2015年电气工程师考试普通化学知识点水的电位

　　水的电位—pH图

　　一、酸度对电极电位的影响

　　对于任意一个有氢离子参加的电极反应来说：

　　3、电位-pH图可以指明氧化还原反应自动进行的条件，指出物质在水溶液中稳定存在的区域和范围，为湿法冶金浸出、净化、电解等过程提供热力学依据。

　　二、水的电位—pH图

　　水是地球上存在非常普遍的物质，既是可作为一种溶剂、也可以作为氧化剂和还原剂与其它的物质发生化学反应。

　　3、 水的热力学稳定区域图的分析

　　通过对电位pH图的分析，可以作出以下几点结论：

　　(1)凡位于区域Ⅰ中其电极电位高于1线(氧的电极电位)的氧化剂(例如AU3+)都会使水分解而析出氧气。这个过程将一直进行到氧化剂由于活度减小而电极电位降低以及氧电极由于介质酸度增大而电极电位增大，直至导致两个电极电位值相等时为止。

　　(2)凡位于区域III中其电极电位低于2线(氢的电极电位)的还原剂(例如Zn)，在酸性溶液中能使氢离子还原而析出氢气。这个过程将一直进行到还原剂随着它的消耗而电极电位升高以及氢电极由于溶液酸度降低而电极电位降低，直至导致两个电极电位值相等时为止。

　　(3)电极电位处在如图1线、2线之间d所示位置的Ni2+-Ni体系及其它类似的体系，其特点是，此类体系可以与水处于平衡，也可以使水分解而析出氢气，这要看溶液的酸度如何而定。当溶液的pH值低于线2与线d交点时，将使水分解而析出氢气，高于线2与线d交点时则与水处于平衡。

　　(4)以线1和线2所围成的区域II，就是所谓的水的热力学稳定区。

　　(5)根据以上分析可见，电极电位在区域II之内的一切体系，从它们不与水的离子或分子相互作用这个意义来说，将是稳定的。但是，如果以气态氧或气态氢使这些体系饱和，那么它们仍然可以被氧氧化或被氢还原。因此，从对气态氧或气态氢的作用而言，这些体系又是不稳定的。相反，那些电极电位在氧电极线1以上的体系不会与气态氧发生反应，而那些电极电位在氢电极线2以下的体系也不会与气态氢发生反应。

　　(6)对湿法冶金来说，掌握水的热力学稳定区域图的意义很重要，因为这个图对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提供了理论根据，而且它也是金属-H2O系和金属化合物-H2O系的电位pH图的一个组成部分。