第十一章 热力学参数状态图

第十一章 热力学参数状态图 §11-1 化合物生成自由能︒∆F 对T 关系图
第一章图1-1提供了氧化物的生成自由能︒∆F 的关系图（Ellingham [1]
）。

关于利用溶解自由能，溶于金属液中各元素的氧化︒∆F 对T 的关系图，我们在其应用方面已进行过多次的讨论。

这里再就纯氧化物的生成自由能对T 的关系图作些补充讨论。

从表1-1查出：
T
F NiO
O Ni s s 3.40114000;22)
(2)(+-=︒∆=+（11-1）
在T=0时即绝对温度为零时，卡1114000-=︒∆H （图11-1）。

︒∆F 线abc 的斜率等于︒∆S ；例如在点b,
︒
∆=︒
∆-︒∆=
=
S T
F H ad
bd 斜率
T
F O Al O Al s l 2.51267800
;3
23
4)(322)(+-=︒∆=
+
当生成CO 时，其︒∆S 为正值，而当其他氧化物生成时，其︒∆S 都是负值，所以CO 的︒∆F 线与其他氧化物的︒∆F 线相交。

利用氧化物的︒∆F 对T 的关系图，可以通过列线图直接读出该氧化物在某一温度下的分解压。

以铝的氧化反应为例：
((11-2)
2
1
ln O p
RT F -=︒∆ 当p O2=10
-20
大气压，则T=1877K （1604℃）。

在图11-2内式（11-2）以线ab 表示。

绘出T=1604℃的垂直线与ab 线相交于m 。

在绝对零的温度线上，取0=︒∆F 的“O”点，连接“O”与m ,则线“O”m 代表下列反应:
)
10
(2)
1(220
-2
2
===O O p
p
O O
亦即氧由1大气压转变为10-20
大气
压的自由能。

T
RT F F 5.911
10
ln
-20
-=+︒∆=∆
将O m 线延长交于KML 线，，在该线上的相交点标明10-20。

同样可作出其他类似的列线，并标明氧的平衡分压值。

因此，利用KLM 线即可读出任何温度氧化物的平衡氧分压值，亦即其分解压值。

用图11-2仍可读出式（11-4）中的CO/CO 2比。

T
F CO O CO 1.40133400
;2222+-=︒∆=+(11-4) 线“C“e 表示式（11-4）的标准自由能
对T 的关系图，而”C”f 则表示式（11-4）在非标准状态下︒∆F 对T 的关系图。

因为
“C”f 通过m,所以-20
O 10
p
2
=大气压。

2
2
2O
CO
CO p p
p K =
∴
6
.6lg 2
1lg 2
1lg
2
2
=-
=
pO
K p p CO
CO
在T=1877K 时，K=6.77
∴
6
.6)2077.6(2
1lg
2
=+-=
CO
CO p p
∴6
2
10
1.410
6
.6⨯==CO
CO
p
p
将线Cf 延长，与PQRS 线相交，在相交点标明106.6。

同样作出许多类似的列线，即可根据PQRS 线标注的2
CO
CO p p 比读出任何
P O2在某一温度下的2
CO
CO
p p ，亦即CO/CO 2
比。

§11-2化学反应的自由能F ∆对T 关
系图
Pourbaix 等[2]
提出用图解法分析化学
反应的平衡关系。

下面介绍碳热反应的自由能F ∆或2
RTlnpO 对T 的关系图（又称
Pourbaix-Ellingham 图[3]
）。

碳热还原法是利用碳还原金属氧化物以取得纯金属的方法。

存在的问题是：
(1) 金属与碳易生成金属碳化物； (2) 在一定范围内，生成的CO 可按布氏（boudourd ）反应进行分解：
2
22CO C CO +=
两种反应均能使还原反应复杂化。

