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11.5.1 元素电位图及 Δ G o /F-Z 图. 11.5.1 元素电位图及 Δ G o /F-Z 图. 11.5.2 元素电位图 对于多种氧化态的元素,将相邻两个氧化态组成的电对 的 按氧化态由高到低排列起来成为 Lamiter 图,又称元素电 位图。例如卤素(氯)的 和 分别表示 pH=0 及 pH=14 的 。. 11.5.1 元素电位图及 Δ G o /F-Z 图. 图的应用. ● 方便的判别歧化与逆歧化反应 例如:某元素的 图 :. 11.5.1 元素电位图及 Δ G o /F-Z 图. ● 元素及其化合物氧化还原性质的变化规律.
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11.5.1 元素电位图及ΔGo/F-Z图 11.5.1 元素电位图及ΔGo/F-Z图 11.5.2 元素电位图 对于多种氧化态的元素,将相邻两个氧化态组成的电对 的 按氧化态由高到低排列起来成为Lamiter图,又称元素电 位图。例如卤素(氯)的 和分别表示pH=0及pH=14的 。
11.5.1 元素电位图及ΔGo/F-Z图 图的应用 ● 方便的判别歧化与逆歧化反应 例如:某元素的图:
11.5.1 元素电位图及ΔGo/F-Z图 ● 元素及其化合物氧化还原性质的变化规律 例如:Cu的元素电位图 Cu+在溶液中会歧化,不能稳定存在,但生成CuI↓时,由于 [Cu+]↓([Cu+]=Ksp/[I-]), ↓,从而使CuI可以稳定存在, 如, 又如,Fe 的图: 由于 Fe(Ⅱ)被空气氧化为Fe(Ⅲ)是难免的, ∴ 实验室保存Fe(Ⅱ)溶液往往是在强酸性下加入铁屑或铁钉。
11.5.1 元素电位图及ΔGo/F-Z图 ● 求算未知电对的φo 推而广之,对于 [例11-19]
11.5.1 元素电位图及ΔGo/F-Z图 ● 选择合理的氧化剂和还原剂 例如在钒的体系中,已知V的电位图 欲使V(Ⅴ)还原为V(Ⅱ),试从Zn,Sn2+,Fe2+三种还原剂中, 选择其中合适的还原剂。 解:为了使V(Ⅱ)稳定地存在于体系中,必须保证钒的其它 氧化态形式不可能存在,因此,凡与V(Ⅱ)有关的电对电位都应 分别求出:
11.5.1 元素电位图及ΔGo/F-Z图 被选择的还原剂必须存在以下条件: ● 只有Zn,Sn2+符合条件 ● ,只有Zn2+符 合条件,由以上分析,只有选择Zn才是合理的。 ,
11.5.1 元素电位图及ΔGo/F-Z图 11.5.2 ΔGo/F-Z图 据元素电位图,对任一电极反应,例如: 两种反应的都是: 以X(+Z)表示氧化态为+Z的某物质X的特定组合,②式改写为
11.5.1 元素电位图及ΔGo/F-Z图 X(+Z)表示了②式中的( )这个特 定粒子的组合,我们称其为在反应条件下氧化态为+Z的某元素 的特定粒子组合,对于③式: 这里 则表示在反应条件(pH=0或pH=14)下,某元素的特 定离子组合相对于单质生成自由能为0时的相对生成自由能,简 称为某元素在氧化态为+Z时的相对自由能,显然 并不是 Xz+离子的生成自由能。
11.5.1 元素电位图及ΔGo/F-Z图 根据这一原则,我们可将电极反应归纳为两种形式: 在单质的 基础上, 因此,某元素在不同氧化态的相对自由能 可以由 (18)和(19)式计算得到 。
11.5.1 元素电位图及ΔGo/F-Z图 例如:氯: φAo及φBo图为根据(18)和(19)计算得到的 数值列于表11-3中。在元素的ΔGo/F-Z图中,任意两点线段的斜率 有什么意义?以HCl04-HClO2线段为例加以说明: (20)—(21)得
11.5.1 元素电位图及ΔGo/F-Z图 即在ΔGo/F-Z图中,任两点线段的斜率代表了由这两点组成的电对的电 极电位数值。 如果在某元素的A,B氧化态间存在中间氧化态C,当它分别在 图11-10中的C点、C`点及C``点上时,我们有以下结论:
11.5.1 元素电位图及ΔGo/F-Z图 ◆ C点在AB连线上时,由于 ,因此C点为热力 学平衡点,状态A,B,C可以共处于同一体系中。 ◆ C`点在AB连线上方时,由于 ,因此C`在热 力学是不稳定的。易歧化为A,B状态,C`点称为热力学峰点, 是热力学不稳定点。 ◆C``点在AB连线下方时,由于 ,因此 反应在热力学上是自发的。C``点被称为热力学谷 点,是热力学稳定点,在反应条件下,A,B在溶液中不能共 存,它们会发生逆歧化作用。
11.5.1 元素电位图及ΔGo/F-Z图 在元素的ΔGo/F-Z图中,以下三点物理意义是十分明确的: ◆ 图上任两点的直线斜率在数值上代表了由该两点所代表 的电对的标准电极电位数值,斜率越大,氧化型氧化能力越强; 斜率越小,还原型还原能力越强。 ◆ 说明了在给出的反应条件下,某元素不同氧化态的特定 粒子组合的相对稳定性。 ◆ 说明了不同电对间氧化还原反应倾向的大小,斜率数值 相差越大,反应倾向越大。