无机化学常用性质图介绍 元素电势图及其应用 自由能-温度图 溶解度-pH图 自由能-氧化数图 电势-pH图
元素电势图及其应用 自由能－温度图 溶解度－pH图 自由能－氧化数图 电势－pH图 无机化学常用性质图介绍
一元素电势图及其应用 一种元素的不同氧化数物种按照其氧化数由低到高从左 到右的顺序排成图式，并在两种氧化数物种之间标出相应的 标准电极电势值。这种表示一种元素各种氧化数之间标准电 极电势的图式称为元素电势图，又称拉蒂默图。 如碘在酸性溶液中的电势图为： +1.19 H10,+16410,+1山9m0+145 +0.54 +0.99 在一般的教材或参考书中只介绍两个应用
一 元素电势图及其应用 一种元素的不同氧化数物种按照其氧化数由低到高从左 到右的顺序排成图式，并在两种氧化数物种之间标出相应的 标准电极电势值。这种表示一种元素各种氧化数之间标准电 极电势的图式称为元素电势图，又称拉蒂默图。 如碘在酸性溶液中的电势图为： H5 IO6 IO3 HIO I2 I ＋1.644 ＋1.13 ＋1.45 ＋0.54 ＋0.99 ＋1.19 在一般的教材或参考书中只介绍两个应用
(1)判断元素各种氧化数的相对稳定性（判断是否能发生岐化） 对某一元素，其不同氧化数的稳定性主要取决于相邻电对的 标准电极电势值。若相邻电对的0值符合p右>φ左，则处于中间 的个体必定是不稳定态，可发生歧化反应，其产物是两相邻的 物质。如Cu2++0.153Cu++0521由，Cu+可发生歧化反应生成 Cu2+和Cu。 这是很明显的，如将两相邻电对组成电池，则中间物种到右边 物种的电对的还原半反应为电池正极反应，而到左边物种的反应 则为负极反应。电池的电动势为E=φ右一0左，若φ右>0左， E0,表示电池反应可自发进行，即中间物种可发生歧化反应。 若相反，φ左>0右，则两边的个体不稳定，可发生逆歧化反 应，两头的个体是反应物，产物是中间的那个个体。如根据 Fe3++07re2+-0440Fe,可以得出结论，在水溶液中Fe3+和 Fe可发生反应生成Fe2+
(1) 判断元素各种氧化数的相对稳定性(判断是否能发生岐化) 对某一元素，其不同氧化数的稳定性主要取决于相邻电对的 标准电极电势值。若相邻电对的φθ值符合φ右 θ> φ左 θ ，则处于中间 的个体必定是不稳定态，可发生歧化反应，其产物是两相邻的 物质。如 中，Cu＋可发生歧化反应生成 Cu 2＋和Cu。 这是很明显的, 如将两相邻电对组成电池, 则中间物种到右边 物种的电对的还原半反应为电池正极反应，而到左边物种的反应 则为负极反应。电池的电动势为Eθ＝φ右 θ－φ左 θ ，若φ右 θφ左 θ ， Eθ>0，表示电池反应可自发进行，即中间物种可发生歧化反应。 若相反，φ左 θ>φ右 θ ，则两边的个体不稳定，可发生逆歧化反 应，两头的个体是反应物，产物是中间的那个个体。如根据 ，可以得出结论，在水溶液中Fe 3＋和 Fe可发生反应生成Fe 2＋ 。 Cu 2＋ Cu ＋ Cu ＋0.153 ＋0.521 Fe 3＋ Fe 2＋ Fe ＋0.771 －0.440
(2)求未知电对的电极电势 利用Gibbs函数变化的加合性，可以从几个相邻电对的已知电 极电势求算任一未知的电对的电极电势。 如 A△G8p2mLBA,Gg93n △G39,p39,n3 己知p1和02，求p3。 因为 △G,9=-nFφ10 △G20=-n2F029 △G39=-n3F039 由盖斯定律得，△，G3=△，G+△G2 则 n3Fφ3°=-n1F019+(-n2F02),其中n3=n1+n2 n10,0十n202 所以 p30= n1十n2 n1p10+n2p2+.十n,φ，0 同理，若有i个电对相邻，则p= n1十n2十.十n
(2) 求未知电对的电极电势 利用Gibbs函数变化的加合性，可以从几个相邻电对的已知电 极电势求算任一未知的电对的电极电势。 如 已知φ1 θ和φ2 θ ，求φ3 θ 。 因为 △rG1 θ＝－n1Fφ1 θ △rG2 θ＝－n2Fφ2 θ △rG3 θ＝－n3Fφ3 θ 由盖斯定律得， △rG3 θ＝ △rG1 θ＋ △rG2 θ 则 －n3Fφ3 θ＝ －n1Fφ1 θ＋(－n2Fφ2 θ)，其中n3 ＝n1＋n2 所以 同理，若有i个电对相邻，则 △rG3 θ , φ3 θ , n3 A B C △rG1 θ , φ1 θ , n1 △rG2 θ , φ2 θ , n2 φ3 θ＝ n1φ1 θ＋n2φ2 θ n1＋n2 φn θ＝ n1φ1 θ＋n2φ2 θ＋.＋niφiθ n1＋n2＋.＋ni
除此之外，能否再发掘一些应用？ (3)判断元素处于不同氧化数时的氧化还原能力 根据某一电对的电极电势越大，则其氧化型的氧化能力越强， 相应的还原型的还原性越弱的原理。由下列电势图 Fe++0.77Fe2+-040Fe 可以知道，作为氧化剂，Fe3+的氧化能力大于Fe2+(+0.771> 0.440);作为还原剂，Fe的还原能力大于Fe2+(-0.440<+0.771)。 而对于Cu元素，由其电势图Cu2++0.153Cu++0.521Cu可知， Cu+的氧化能力大于Cu2+(0.521>0.153),而Cu的还原能力小于 Cu+(0.153<0.521)
除此之外，能否再发掘一些应用？ (3) 判断元素处于不同氧化数时的氧化还原能力 根据某一电对的电极电势越大，则其氧化型的氧化能力越强， 相应的还原型的还原性越弱的原理。由下列电势图 可以知道，作为氧化剂，Fe 3＋的氧化能力大于Fe 2＋(＋0.771>－ 0.440)；作为还原剂，Fe的还原能力大于Fe 2＋(－0.440<＋0.771)。 而对于Cu元素, 由其电势图 可知, Cu＋的氧化能力大于Cu 2＋(0.521>0.153)，而Cu的还原能力小于 Cu＋ (0.153<0.521)。 Fe 3＋ Fe 2＋ Fe ＋0.771 －0.440 Cu 2＋ Cu ＋ Cu ＋0.153 ＋0.521