第四章 实验活动4 简单的电镀实验-2021-2022学年新教材高中化学选择性必修1 化学反应原理【导与练】高中同步全程学习word（人教版）山东专用

实验活动4　简单的电镀实验 [实验探究] 一、实验目的 1.认识电解原理及其在工业生产中的应用。 2.了解电镀的原理。 二、实验用品 (1)仪器:烧杯、砂纸、导线、2～3V的直流电源、电流表。 (2)试剂:铁制镀件、铜片、电镀液(以CuSO4溶液为主配制)、1 mol/L NaOH溶液、20%盐酸。 三、实验方案设计 铁制镀件经除油污和除锈处理后,与电源负极连接,让镀层金属与电源正极相连,用CuSO4溶液作电镀液完成铁制镀件镀铜。 四、实验方案实施 1.电镀前准备工作 实验操作 理论解释 用砂纸把铁制镀件打磨干净,放入1 mol/L NaOH溶液中除去油污,然后用蒸馏水洗净 油脂等油污在NaOH溶液中发生水解,易于除去 再放入20%盐酸中除锈,几分钟后取出,并用蒸馏水洗净 铁锈的主要成分为Fe2O3,易溶于盐酸 2.铁制镀件镀铜 实验操作 实验装置 现象与解释 把铁制镀件与2～3 V的直流电源的负极相连,铜片与直流电源的正极相连(如图)。将两极平行浸入电镀液中,两极间距约5 cm,5～10 min后取出,观察镀件表面发生的变化 现象:铜片逐渐溶解,铁制镀件表面覆盖一层红色的铜。 阳极: Cu-2e-Cu2+; 阴极: Cu2++2e-Cu 五、问题讨论 1.电镀前,如果将铜片与直流电源的负极相连,铁制镀件与直流电源的正极相连,通电后观察到的现象是什么?阴极和阳极发生的反应分别是什么? 提示:铁制镀件溶解,铜片上析出铜单质。 阴极:Cu2++2e-Cu; 阳极:Fe-2e-Fe2+。 2.查阅资料,了解工业生产中电镀质量的影响因素。 提示:受电镀液的浓度、纯净度,镀件的表面处理工艺,电压的选择,电流的稳定性等多方面影响。 [实验专练] 1.关于镀铜和电解精炼铜,下列说法中正确的是(　D　) A.都用粗铜作阳极、纯铜作阴极 B.电解液的成分都保持不变 C.阳极反应都只有Cu-2e-Cu2+ D.阴极反应都只有Cu2++2e-Cu 解析:A项,电镀时镀件作阴极;B项,电解精炼铜时电解液成分改变;C项,电解精炼铜时,杂质若有比铜活泼的金属(如锌),则还会发生Zn-2e-Zn2+的反应。 2.(2020·湖南张家界期末)若在铜片上镀银时,下列叙述正确的是(　B　) ①将铜片接在电池的正极上　②将银片接在电源的正极上　③需用CuSO4溶液作电镀液　④在银片上发生的反应是4OH--4e-O2↑+2H2O ⑤需用AgNO3溶液作电镀液　⑥在铜片上发生的反应是Ag++e-Ag A.①③⑥ B.②⑤⑥ C.①④⑤⑥ D.②③④⑥ 解析:在铜片上镀银时,铜作电解池的阴极,银作电解池的阳极,电解质溶液为AgNO3溶液。铜片应接在电源的负极,①错误;银片应接在电源的正极上,②正确;银片上发生氧化反应,电极反应式为Ag-e-Ag+,④错误;需用硝酸银溶液作电镀液,③错误,⑤正确;Ag+在铜片上发生还原反应,电极反应式为Ag++e-Ag,⑥正确。综上所述,②⑤⑥符合题意。 3.(2020·海南海口期末)利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是(　C　) A.通电后,Ag+向阳极移动 B.银片与电源负极相连 C.该电解池的阴极反应可表示为Ag++e-Ag D.当电镀一段时间后,将电源反接,铜牌可恢复如初 解析:该装置为电镀池,镀层金属银片作阳极,镀件铜牌作阴极,选用AgNO3溶液作电镀液;电镀池通电工作时,Ag+向阴极移动,A项错误;银片作阳极与电源正极相连,B项错误;Ag+在阴极得电子被还原,电极反应式可表示为Ag++e-Ag,C项正确;当电镀一段时间后,将电源反接,铜的金属性比银强,即Cu先放电变成Cu2+,D项错误。 4.钢铁工业是国家工业的支柱,每年钢铁生锈让国家损失大量资金,请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图所示。 (1)A电极对应的金属是　　　　(填元素名称),B电极的电极反应式是　。  (2)若电镀前铁、铜两片金属质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,两者质量差为5.12 g,则电镀时电路中通过的电子为　　　　　　　。  (3)镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因:  　。  解析:(1)电镀时,镀层铜作阳极,镀件铁作阴极,即A是铜,B是铁,阴极上Cu2+得电子生成Cu,电极反应式为Cu2++2e-Cu。解析:(2)阳极上Cu发生氧化反应,阴极上Cu2+发生还原反应,电镀完成后两者质量差为5.12 g,其质量差的一半为阴极析出铜的质量,根据Cu2++2e-Cu和生成Cu为2.56 g,可知转移n(e-)=×2=0.08 mol。(3)锌、铁和电解质溶液构成原电池时,锌失电子作负极,铁作正极被保护;铜