11.4 Nernst 方程的实际应用

11.4 Nernst方程的实际应用 11.4 Nernst方程的实际应用 Nernst方程的实际应用主要包括两个方面： ● 计算不同浓度条件下的值； ● 计算不同pH条件下的值。 ■ - pH图由于水溶液体系中的氧化还原反应是最重要的反应，水既可能被氧化，又可能被还原，因此讨论单质及其化合物在水溶液中的稳定性及反应性是十分重要的。

11.4 Nernst方程的实际应用 水的电极反应包括：据Nernst方程，分别有：当PO2 = 100 kPa，PH2 = 100 kPa时，上面式分别写作：

11.4 Nernst方程的实际应用 以pH为横坐标，以为纵坐标，就得到水的—pH图 (图ll—7) 图中线被称为氧线，它表示：凡电对的 —pH图在此线段以上的物质，其氧化态都会氧化水，放出氧。因此，线段以上部分为氧稳定区，线段下方为水稳定区，分别被称为氧区与水区。例如： ,其 –pH不随而变．永远处于氧区.

11.4 Nernst方程的实际应用 发生如下反应：图中下方的线段是电极反应的平衡线，称为氢线，其下方是还原态(H2)的稳定区，称为氢区，上方为氧化态(H2O)的稳定区，为水区。凡电对的- pH图处于两线之间的物质Mn+／M，其氧化态Mn+、还原态M都可以在水溶液中稳定存在，而处于氢线下方的物质如的，其还原态将会与H20 反应放出氢。实际上，由于电极过程放电速度缓慢，尤其是气体电极反应放电迟缓，实际析出氧气或氢气的电极反应所需电压比理论值大0.5V，或小0.5V左右。

实际上的及 线段是分别上移约 0.5V单位或下移0.5V(图11—7中虚线)。应用—pH图，可以讨论[Ox]或[Red]在水溶液中的稳定性： ①当某电对处于氧区时，Mn+将在水溶液体系中表现为不稳定，会氧化水并放出氧气。例如，Cl2在常温下与水反应(酸性时)反应速度很慢，只有在光照下才缓缓地释放氧气。再如，位于氧区，因此预期它在水溶液中会分解水，本身不稳定。

②当某电对的 位于水区时，该物质无论是氧化态或还原态，都是在水溶液中稳定存在的。例如，Cu2+及Cu在水溶液中都稳定存在；又如， , 位于水区， Fe3+与Fe2+都稳定存在于水中，随pH值增大后，[OH-]↑， Fe2+及Fe3+以Fe(OH)x形式存在。 ③当处于下方时，可以预测M在水溶液中不稳定。例如，事实上，钠在酸性、中性、碱性溶液中都会从水中析出H2。

■ 利用 – pH图可以指导科学研究 例如某工厂生产Cu及In，由于原料液中含有少量AsO2-，对生产不利，需除去。为了除去AsO2-，可以根据As的 - pH图对还原剂Zn、In、Cd、Fe进行筛选。图11—8 是As的– pH图．由图可见，Zn位于AsH3区，因此当用Zn粉还原H3AsO3溶液时，会产生剧毒的AsH3，只有用In，Cd，Fe 还原H3AsO3才能使AsO2-还原成As。但是，由于使用Fe时会带入杂质离子Fe2+到体系中，显然是不合适的。因此可以选用In，Cd作还原剂，从原料液中除去AsO2-。

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