文档介绍：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—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
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
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:
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预定方向进行,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。
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
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(εe)与水溶液中金属离子之间的关系,可由能斯特公式求出:
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。
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。
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。