2015年電氣工程師考試普通化學知識點水的電位

　　水的電位—pH圖

　　一、酸度對電極電位的影響

　　對于任意一個有氫離子參加的電極反應(yīng)來說：

　　3、電位-pH圖可以指明氧化還原反應(yīng)自動進行的條件，指出物質(zhì)在水溶液中穩(wěn)定存在的區(qū)域和范圍，為濕法冶金浸出、凈化、電解等過程提供熱力學依據(jù)。

　　二、水的電位—pH圖

　　水是地球上存在非常普遍的物質(zhì)，既是可作為一種溶劑、也可以作為氧化劑和還原劑與其它的物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)。

　　3、 水的熱力學穩(wěn)定區(qū)域圖的分析

　　通過對電位pH圖的分析，可以作出以下幾點結(jié)論：

　　(1)凡位于區(qū)域Ⅰ中其電極電位高于1線(氧的電極電位)的氧化劑(例如AU3+)都會使水分解而析出氧氣。這個過程將一直進行到氧化劑由于活度減小而電極電位降低以及氧電極由于介質(zhì)酸度增大而電極電位增大，直至導致兩個電極電位值相等時為止。

　　(2)凡位于區(qū)域III中其電極電位低于2線(氫的電極電位)的還原劑(例如Zn)，在酸性溶液中能使氫離子還原而析出氫氣。這個過程將一直進行到還原劑隨著它的消耗而電極電位升高以及氫電極由于溶液酸度降低而電極電位降低，直至導致兩個電極電位值相等時為止。

　　(3)電極電位處在如圖1線、2線之間d所示位置的Ni2+-Ni體系及其它類似的體系，其特點是，此類體系可以與水處于平衡，也可以使水分解而析出氫氣，這要看溶液的酸度如何而定。當溶液的pH值低于線2與線d交點時，將使水分解而析出氫氣，高于線2與線d交點時則與水處于平衡。

　　(4)以線1和線2所圍成的區(qū)域II，就是所謂的水的熱力學穩(wěn)定區(qū)。

　　(5)根據(jù)以上分析可見，電極電位在區(qū)域II之內(nèi)的一切體系，從它們不與水的離子或分子相互作用這個意義來說，將是穩(wěn)定的。但是，如果以氣態(tài)氧或氣態(tài)氫使這些體系飽和，那么它們?nèi)匀豢梢员谎跹趸虮粴溥€原。因此，從對氣態(tài)氧或氣態(tài)氫的作用而言，這些體系又是不穩(wěn)定的。相反，那些電極電位在氧電極線1以上的體系不會與氣態(tài)氧發(fā)生反應(yīng)，而那些電極電位在氫電極線2以下的體系也不會與氣態(tài)氫發(fā)生反應(yīng)。

　　(6)對濕法冶金來說，掌握水的熱力學穩(wěn)定區(qū)域圖的意義很重要，因為這個圖對判斷參與過程的各種物質(zhì)與溶劑(水)發(fā)生相互作用的可能性提供了理論根據(jù)，而且它也是金屬-H2O系和金屬化合物-H2O系的電位pH圖的一個組成部分。