第四章 实验活动4 简单的电镀实验-【高考领航】2023-2024学年高中化学选择性必修1同步核心辅导与测评（人教版）

实验活动4　简单的电镀实验 [实验目的] 1．认识电解原理及其在工业生产中的应用。 2．了解电解的原理。 [实验用品] 烧杯、砂纸、导线、2～3 V的直流电源、电流表。铁制镀件、铜片、电镀液(以CuSO4溶液为主配制)、1 mol·L－1 NaOH溶液、20%盐酸。 [实验原理] Fe作阴极：Cu2＋＋2e－===Cu； Cu作阳极：Cu－2e－===Cu2＋。 [实验步骤] 1．用砂纸把铁制镀件打磨干净，放入1 mol·L－1 NaOH溶液中除去油污，然后用蒸馏水洗净。再放入20%盐酸中除锈，几分钟后取出，并用蒸馏水洗净。 2．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，镀件由原来光亮的银白色变为红色。 电镀装置示意图 [问题和讨论] 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。 3．在铁制品上镀上一层厚厚的锌，如何设计实验方案？ 提示：锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含浓度大的Zn2＋。 [拓展练习]　 1．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(　　) 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：C　铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。 2．餐具表面镀银可达到增强抗腐蚀性、提升美观等目的。下列关于铁表面镀银的说法不正确的是(　　) A．电路中每通过1 mol e－，阴极析出1 mol银 B．铁电极应与电源负极相连 C．阳极电极反应式为Ag－e－===Ag＋ D．电镀液需要不断更换 解析：D　A．阴极发生反应Ag＋＋e－===Ag，故电路中每通过1 mol e－析出1 mol银，A正确；B．铁为镀件，应与电源负极相连，故B正确；C．阳极为镀层金属，电极反应式为Ag－e－===Ag＋，故C正确；D．阳极发生反应Ag－e－===Ag＋，阴极发生反应Ag＋＋e－===Ag，电镀液浓度不变，不需要更换，故D错误。 3．如图所示，通电5 min后，第③极增重2.16 g，此时CuSO4恰好电解完。设A池中原溶液的体积为200 mL。 (1)电源F为____极；第②极为____极；B池为______池。 (2)A池中第②极上的电极反应式为______________________________。 (3)通电前A池中原溶液中Cu2＋的浓度为________________。 解析：(1)由第③极增重2.16 g可知，①③是电解池的阴极，②④是电解池的阳极，E是电源的负极，F是电源的正极。又因为B池的阳极是银，电解质是硝酸银，故该池是电镀池。(2)A池中，第②极发生反应2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。(3)因为第③极增重的2.16 g是银的质量，即电路中转移电子2.16 g÷108 g·mol－1＝0.02 mol，而第①极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，故原溶液中Cu2＋物质的量为0.02 mol×＝0.01 mol，故Cu2＋的物质的量浓度为0．05 mol·L－1。 答案：(1)正　阳　电镀　(2)2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　(3)0.05 mol·L－1 [链接高考] (2022·北京卷，13)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象 ① 0.1 mol/L CuSO4＋少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2＋ ② 0.1 mol/L CuSO4＋过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素 下列说法不正确的是(　　) A．①中气体减少，推测是由于溶液中c(H＋)减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H＋与铁接触 B．①中检测到Fe2＋，推测可能发生反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu C．随阴极析出Cu，推测②中溶液c(Cu2＋)减少，Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋平衡逆移 D．②中C