西安建筑科技大学：《冶金原理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十二章 物质在水溶液中的稳定性

第三篇湿法冶金原理

第三篇 湿法冶金原理

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 [教学重点和难点]:电位一pH图的绘制方法与分析

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 ◼ [教学重点和难点]：电位—pH图的绘制方法与分析

第十二章物质在水溶液中的稳定性 ■12.1影响物质稳定性的主要因素 ■122水的热力学稳定区 123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

第十二章 物质在水溶液中的稳定性 ◼ 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

121影响物质稳定性的主要因素 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。 1pH值对反应的作用 以Fe(OH)3=Fe+30H-(1)为例,可以推导出 反应(1)的平衡条件是: pH=1.6-llog Fe3+

12.1 影响物质稳定性的主要因素 ◼ 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： + = − 3 log 3 1 1.6 Fe pH 

121影响物质稳定性的主要因素 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

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

121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 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+2e=Fe,另一类是溶 液中离子间的反应,例如,Fe3+e=Fe

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

121影响物质稳定性的主要因素 (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(ε。) 与水溶液中金属离子之间的关系,可由能斯特公式 求出: En2=-0.440+0.02955gare

12.1 影响物质稳定性的主要因素 (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（ε e） 与水溶液中金属离子之间的关系，可由能斯特公式 求出： 2+ = −0.440 + 0.02955log 2+ Fe Fe Fe  

121影响物质稳定性的主要因素 (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: =0.771+00591log g 0.0591lga ■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

12.1 影响物质稳定性的主要因素 (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： ◼ 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。 3+ 2+ = + 3+ − 0591log 2+ 0.771 0.0591log 0. 0 F e F e F e F e   

121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

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

121影响物质稳定性的主要因素 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: Me-ttnl= mel RT RT Meli /Me t ze ne Mel元 F 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

12.1 影响物质稳定性的主要因素 ◼ 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： ◼ 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。 + + + = z n z Me nL MeL n MeL Me MeL Me MeL L zF RT zF RT z n z n z n   ln ln 0 + = + + + −