第4章 实验活动4 简单的电镀实验-【优化探究】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步导学案配套课件 人教版（2019）单选

实验活动4　简单的电镀实验 优化探究 第四章　化学反应与电能 【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。 【实验用品】 烧杯、砂纸、导线、2~3 V的　　　　(填“交流”或“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、蒸馏水。 直流 【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　　　　　(填NaOH溶液的作用),然后用蒸馏水洗净。再放入20%盐酸中　　　　(填盐酸的作用),几分钟后取出,并用蒸馏水洗净。  除去油污 除锈 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。将两极平行浸入电镀液中,两极间距5 cm,5~10 min后取出,观察镀件表面发生的变化。 【实验现象及解释】 1.观察到的现象:________________________________________________ _____________________________________。  2.产生上述现象的原因为阳极:　　　　　　　　　　　　(用电极反应表示,下同),阴极:　　　　　　　　　　　　。  阳极上的铜片逐渐溶解,阴极上的铁制镀件上逐渐有亮红色的铜析出 Cu-2e-===Cu2+ Cu2++2e-===Cu 【问题讨论】 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? 答案:铜片上会增重,而铁制镀件溶解。阴极反应:Cu2++2e-===Cu,阳极反应:Fe-2e-===Fe2+。 工业生产中提高电镀质量的方法 影响电镀质量的因素很多,包括镀液的各种成分以及各种电镀工艺参数,下列是网上搜索到的主要因素。 (l)pH值的影响 镀液的pH值影响氢的放电电位、碱性夹杂物的沉淀,还影响络合物或水化物的组成以及添加剂的吸附程度。但是,对各种因素的影响程度一般不可预见。最佳的pH值往往要通过试验决定。在含有络合剂离子的镀液中, pH值可能影响存在的各种络合物的平衡,因而必须根据浓度来考虑。电镀过程中,若pH值增大,则阴极效率比阳极效率高,pH值减小则反之。通过加入适当的缓冲剂可以将pH值稳定在一定的范围。 (2)添加剂的影响 镀液中的光亮剂、整平剂、润湿剂等添加剂能明显改善镀层组织。这些添加剂有无机和有机之分,无机添加剂在电解液中形成高分散度的氢氧化物或硫化物胶体,吸附在阴极表面阻碍金属析出,提高阴极极化作用。有机添加剂多为表面活性物质,它们会吸附在阴极表面形成一层吸附膜,阻碍金属析出,因而提高阴极极化作用。另外,某些有机添加剂在电解液中形成胶体,会与金属离子络合形成胶体-金属离子型络合物,阻碍金属离子放电从而提高阴极极化作用。 (3)电流密度的影响 任何电镀液都必须有一个能产生正常镀层的电流密度范围。当电流密度过低时,阴极极化作用较小,镀层结晶粗大,甚至没有镀层。随着电流密度的增加,阴极极化作用也随着增加,镀层晶粒越来越细。当电流密度过高,超过极限电流密度时,镀层质量开始恶化,甚至出现海绵体、枝晶状、“烧焦”及发黑等现象。电流密度的上限和下限是由电镀液的本性、浓度、温度和搅拌等因素决定的。一般情况下,主盐浓度增大,镀液温度升高,以及有搅拌的条件下,可以允许采用较大的电流密度。 (4)电流波形的影响 电流波形的影响是通过阴极电位和电流密度的变化来影响阴极沉积过程的,它进而影响镀层的组织结构甚至成分,使镀层性能和外观发生变化。实践证明,三相全波整流和稳压直流相当,对镀层组织几乎没有什么影响,而其他波形则影响较大。例如,单相半波会使镀铬层产生无光泽的黑灰色;单相全波会使焦磷酸盐镀铜及铜锡合金镀层光亮。 (5)温度的影响 镀液温度的升高能使扩散加快,降低浓差极化。此外,升温还能使离子的脱水过程加快,离子和阴极表面活性增强,也降低了电化学极化,导致晶粒变粗。另一方面,温度升高能增加盐类的溶解度,从而增加导电和分散能力,还可以提高电流密度上限,从而提高生产效率。 (6)搅拌的影响 搅拌可降低阴极极化,使晶粒变粗,但可提高电流密度,从而提高生产率。此外,搅拌还可增强整平剂的效果。 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.该电解池阴极发生的电极反应可表示为Ag++e-===Ag D.当电镀一段时间后,将电源反接,铜牌可恢复如初 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.若在铜片上镀银时,下列叙述中正确的是(　　) ①将铜片接在电源的正极上 ②将银片接在电源的正极上 ③在铜上发生的反应是Ag++e-===Ag ④在银片上发生的反应是4OH--4e-===O2↑+2H2O ⑤需用硫酸铜溶液作为电镀液 ⑥需用硝酸银溶液作为电镀液 A.①③⑥　　　　　　 B.②③⑥ C.①④⑤ D.②③⑤ B 在铜片上镀银,铜片作阴极,电极反应为Ag++e-===Ag;银片作阳极,电极反应为Ag-e-===Ag+;电解液应含有Ag+,故B正确。 3.利用如图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置 序号 电解质溶液 实验现象   ① 0.1 mol·L-1 CuSO4+ 少量H2SO4溶液 阴极表面产生无色气体,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-1 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 下列分析不正确的是(　　) A.①中气体减少,推测是由于溶液中c(H+)减小,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.随阴极析出铜,推测②中溶液c(Cu2+)减小,Cu2++4NH3⥫⥬ [Cu(NH3)4]2+平衡逆向移动 D.②中Cu2+生成[Cu(NH3)4]2+,使得c(Cu2+)比①中溶液的小,Cu缓慢析出,镀层更致密 C 随着反应的进行,一段时间后溶液中的c(H+)减小,同时阴极发生电极反应Cu2++2e-===Cu,生成的Cu覆盖在阴极铁制镀件表面,阻碍了H+与铁接触,故气体减少,A正确;因为溶液中有H+和Cu2+,铁制镀件与其接触,铁可能与H+、Cu2+发生氧化还原反应生成Fe2+,B正确;当阴极有Cu析出时,阳极铜片溶解生成Cu2+,又因为②中电解液中无Fe元素,根据得失电子守恒,②中溶液c(Cu2+)保持不变,C错误;②中的Cu2+与NH3反应生成[Cu(NH3)4]2+,使得c(Cu2+)比①中溶液的小,Cu缓慢析出,镀层更致密,D正确。 $$