绘出F ∆（或2
RTlnpO ）对T 的关系图，可以看出反应的
先后步骤，并从图内读出各反应进行的温度条件。

利用表11-1[3]
的数据分析研究Ta 2O 5
用碳还原成纯钽的反应。

表11-1的数据就
是各有关化合物的生成自由能。

考虑到生成TaC 及Ta 2O 5的还原反应可能有下列几种，转
T 是各反应能进行的最
低温度。

P CO 按等于1大气压计算。

;25Ta 552Ta CO O C +=+)
K 1720(5.201346200
=-=︒∆转T T F
（11-5） ;25Ta 752TaC CO O C +=+)K 1390(3.198275000
=-=︒∆转T T F （11-6） ;5Ta 6252C Ta CO O C +=+)K 1490(0.201299200
=-=︒∆转T T F （11-7） ;75Ta 12252C Ta CO O TaC +=+)2045(2.217444400
=-=︒∆转T T F
（11-8） ;125Ta 5522Ta CO O C Ta +=+)K 2850(0.204581200
=-=︒∆转T T F
（11-9）
从上列T转的数值可以看出，在Ta2O5被C 还原成Ta之前（根据式11-5 ），还原温度必须大于1720K），TaC或Ta2C均已生成。

这是因为式（11-6），生成TaC的最低温度为1390K，而生成Ta2C的最低温度为1490K，两者的最低温度均低于1720K。

同时TaC又不稳定，在温度大于2045K时转变为Ta2C；最后使Ta2C消失而还原为Ta，其温度必须低于2850K。

也就是说，在p CO为1大气压的常压条件下，用C还原Ta2O5使成为Ta,这在工业上能够采用的温度是不可能的。

图11-3绘出（即RTln P O2）对T的关系图，包括几条︒
∆F对T的关系图。

图内：
线①表示式（11-10）：
;
52545
4522O Ta C O TaC +
=
+
T
F 32.37163520+-=︒∆ （11-10）
线②示式（11-11） ：
;
5
2545
45222O Ta TaC O C Ta +
=
+
T
F 48.39182880+-=︒∆
（11-11）
线③式（11-12）：
;
525
4522O Ta O Ta =
+
T
F 6.38192000+-=︒∆
（11-12）
线④式（11-13）：
;
5
25
45
4522O Ta C O TaC +
=
+
T
F 0.4253520+-=︒∆
（11-13）
线⑤式（11-14）：
;
72747
4522O Ta CO O TaC +
=
+
T
F 66.14132090+-=︒∆ （11-14）
线⑥式（11-15）：
;
31313
15222O Ta CO O C Ta +
=
+
T
F 0.25153250+-=︒∆ （11-15）
线⑦（11-16）： ;4222
2
Ta CO O C Ta +=+
T
F 0.4340480-=︒∆ （11-16）
由于Ta 2O 5的熔点为2145K ，图内忽略了Ta 2O 5的相变，因之线1、2及3均能绘出相变的转折点。

线4、5、6及7均指p CO 为1大气压。

线均指相应的反应，但其p CO 为10-4
大气压。

其相应的F ∆如下：
线 ：
T
F p CO O C CO 6.7853520);10
(224
2--=︒∆==+-（11-17）
线 ：
;
72747
4522O Ta CO O TaC +
=
+（p co =10-4
）
T
F 2.4132090+-=︒∆
（11-18）
线 ：
3
1313
122Ta
CO O C Ta +
=
+（p co =10-4
）
T
F 9.18153250+-=︒∆
（11-19）
线 ：
;42222Ta CO O C Ta +=+（p co =10-4
）
T
F 6.7940480-=︒∆ （11-20）
各有关反应的F ∆线相交的温度，也就是最低的还原温度，均表示在图内。

