物理化学之t化学热力学.ppt

3.5应用----银的回收 16.从使用过的定影剂中回收银时，是使银生成硫化银沉淀而得到的。为了使硫化银转变为金属银，人们利用下列两个反应： Ag2S(s)+8CN-+O2(g)+2H2O→4Ag(CN)2-+2S(s)+4OH－ 2Ag(CN)2- +Zn(s) ——→2Ag(s)+Zn(CN)42- 实际上，这两个反应是采矿业从硫化物矿中回收银时最常用的。第二个反应实际上进行完全。计算第一个反应的平衡常数。 3.5应用----银的回收 (1)2 Ag2S(s)+8CN－+O2(g)+2H2O 4Ag(CN)2-+2S（s）+4OH－ K= （2） （3） 3.5应用----银的回收 （4）电池反应 （1）=（2）+（3）+（4） 3.5应用----金的回收 17.澳大利亚最大的金矿座落在加尔古厄莱。在那里，金矿石首先被粉碎，然后用0.1M充气的氰化钾溶液浸沥，使金生成络合离子Au(CN)－2而溶解。在298K下Au(CN)－2的稳定常数是2×1039M-2。在溶液中任何形式的金的浓度都很稀（数量级为10-5M）。在室温下，加入过量的锌粉使金从氰化物的溶液中沉淀出来，并以固体金的形式回收。以Au+或Au(CN)－2留在溶液中，而用这种方法不能回收的金有多少？假设只有Au+被还原，没有发生锌的氧化作用。除Au(CN )2－和Zn(CN)42－外，其他任何络合物的生成均可略去不计。 3.5应用----铅的冶炼 18.焙烧硫化物矿石时经常由于生成二氧化硫而导致大气污染。曾经有人建议，方铅矿可按下列反应加入Fe3+离子进行加工， PbS(s)+2Fe3+→Pb2++S(s)+2Fe2+ 利用这种方法，生成的副产品是硫，而不是二氧化硫。他还建议：剩下的溶液可以进行电解加工，铅离子可在阴极上被还原出来，Fe2+则在阳极上被氧化成Fe3+，Fe3+可以循环使用，溶解出更多的方铅矿石。 铅的冶炼 （a）证明：在25℃，该溶解反应在热力学上是可行的。 （b）略去过电位和溶液电阻，并假设铅离子的浓度是0.1M，[Fe2+]/[Fe3+]的比值是102。计算25℃时，为了保证金属铅的沉积和Fe2+离子的氧化，必须施加于电解池中两电极之间的最小电位差。 铅的冶炼 （a） （b） 特点：均为耦合反应，反应达平衡后，必须进行电解，工艺上应设计为间歇反应 3.6金属的电化学腐蚀 电化学腐蚀的例子： 铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？ 带有铁铆钉的铜板若暴露在空气中，表面被潮湿空气或雨水浸润，空气中的 和海边空气中的NaCl溶解其中，形成电解质溶液，这样组成了原电池，铜作阴极，铁作阳极，所以铁很快腐蚀形成铁锈。 3.6金属的电化学腐蚀 (1)析氢腐蚀 酸性介质中 在阴极上还原成氢气析出。 设 ， 则 铁阳极氧化，当 时认为已经发生腐蚀， 这时组成原电池的电动势为 ，是自发电池。 3.6金属的电化学腐蚀 如果既有酸性介质，又有氧气存在，在阴极上发生消耗氧的还原反应： 这时与 (-0.617V)阳极组成原电池的电动势为 。显然耗氧腐蚀比析氢腐蚀严重得多。 （2）耗氧腐蚀 3.7金属的防腐 电化学保护 1．保护器保护 将被保护的金属如铁作阴极，较活泼的金属如Zn作牺牲性阳极。阳极腐蚀后定期更换。 2．阴极保护 外加电源组成一个电解池，将被保护金属作阴极，废金属作阳极。 3．阳极保护 用外电源，将被保护金属接阳极，在一定的介质和外电压作用下，使阳极钝化。 3.7金属的防腐 某远洋船只采用牺牲阳极（Zn）的方法来保护船体。设船壳的浸水面积为5000m2，额定电流密度为0.02A/m2，预定保护时间为2年，为达到上述目的,理论上需密度为7.1kg/dm3的纯锌多少千克?若采用电镀的方法来保护船体,上述重量的锌镀在船壳浸水面积上的平均厚度为多少? 3.8燃料电池 （1）燃料电池 又称为连续电池，一般以天然燃料或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作为负极的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。 化学电源分类 （2）二次电池 又称为蓄电池。这种电池放电后可以充电，使活性物质基本复原，可以重复、多次利用。如常见的铅蓄电池和其它可充电电池等。 （3）一次电池 电池中的反应物质进行一次电化学反应放电之后，就不能再次利用，如干电池。这种电池造成严重的材料浪费和环境污染。 C4H10作燃料的燃料电池的电极反应式（电解质分别为H+、CO32-、O2-） 解：电池反应式为： 1、以H+为电解质（如磷酸介质、质子交换膜）