第二章-湿法冶金热力学基础课件

3.反应的等于生成物的减去反应物的例：三、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取决于溶液的PH值，电位及反应物的活度。1.PH值对反应的作用，以硅酸钠分解为例；2.电位对反应的作用，以Zn置换H2为例；3.物质活度对反应的作用。3.反应的等于生成物的减去反应物的1四、PH、ε及物质活度对反应作用的热力学计算

1.有H+参加，但无电子得失的酸碱中和反应：①求反应的②列平衡常数关系式③列等温方程式

四、PH、ε及物质活度对反应作用的热力学计算2

④将n、R、T、值代入上式，求平衡时PH值。例：求(298K)时,反应的平衡PH值，并判断不使Fe3+沉淀的条件。解：

2.有电子得失，但无氢离子参加的简单氧化还原反应①式子的推导过程

由能斯特公式：

即：④将n、R、T、值代入上式，求平衡时PH值3

②计算步骤：a：计算或查表求标准电极电位b：将R、T、Z、F、值代入上式求εR=8.314F=96500例：求反应在298K。时的平衡电极电位，并说明要做Zn2+以Zn的形式沉将析出，需要电极电位多少？解：①求反应

③④

3.有H+参加，也有电子得失的氧化还原反应②求Zn2+能以Zn析出②计算步骤：②求Zn2+能以Zn析出4根据能斯特方程：得：例：①求反应第二章-湿法冶金热力学基础课件5

②求

③将Z、F、n、T代入作业：求下列反应在298K、1atm时的ε-PH关系式。①②③

6§2.水的热力学稳定区分析

一、水的稳定区对生产的意义1.判断参与过程的各种物质与溶剂(水)发生相互作用的可能性。2.它是金属-H2O系的ε-PH图的一个组成部分二、水在过程中有可能发生的反应及ε-PH关系式1.在给定条件下，溶液中有电极电位比氢更负的还原剂存在，对于下面两个反应，其都属于有电子得失，也有H+参加的氧化还原反应。

2H++2e=H2(酸性)2H2O+2e=H2+2OH-(碱性)§2.水的热力学稳定区分析一、水的稳定区对生产的意义7

2.在给定条件下，溶液中有电极电位比氢更正的氧化剂存在。以下两反应亦属于有电子得失，也有H+参加的氧化还原反应。

O2+4H++4e=2H2O(酸性)O2+2H2O+4e=4OH-(碱性)

8三、水的热力学稳定区Ⅰ区：位于区域Ⅰ中，其电极电位高于氧的电极电位的氧化剂都会使水分解而析出氢气。Ⅱ区：水的热力学稳定区Ⅲ区：位于区域Ⅲ中，其电极电位低于氢的电极电位的还原剂，在酸性溶液中能使氢离子还原而析出氢气。第二章-湿法冶金热力学基础课件9因此水溶液中当电势低于a线，则水将被分解析出H2，高于b线则析出O2，只有在a、b线之间H2O才是稳定的。或者说所有在水溶液中进行的反应，其氧化还原电势应在a线、b线之间，否则将导致水分解析出H2或O2。

思考题：1、水的稳定性受到破坏的标志是什么？2、氢气和氧气的压力对水的稳定性有什么影响？3、湿法冶金过程适宜的区域应该是哪区？因此水溶液中当电势低于a线，则水将被分解析出H2，10§3.电位-PH图的绘制方法与分析一、概念及作用在给定的温度和组分活度(气相分压)下，描述反应过程电位与PH的关系图。ε-PH图可以表明反应自动进行的条件，指出物质在水溶液中稳定存在的的区域和范围，为湿法冶金的浸出、净化、电解等过程提供热力学依据。二、ε-PH图的绘制方法和分析1.确定体系中可能发生的各类反应，并写出其平衡方程式2.根据有关热力学数据，求算、3.求算各反应的电极电位及PH的计算公式；§3.电位-PH图的绘制方法与分析一、概念及作用11

4.根据给定的组分活度或气相分压等条件，计算各反应在一定温度下的ε及PH值；5.将⑷的结果表示在以ε(V)为纵坐标和以PH为横坐标的图上，便得体系在给定条件下的ε-PH图。三、ε-PH图的绘制（以Zn-H2O系为例）查明在给定条件（如温度等）下系统中稳定存在的物种及其标准摩尔生成吉布斯自由能，25℃时Zn-H2O系中稳定存在的物种及其标准摩尔生成吉布斯自由能见P202；列出系统中的有效平衡反应，计算其标准吉布斯自由能；计算各反应平衡时ε与PH关系式；.将各平衡反应的ε-PH关系式作图在座标系中。4.根据给定的组分活度或气相分压等条件，计算各反应在一12

Zn-H2O系-pH图（25℃，Zn2+的活度为1）Zn-H2O系-pH图13精品课件！精品课件！14精品课件！精品课件！15四、ε-PH图的分析1.可以确定水的稳定性。2.图中点、线、面的意义

点：ε-PH图中往往是三条线相交于一点，代表三个反应在该点平衡共存。

线：代表一个平衡反应。

面：表示组分的稳定区。3.确定稳定区的方法。4.ε-PH图在湿法冶金中的应用。对金