可以看出，当p CO 由1大气压降低到10-4
大气压，则还原为Ta 的最低温度由2850K 降低到1950K 。

实际上式（11-6）可拆开为线④及①或线⑤及①两个式子；式（11-8）可拆分为线⑤及②或线⑥及②两个式子；而式（11-9）则可拆分为线⑥及③或线⑦及③两个式子。

在11-3内又标出在各区存在的稳定
相。

利用等温方程式很容易决定各区存在的稳定相。

例如图11-4某温度T 的x 点，其O2p '值可有图内︒∆F 值求出，但此O2p ' 值大于该温度的平衡氧分压p O2。

由于：
22ln
1ln
O
O p p RT K
RT F '==∆
∵2O
p ' ＞2
O p ∴F ∆＜0
所以Ta 2O 5是该区的稳定相。

图11-5 绘出的反应含有一种以上的产物，稳定区如图内所示。

图11-6是两个选择性氧化反应稳定相区域的示意图。

图内实际上有三个区，图的上方由转化温度T 转分为两个区。

§11-3化学反应的自由能 对RTlnJ
关系图
J 是等温方程式中实际的活度（压力）积。

已知
J RT F F ln +︒∆=∆J
RT S T H ln +︒∆-︒∆= 对某一温度T ，︒∆F （︒∆H 或︒∆S 及 ）
是常数，因此，F ∆对RTln J 是一直线。

根据表1-1及表11-1的数据：
T
F SiO O Si 0.42216500
;22+-=︒∆=+（298～1685K ） （11-21）
T
F CO O C 0.4253520;222--=︒∆=+（11-22）
计算四种温度的F∆，其结果见表11-2及11-3，并绘出F∆对RTln J图（图11-7）。

图11-7内a、b、c、d是四种不同温度下硅氧化反应的F∆线，而e、f、g、h 则是四种同样温度下碳氧化反应的F∆线。

线a由四个点连接得来，而线e由三个点连接而来。

显然，Rln J值为零的F∆
值是︒
∆F值。

将a线延长到F∆值等于︒
∆H，令此点为“Si”。

由于：
由F∆=－216500+42.0T看出，∆S=42。

因此，“Si”点的Rln a SO2=－42。

︒
此“Si”的位置与温度T无关。

它称为“极点”，其位置用F∆相同于︒
∆H值而Rln J 相同于︒
∆S值的点来确定。

同样碳化反应
的极点用“C”表示。

这样不难看出，其他温度的F ∆线，只要连接极点和该反应、该温度的︒∆F 点，即可绘出。

图内b 、c 、d 、f 、g 、h 六条线都是这样绘出的。

这样的图称为“极图”[4]。

每条F ∆线的斜率即是该线的温度T。

例
如
线
a 的
K
100042
-174500--216500-S F -H ==
︒
∆︒
∆︒∆=
）
（斜率
对两个氧化反应，通过极图可以求出其转化温度（11-8）。

例如将式（11-21）及（11-22）结合起来：
在图内先求出硅氧化反应的极点“Si”,再求出碳氧化反应的极点“C”，两点
连接起来，其直线的斜率是两反应的转化温度，亦即式（11-23）能进行的最低温度。

从图11-8看出，
）
（）（）（）（斜率22-1121-1122-1121-11S -S H -H ︒∆︒∆︒∆︒∆=
在式（11-23）的转化温度时，︒∆F =0
∴0=︒∆H ―T ︒∆S ∴T=︒∆︒
∆S H ∴）
（）（）（）（22-1121-1122-1121-11S -S H -H ︒∆︒∆︒∆︒∆=
T
∴
K
194084
-162980
-42-42-53520--216500-==
==）（斜率T 式
（11-23）是标准状态下的反应式。

如果不是标准状态，须另求极点。

例如硅的氧化反应中，a SiO2=0.1,则：
T
F SiO O Si 42.37216500
;)(22+-=︒∆=+（11-24）
此反应的极点其S ∆=―37.42，在图内由Si 点表示。

如碳氧化反应的p CO =10-2
大气压，则：
T
F CO O C 3.6053520;222--=︒∆=+（11-25）
该反应极点的S ∆=60.3，在图内由C 点表示。

结合式（11-24）及（11-25），得：
T
F CO Si C SiO 72.97169280
;22)(2+-=︒∆+=+（11-26）
连接Si 及C 两点，其直线的斜率即
是式（11-26）的转化温度；
两极点相连的极线与竖轴（Rln J =0）的相交点是该单一反应的F ∆；例如m 即1940K 式（11-21）或（11-22）的 ，而n 即1670K 式（11-24）或式（11-25）的F ∆。

