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)

2023-11-07
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内容正文:

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

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