Question

由实验得知，用电解法将电解液中的金属离子还原为金属单质时，电极所通过的电量Q正比于金属的物质的量n和金属离子化合价a的乘积，其比例系数F是一个恒量，称为法拉第常数，它与金属的种类无关。阿伏加德罗常数：N_A=6.02´10²³mol^-1，电子电量：e=1.60´10^-19C，Cu的摩尔质量：64´10^-3kg/mol。（1）试求出法拉第常数F（电量以库仑为单位，保留三位有效数字）。（2）如果电解硫酸铜溶液获得1kg的金属铜，通过电解槽的电量是多少？（3）用电镀的方法在半径为R的铜壳表面上均匀镀上很薄的银层，在电解槽中铜球是阳极还是阴极？另一电极是什么材料？（4）若电流强度为I，通电时间为t，银的相对原子质量为A，金属银的密度为r，求镀层的厚度d（用题中的符号表示）。

 

Answer 1

答案：
解析：

（1）9.64´104C×mol-1  （2）3.0´106  （3）阴极  Ag（4）d= 本题是一道涉及多学科知识的综合题。解答此题除要有扎实的化学基本功外，还需物理、数学知识的密切配合。 （1）根据题意，得Q=Fan  ①  因F是一个与金属种类无关的常数，现设电解时，1molAg+得到1mol电子被还原为1mol Ag，即Q=1.60´10-19´6.02´1023=9.64´104(C)，n=1mol，a=1，将上述数据代入①式，得F=9.64´104C/mol。 （2）1kgCu的物质的量==15.6（mol），且Cu2+的a=2，故Q=Fan=9.64´104´2´15.6=3.0´106（C）。 （3）根据电镀原理，镀层金属(Ag)作阳极材料，镀件（Cu球）作阴极。 （4）由球体公式可得，镀层银的体积=p（R+d）3-pR3»4pR2d（因d值很小），其质量=4pR2dr中，故n(Ag)=。因Ag的a=1，所以Q=It=Fan=F×，整理得d=。