卡135000194042535201940
42216500
-=⨯--=⨯+-=︒∆m F
卡
15400016703.60535201670
62.37216500
n -=⨯--=⨯+-=︒∆F
§11-4 化学反应的lgK 对1/T 关系图 FeS 按式（11-27）分解：
T
F S Fe FeS
s 5.3772800;222)
(-=︒∆+=（11-27）
20
.815920lg lg 2+-
==T
p K s
图11-9绘出lg p S2对
T
3
10
的关系。

由
于T 1
值较小，可根据情况，横坐标按
T
3
10或
T
4
10
绘出。

用等温方程式得知直线右上
方是FeS 的稳定区，因该区内任何一点
的实际硫分压S p '都大于该平衡硫分压2
S
p ，因此，F ∆=RTln
2
2s s p p ' 是正值，FeS
不能分解。

在直线左下区FeS 可完全分解，因此Fe 稳定区。

反应物及产物如有相变，也可以在lgK 对1/T 图中表示出来。

例如根据表1-1，
F NiO
O Ni
s s 40
114000;22)
(2)
(--=︒∆=+（298～1725K ）
81
.824920lg 2+-
=T
p O
（11-28）
T
F NiO
O Ni s l 6.37109300;22)
(2)(--=︒∆=+（1725～2257K ）
22
.823890lg 2+-
=T
p O
（11-29）
T
F NiO
O Ni l l 1.39112700;22)
(2)(--=︒∆=+（2257～2500K ）
55
.824640lg 2+-
=T
p O
（11-29）
图11-10绘出了Ni 及NiO 的液态及固态稳定区。

图11-11绘出2
CO
Fe CO FeO
+=+ 反应
的
O
C O
C p p 2
lg 即lgK 对1/T 的关系图[5]
,Fe 及
FeO 的液固态稳定区均表示出来。

§11-5 化学反应的lgK 对lg p O2关系图
利用CO/CO 2混合气体也可以进行碳热法还原金属氧化物。

绘出某一温度的lgK 对2
O p 的关系图，可以更好地对该温
度生成碳化物的条件进行分析。

表11-4列举MoO 2利用碳热法还原的热力学数据。

表11-12绘出1400K 时lgK 对
2lg O p 的关系。

碳热还原法的反应为：
3540
;22214002
2-=︒∆+=+K F CO Mo CO
C Mo 55
.0lg
lg 2
2==CO
CO
p p
K
（11-31）
图11-12内线a 代表式（11-31）。

81620
;14002
2-=︒∆=+K F MoO
O Mo 74
.121lg
lg 2
-==O p K
∴74
.12lg
2-=O p
（11-32）
图11-12内线b 代表式（11-32）。

166
;222140022
22
=︒∆++=+K F O CO
C Mo CO MoO
04
.26lg
lg 2
2
2
2
-==CO
O CO
p
p
p K
（11-33）
图11-12内线c 代表式（11-33）。

三个区内的稳定相如图11-12所示。

令R=
2
CO
CO p p 。

图11-12的横坐标也可
用lg R 标注。

lg R 与lg p O2的关系图如下：
38520
;2
1140022
=︒∆+
=K F O CO CO
01
.6lg
lg 2
2
21
-==CO
O CO p p p K 01
.6lg 2
1lg 2--
=O p R
（11-34）
由式（11-34）求出某一相应于某一lg p
的lg R 值标注在图11-12上方的横坐标。

