電鍍

高中化學考慮陰極電流效率、有限的供體質量以及初始銅鍍層可逆剝離的電流控制銅電鍍

使用通行證解鎖此實驗

通行證可解鎖網站上的所有模擬,包括課堂展示模式。下方的教學筆記仍免費開放給所有人。

一次性付款,無需訂閱。

關於此實驗

為鑰匙、湯匙或戒指鍍銅。測量平均厚度,在電荷量不變的情況下改變表面積,並反轉極性以剝除現有鍍層。

學習目標

  • 將物體置於陰極以沉積銅。
  • 區分沉積質量與鍍層厚度。
  • 核算物體、對電極和鍍液中的銅。

使用方法

  1. 1將物體設為負極以閉合電路,並在固定的電源開啟時間後進行測量。
  2. 2將輸入的物體表面積加倍,並比較厚度與沉積質量。
  3. 3降低電流效率,並比較陰極增重與陽極失重。
  4. 4將物體設為正極,觀察其初始銅層的損失。

模型

只有選定的陰極電流效率會計入銅沉積。
厚度包含初始銅層,並與輸入的面積成反比。
銅在模型的三個庫存之間守恆。

假設

  • 經酸緩衝的鍍液中有實際上無限的Cu²⁺儲庫。陽極以100%的電流效率溶解銅。
  • 未用於銅沉積的陰極電流會分配給析氫。因此,鍍液中的銅量會增加,增加量等於陽極損失量減去陰極增加量。
  • 不考慮基底金屬的溶解與析出。極性反轉後的裸露物體不承載模型電流;當其初始銅鍍層耗盡時,剝除過程便會停止。
  • 根據輸入的表面積,採用銅的密度 8.96 g/cm³ 計算均勻平均厚度。形狀幾何與可見鍍層僅供示意。

在課堂上試試這個實驗

  1. Q1為什麼陽極的質量損失可能大於物體的質量增加?
  2. Q2為什麼面積加倍後,沉積質量不變而厚度減半?

常見問題

物體帶正電時會發生什麼事?

模型只剝除其提供的銅鍍層。在對未建模的基底金屬作出任何預測之前,剝除便會停止。

變更繪製的形狀會重新計算面積嗎?

不會。這只會改變插圖。另行輸入的面積才是用於厚度計算的定量表面積。