Eh-pH图解制作过程.pptx

1、（二）标准氧化还原电位(Eo)Eo指在标准状态下，金属与含有该金属离子且活度 为1mol/L的溶液相接触的电位，称为该金属的标准电 极电位：Pb2+2e=PbEo Pb2/Pb=-0.126v(以氢的标准电极电位为零测定)由于标准电极电位表示物质的氧化及还原能力的强弱，所以又称为标准氧化还原电位，以符号Eo表示，其单 位为V。半反应中物质的氧化态和还原态称为相应的氧化还原 电对。如Pb2Pb，表示为 Eo Pb2/Pb Eo 越大，氧化能 力越强长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/1一、氧化还原反应基本原理（三）Eo 和 Eh 的计算式中，N表示得失电子数，F一

2、法拉第常数96.564kj/v。在实际氧化还原反应的系统中，参加氧化还原反应的组 分，其活度一般都不是1mol，则该反应达到平衡时的 电位称为氧化还原电位，以Eh表示，单位为V。对于反应式：Eh与E0值和参加组分的活度关系表示为：一、氧化还原反应基本原理长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/2（三）Eo 和 Eh 的计算(能斯特方程)标准状态下，注意：在计算时，必须是标准半反应式的写法：规定氧化态与电子为左边，还原态为右边。一、氧化还原反应基本原理长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/3（三）Eo 和 Eh 的计算例：一、氧化还原反应

3、基本原理长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/4四、计算电子活度pE值令 pE=-lge 与pH=-lgH 一致对于半反应式：Ox+ne=Red 按质量作用定律：一、氧化还原反应基本原理长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/5五、计算氧化还原反应电位值（4）计算电子活度pE值一、氧化还原反应基本原理长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/6一、氧化还原反应基本原理长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/7二热力学在水文化学中的应用5计算氧化还原反应电位值（4）计算电子活度pE值关

4、二、Eh(pE)-pH图的绘制长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/8大部分氧化还原反应，都受到介质酸碱度pH的影响。把氧化还原电势Eh与pH之间的关系绘制成图 解，称为Eh-pH图解。从图上可以直接看出氧化 还原反应进行的方向和条件，以及氧化剂和还原 剂的存在形式等。（一）计算水的稳定场（25，1atm）二、Eh(pE)-pH图的绘制长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/9（一）计算水的稳定场（25，1atm）对（1）式：在近地表的水环境中，氧的活度不会大于1，令fO=1，则：Eh=1.23-0.059pH2这是水稳定场的上限，超过

5、这个上限，H2O产生O2二、Eh(pE)-pH图的绘制长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/10（一）计算水的稳定场（25，1atm）同理：在近地表的水环境中，氧的活度不会大于1，令fO=1，则：pE=20.8-pH2这是水稳定场的上限，超过这个上限，H2O产生O2二、Eh(pE)-pH图的绘制长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/11（一）计算水的稳定场（25，1atm）对（2）式，同理：令 fH2=1，则 Eh=-0.059pH，这是水稳定场的 下限，超过这个下限，H2O产生H2。二、Eh(pE)-pH图的绘制长江大学地球化学系

6、路远发L,QQ:100581107,http:/12（一）计算水的稳定场（25，1atm）对（2）式，同理：fH=1，pE=-pH，这是水稳定场的下限，超过这2个下限，H2O产生H2。二、Eh(pE)-pH图的绘制长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/13（一）计算水的稳定场（25，1atm）水稳定场的上、下限方程：二、Eh(pE)-pH图的绘制长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/14Eh=1.23-0.059pHEh=-0.059pH长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/15二、Eh(pE)-pH图的

7、绘制二、Eh(pE)-pH图的绘制长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/16（二）Eh-pH图的制作（以Fe-H2O-O2体系为例）要制作Fe-H2O-O2体系Eh-pH图（稳定场图），首 先必须规定该体系中铁的各类。假定：溶解组分中只有 Fe2+和 Fe3+，不考虑其它离子的 影响固体组分只考虑 Fe(OH)3 和 Fe(OH)2在这样的体系中存在下列电极（化学）反应二、Eh(pE)-pH图的绘制长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/17反应式Fe-H2O-O2体系中存在的电极和化学反应标准氧化还原电位或平衡常数二、Eh(pE)-p

8、H图的绘制（二）Fe-H2O-O2体系的稳定场下面按上表中的顺序，分别绘制各反应的Eh-pH关 系曲线。对于反应（1），其电极电位为：（）令 Fe2+=Fe,则 Eh=Eo=-0.41(V)长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/18二、Eh(pE)-pH图的绘制长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/19二、Eh(pE)-pH图的绘制（二）Fe-H2O-O2体系的稳定场下面按上表中的顺序，分别绘制各反应的Eh-pH关 系曲线。2.对于反应（2），其电极电位为：（）令 Fe3+=Fe2+,则 Eh=Eo=0.77(V)长江大学地球化学系

9、路远发L,QQ:100581107,http:/20二、Eh(pE)-pH图的绘制长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/21二、Eh(pE)-pH图的绘制（二）Fe-H2O-O2体系的稳定场3.对于反应（3），其电极电位为：（）令 Fe3+=Fe(OH)2,则 pH=5.86(V)长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/22二、Eh(pE)-pH图的绘制长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/23二、Eh(pE)-pH图的绘制（二）Fe-H2O-O2体系的稳定场4.对于反应（4），其电极电位为：（）令 Fe3

10、+=Fe(OH)3,则 pH=1.16(V)长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/24二、Eh(pE)-pH图的绘制长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/25二、Eh(pE)-pH图的绘制（二）Fe-H2O-O2体系的稳定场5.对于反应（5），其电极电位为：（）令 Fe2+=Fe(OH)3,则Eh=0.972-0.177pH长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/26二、Eh(pE)-pH图的绘制长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/27二、Eh(pE)-pH图的绘制（二）Fe

11、-H2O-O2体系的稳定场6.对于反应（6），其电极电位为：（）令 Fe=Fe(OH)2,则Eh=-0.06-0.059pH长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/28二、Eh(pE)-pH图的绘制长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/29二、Eh(pE)-pH图的绘制（二）Fe-H2O-O2体系的稳定场7.对于反应（7），其电极电位为：（）令 Fe(OH)3=Fe(OH)2,则Eh=0.28-0.059pH长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/30二、Eh(pE)-pH图的绘制长江大学地球化学系 路远发L

12、,QQ:100581107,http:/31二、Eh(pE)-pH图的绘制长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/32（二）Fe-H2O-O2体系的稳定场上图的基本特征：高氧化态物质位于低氧化态物质的上方。固态物质位于图的右侧即pH偏高的一侧，而溶解 态物质则位于相对低的pH端。也就是说随着pH的 增高，可导致溶液中铁的沉淀。二、Eh(pE)-pH图的绘制长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/33Fe3+Fe2+Fe2+Fe(OH)2Fe3+Fe(OH)3Fe(OH)2FeFe(OH)3 Fe3+Fe(OH)3 Fe(OH)2Fe2+Fe二、Eh(pE)-pH图的绘制Fe3+Fe(OH)3Fe(OH)2FeFe2+H2O H2O2 H2O长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/34二、Eh(pE)-pH图的绘制长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/35二、Eh(pE)-pH图的绘制S-H2O-O2体系长江大学地球化学系 路远发L,QQ:100581107,http:/36