这样从图11-12可以看出，欲还MoO 2
而不生成Mo 2C,其条件是：
36
.0lgR 74.12lg 2>-<或O p
而
55
.0lg
2
2
<CO
CO
p p
如何体现后一要求呢？ 令
2
CO CO t p p p +=
可以证明：1222
+=
R R
p p
t
p CO
CO
∴
t
CO
CO
p R R p p
lg )1lg(lg 2lg 2
2++-=
(11-35)
令p t 分别为1大气压及0.1大气压，代入式（11-35），
2
2lg CO
CO
p p
对lgR 的
图11-12内线d 代表当p t =1大气压时
2
2lg CO
CO
p p
对lg R 的曲线，而线e 则代表当
p t =0.1大气压的相应曲线。

线d 只有小部
分在Mo 区之内，说明如在常压下进行还原，欲防止Mo 2C 产生，则只有在较窄的CO/CO 2比的范围内操作，则
2
lg CO
CO
p p
比的
范围可以自0.5到1.5变动而保证无Mo 2C 产生。

这说明在1400K 采用真空操作的优越性。

§11-6 焙烧反应的lg p SO2对 lg p O2关系图
金属硫化物焙烧时产生SO 2,在一定条件下可产生硫酸盐。

研究lg p SO2对lg O2关系图，可对多金属硫化矿求出选择性硫酸化焙烧的最佳条件。

表11-5提供热力学分析用
的数据[8]。

从表11-5的数据计算得出：
2
24
2
1
O SO CoO CoSO
+
+=T T F 70
.177lg 19.3394240-+=︒∆（11-36）
经计算，1000K 的lgK=―3.52 K= p SO2·p
2
1O2
∴52.3lg 21
lg 2
2
--=O SO p p (11-37)
图
11-13绘出1000K 时分解反应
lg p SO2对lg p O2的直线关系。

设在直线上方区域中有x 点，其lg p O2=―2而lg p SO2=-1,。

直线上任何一点反应式的（11-37）平衡关系，例如m 点的
lg p O2=―2，其lg p SO2必然的等于-2.52.x 点的F ∆值为
K
J RT F ln
=∆
式中：lg J =2
)1()2(2
1-=-+-，而
lgK=-3.52.由于J>K ，因而F ∆是正值。

所以x 点的所在区是CoSO 4稳定区。

同样可证明直线下是CoO 的稳定区。

对含Cu 、Ni 、Co 的多金属的硫化矿进行选择性焙烧，可以使Fe 与Cu 、Ni 、Co 分离。

在一定的温度及废气组成下焙烧矿石，可使Fe 死烧成Fe 2O 3，而Cu 、Ni 、Co 保留为硫化物。

水浸可使后者三种金属溶解于水，在通过电解及其他方法
使三种金属相互分离。

图11-14、11-15及11-16绘出在三种不同温度下Cu 、Ni 、Co 硫化矿硫酸化焙烧的平衡图。

图中：
线a 表示Fe 2(SO 4)3的分解反应：
2
2
323
2O 2
1SO
O Fe 3
1(SO4)
Fe 3
1+
+=
线b 表示CuSO 4分解为碱性硫酸铜的反应：
2
2
4
4
O 2
1SO
SO
C O C SO
2C +
+∙=u u u
线c 表示碱性硫酸铜的分解反应：
2
2
4
O 2
1SO
O C 2SO
C O C +
+=∙u u u
线d 表示NiSO 4的反应：
2
2
4
2
1O SO
NiO NiSO
+
+=
线e 表示CoSO 4的分解反应：
2
2
4
O 2
1SO
CoO CoSO
+
+=
可以看出，欲使Fe 和Cu 、Co 、Ni 分离，p O2及p SO2值必须在a 、b 两线区域之间。

lgp SO2>0或lg pO2>0都是不可能的，因焙烧经常在常压下进行，p SO2及p O2均小于一大气压，所以lg p SO2及p O2都必须小于0。

一般流态化床焙烧，气体中含SO 2约为10～15%，而杜氏焙烧炉的气体含SO 24～6%。

假定焙烧气体中含SO 23～
10%，其lg p O2则在-1到-1.5范围之内。

而焙烧气体中剩余O 2含量还少，如假定为2～3%，则lg pO2在-1.5到-1.7范围之内。

比较图11-14、图11-15、图11-16三个图，可以得出结论，欲达到去Fe 的选择性被烧，最适宜的焙烧温度应为650～700℃。

上面分析的lg p SO2对lg p O2平衡实际上只是征对一个硫酸物的分解反应而言，即：
2
2
4
2
1O SO
MO MSO
+
+=
我们可以绘出一个更多反应的M-S-O 系平衡图。

