电位以下式表示：
3. 形成配合物对反应的作用 设配合剂L不带电，形成配合物的反应通式为：
MzenLMeznL
M z n e M L eM 0z n e M L e R zF lT n M z n e L R zF lT n L n
上式便是配合物的平衡电极电位计算式。如果已知 配合物的活度、配合剂的活度和配合物的离解常数， 就可以求出形成配合物的平衡电极电位值。
H H2
0 H H2
RTln
2 H
zF pH2
298K时：
H H 2 0 .05 p 9 H 0 .0 12 lo p 9 H 2 g (a ) 5
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12.2 水的热力学稳定区
(2) 如果在给定条件下，溶液中有电极电位比氧的电极电位更 正电性的氧化剂存在，氧化过程就可能发生。而在酸性溶液 中决定于电化学反应2H2O－4e=O2＋4H+，或者在碱性溶液中 决定于电化学反应40H－－4e=O2＋2H2O。氧电极电位可以下 式表示
(2) 溶液中离子之间的反应 以Fe3+＋e=Fe为例，此类反应的电极电位与溶液中离 子活度之间的关系是：
F 03 e F 2 e 0 .7 7 0 .015 lo9 F 3 g e 1 0 .05 lo9 F 2 g e1
用同样方法可以计算出其它各半电池反应的平衡电 极电位关系式。当溶液中离子活度已知时，便可算出 在该条件下的平衡电极电位。
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12.1 影响物质稳定性的主要因素
2 电位对反应的作用 在湿法冶金过程中存在着许多氧化、还原反应。一 般说来，存在有两类氧化-还原反应。一类是简单离 子的电极反应，例如，Fe2+十2e＝Fe，另一类是溶 液中离子间的反应，例如，Fe3+＋e=Fe
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12.1 影响物质稳定性的主要因素
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12.1 影响物质稳定性的主要因素
结论： 控制溶液中的电位，就可以控制反应的方向和限度。 当控制电位高于溶液的平衡电极电位时，溶液中的 元素就向氧化方向进行，直到控制电位与溶液的平 衡电极电位相等时为止。相反，溶液中的元素则向 还原方向进行，也是至两电位相等时为止。
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12.1 影响物质稳定性的主要因素
O 2O HO 02O HR zF lTnpO 21 H 4
298K时，
O 2O H O 02O H R zF lTnpO 21 H 4(b)
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12.2 水的热力学稳定区
根据（a）和（b）式，可以绘出水的热力学稳定区域图。
1－在为101325Pa（1atm）时氧电 极电位随pH值的变化； 2－在为101325Pa（1atm）时氢电 极电位随pH值的变化 a－Au3+/Au；b－Fe3+/Fe2+； c－Cu2+/Cu；d－Ni2+/Ni； e－Zn2+/Zn
[教学重点和难点]：电位—pH图的绘制方法定性
12.1 影响物质稳定性的主要因素 12.2 水的热力学稳定区 12.3 电位-pH图的绘制方法与分析 12.4 高温水溶液热力学和电位－pH图
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12.1 影响物质稳定性的主要因素