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元素电势图为元素的单质和化合物的氧化还原性质提供了大量的信息,但它虽为图,实质上是数据信息,其缺点在于不够直观。自由能-氧化数图则比元素电势图更为直观,但其没有元素电势图数据精确。
1.作图
在某pH(通常是pH=0或pH=14)下,以某元素的各种氧化数为横坐标,以各氧化态与单质组成电对的电极反应的标准自由能变△rGmΘ为纵坐标作图,即得到该元素的自由能-氧化数图。
下面,以碱介质中(pH=14)碘元素的自由能-氧化数图为例,说明作图的步骤。
(1)将元素各氧化态(包括单质)与单质组成电对。
H3IO62-/I2,IO3-/I2,IO-/I2,I2/I2,I2/I-
(2)给出各电对的电极反应对应的标准电极电势E。
H3IO62-/I2 EΘ=0.34V
IO3-/I2 EΘ=0.20V
(3)给出各电对的电极反应,利用公式△rGmΘ=-zFEΘ求出各电极反应的△rGmΘ。
(4)确定坐标点。
横坐标为氧化数。电极反应中单质为氧化型的则纵坐标为△rGmΘ,单质为还原型的则纵坐标为-△rGmΘ,单质/单质为电对的则△rGmΘ黑为0,此为纵坐标的零点。于是,得到5个坐标点
(-1,-52),(0,0),(1,43),(5,97),(7,230)
(5)在直角坐标系中,将各相邻坐标点用直线连接,各氧化态标于各点上,即得到元素的自由能-氧化数图(图8-7)。
图8-7 碱介质中碘元素的自由能-氧化数图
相关链接:元素电势图及应用
文章来源:《无机化学核心教程(第二版)》
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