现利用表11-6的热力学数据绘出Ni-S-O 系平衡图如图11-17[9]。

图11-17在前视部分绘出1150K 时的Ni-S-O 系各化合物的平衡关系图。

同时在侧视部分又绘出1000～1150K 范围内的
NiO 与NiSO 4的平衡关系。

各线表示的反应式见表11-6。

§11-7 电化学反应的电位E 对pH 关系图
电位E 与pH 关系图通常绘出Pourbaix 图。

它在两方面得到较广泛的应用：第一在湿法冶金方面，它提供了在水溶液中矿石浸取过程的条件；第二在金属腐蚀方面，它提供了金属在介质中腐蚀的行为。

图11-18所示为H 2O-Pb-S 系在25 ℃时的部分平衡图
[10]。

图中：
线a 表示PbSO 4与PbS 的相互反应：
O
H PbS e H PbSO
24
488+=+++
（11-38）
pH
E 0591.0298.0-=
（11-39）
式（11-39）可推导如下：
+
︒
∆-︒∆-︒∆+︒∆=∆H F F F F F PbSO o H PbS 8442各有关化合物及离子的标准自由能可自有关文献[11][12]查出。

∴
卡
55020)0(8)193890()56690(422150-=----+-=︒∆F +
+︒∆=∆=-H RT F F nEF a 1ln
+
⨯⨯+-=⨯-H E a 1lg
8298575.455020230608由于+
-=H pH a lg
简化后得， 线b 表示PbSO 4与PbO 的相互反应：
-
24
24
2SO
PbO H O H PbSO
++=++
此反应无电子传递，所以无电动势产
生。

∆-︒
∆+︒∆-︒∆+︒∆=︒∆+
O 2
44
2H PbSO Pb F F F F F F H SO =―45050―177340+0―（―193890）―（―56690）
=28190卡
+
-
-⋅-=H SO K a a
lg lg 4
∴
68
.202a
lg 4
-=--
-pH SO
设
M a SO
8
10
4
--
-= ∴pH=6.34
所以线b 实际上是一条pH 值为6.34
的垂直线。

线c 表示PbO 与PbS 的相互反应：
O
H PbS e H SO PbO 24
5810+=++++
-
-
（11-41）
pH
a E SO
074.0lg 00741.0450.04
-+=-
-
当
M
a SO
8
10
4
--
-= 时，则
pH
E 074.0450.0-=
（11-42）
线d 也是一个无电子传递的相互反应：
+
+=+-H
HPbO
O H PbO 2
2 （11-43）
pH
HPbO
+-=-32.15a
lg 2
（11-44）
设M a
HPbO
8
102
-=-，则 p H=7.32
线e 是HPbO 2与PbS 的相互反应：
O
H PbS e H SO
HPbO
24
2
6811+=++++
---
（11-45）
a a E SO HPbO
08
.0lg 0074.0lg 0074.0564.024
2
-++=-
-当
M
a HPbO
8
2
10--=及
-
24
SO a M
8
10
-=时
pH
E 081.0446.0-=
（11-46）
更较复杂的硫化物浸出平衡图可参与文献
[13]。

