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电镀

高中化学考虑阴极电流效率、有限的供体质量以及初始铜镀层可逆剥离的电流控制铜电镀

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关于此实验

给钥匙、勺子或戒指镀铜。测量平均厚度，在电荷量不变的情况下改变表面积，并反转极性以剥除现有镀层。

学习目标

  • 将物体置于阴极以沉积铜。
  • 区分沉积质量与镀层厚度。
  • 核算物体、对电极和镀液中的铜。

使用方法

  1. 1将物体设为负极以闭合电路，并在固定的电源开启时间后进行测量。
  2. 2将输入的物体表面积加倍，并比较厚度与沉积质量。
  3. 3降低电流效率，并比较阴极增重与阳极失重。
  4. 4将物体设为正极，观察其初始铜层的损失。

模型

只有选定的阴极电流效率会计入铜沉积。
厚度包含初始铜层，并与输入的面积成反比。
铜在模型的三个库存之间守恒。

假设

  • 经酸缓冲的镀液中有实际上无限的Cu²⁺储库。阳极以100%的电流效率溶解铜。
  • 未用于铜沉积的阴极电流会分配给析氢。因此，镀液中的铜量会增加，增加量等于阳极损失量减去阴极增加量。
  • 不考虑基体金属的溶解和析出。极性反转后的裸露物体不承载模型电流；当其初始铜镀层耗尽时，剥离过程就会停止。
  • 根据输入的表面积，采用铜的密度 8.96 g/cm³ 计算均匀平均厚度。形状几何和可见镀层仅用于示意。

在课堂上试试这个实验

  1. Q1为什么阳极的质量损失可能大于物体的质量增加？
  2. Q2为什么面积加倍后，沉积质量不变而厚度减半？

常见问题

物体带正电时会发生什么？

模型只剥离其给定的铜镀层。在对未建模的基体金属作出任何预测之前，剥离就会停止。

更改绘制的形状会重新计算面积吗？

不会。这只会改变插图。单独输入的面积才是用于厚度计算的定量表面积。