图11-19表示一简略的Fe 在水溶液中的点位E 对pH 关系图。

线①表示Fe 转变为Fe ++
的反应：
20300
;2398=︒∆=++
+K F Fe e Fe
（11-47）
+
++︒∆=∆=-Fe a RT
F F nEF 1ln
+
+-︒=Fe a F
RT E E 1ln
2
+
++
-=Fe a E lg 2
0591.044.0
（11-48）
M
a Fe 6
10
-=++
∴伏62.00591.0344.0-=⨯--=E
线②表示Fe ++
与Fe 2O 3的相互反应：
O
H Fe
e H O Fe 2323226+=+++
++
33600
298-=︒∆F （11-49） 3360023060
2-=⨯︒-E
伏73.0=︒E
+
+
++︒∆=∆H
62
a
ln
a
RT F F Fe
∴
)
lg 6lg 2)(23060
2298575.4+++-⨯⨯-
︒=H Fe a a E E )
6lg 2(2
0591.073.0pH a E Fe --
=++
当
M
a Fe 6
10
-=++ ，简化后得，
pH
E 177.008.1-= （11-50）
线③表示Fe ++
与Fe
+++
间的相互反应：
17800
;298-=︒∆=++
++
++F Fe
e Fe
（11-51）
+
++++=Fe
Fe a
a ，E=0.77伏
线④表示Fe
+++
与Fe 2O 3间的相互反应，无电子传递：
19000
;298-=︒∆=++
++
++F Fe
e Fe
（11-52）
从平衡常数可求出当
6
10
-+++=Fe a ，pH=1.2
线⑤表示Fe 2O 3与Fe 3O 4间的相互反应：
10200
;2222329824332-=︒∆+=+++
F O H O Fe e H
O Fe （11-53）
E=0.221-0.0591pH 伏
（11-54）
线⑥表示Fe 与Fe 3O 4间的相互反应：
843+H
O Fe
（11-55）
E=-0.0846-0.0591pH （11-56）
线⑦表示O 2与H 2O 间的电化学反应：
113380
;24429822-=︒∆=+++
F O H e H
O
（11-57）
E=1.229-0.0591pH 伏
（11-58）
线⑧是H +
的电极反应，线⑧之下即能产生H 2：
pH
E H e H
0591.0;222-==++
（11-59）
线①以下区含Fe ++在10-6
M 之下（即每公升水Fe ++浓度小于10-6
克分子），一般认为Fe 不受腐蚀，所以称此区为“免蚀区”，即不能被腐蚀的区域。

线①及线②、
④之间的区域是Fe的腐蚀区，而线②、④的右方区域则是“钝化区”，Fe表面由一层氧化物膜覆盖而不受腐蚀（图11-20）。

由于线⑧在线①之上，说明在此两线之间的区域Fe在水中能够溶解而放出H2。

在pH>9.4时，Fe3O4膜生成，使金属表面受到保护，在线⑧与⑥之间不会产生H2。

关于其他重要金属的腐蚀行为，Pourbaix已有专注发表[14]。

Pourbaix图只表明平衡状态下的腐蚀行为，但通常金属的腐蚀很少在平衡状态下进行，而且水中经常含有杂质离子，因此通常的腐蚀情况比Pourbaix图所表示的要复杂得多。

同时该图是热力学状态
图，对腐蚀速度更难以提供信息。

图11-19中的各种反应可概括为一通用式：
+
+︒∆=∆+=++h
P p
R
r
a
a
a RT F F O H rR ne hH
pP ln
;2ω}
lg {lg
298575.4+-⨯+︒-=-H P
p R r a h a
a nE nEF
∴pH
n
h
a
a n
E E P
p R r 0591.0lg
0591.0-
-
︒= （11-60）
对金属腐蚀问题的分析，R 、P 如果是离子一般都有一定的浓度，所以a 及a 都是常数，E 也是常数。

因而，式（11-60）是一条直线，其斜率为n
h
0591.0-。

当n=0，斜率等于∞,反应式是一垂直线而没有电子参加。

图11-19中式④属于此类型。

当h=0,斜率=0，反应式是一水平线而
没有H+参加。

图11-19中式④及③均属于此类型。

图11-19中其他斜线均可用式（11-60）表示。

通过计算机的广泛应用，人们将大量的热力学数据存入计算机称为热力学数据库。

在编入必要的程序后，图11-19以及其他类似的或更繁琐的热力学平衡状态图，都可根据需要随时的从计算机取出并自动的描绘出来。