“铜片镀锌”最佳实验条件分析及探究

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1、“铜片镀锌”最佳实验条件分析及探究文章编号"005-6629（2007）02-0005-03中图分类号：G633.8文献标识码：C电镀属于电化学部分电解的内容，通过电镀实验不但可以使学生更好地理解电解原理，而且对于激发学生学习化学的兴趣有一定的积极作用。电镀实验中，有以铁片作为镀件的，也有以铜片为镀件。新编的全国普通高中课程标准实验教科书选修教材--《实验化学》中“电解和电镀”课题中就安排了铁钉镀锌实验，但相比之下，以铜片作为镀件时，紫红色的铜片镀上一层银白色的锌，前后颜色变化明显，十分符合中学化学演示实验的基

2、本要求。所以选择铜片作为电镀实验的镀件是比较合适的，但是若条件选择或控制不当，镀层将不会呈现银白色，而是颜色偏暗，甚至灰黑色，并且会出现镀层不均匀、不致密等问题，严重影响演示效果。因此，我们以铜片镀锌为研究对象，对其实验影响因素展开研究，从而得出铜片镀锌实验的最佳实验条件。1实验因素的分析和选择研究表明，影响该实验的因素主要包括电镀液的性质（配方、温度、浓度、pH）、电镀时间、电压、极板情况（板极间距、浸入溶液的面积、处理效果)等。1・1电镀液的性质(11电镀液的配方电镀液的配方常见而有代表性的有如下三种：①氯

3、化锌40g、硼酸30g、聚乙二醇1.5g、硫酸1.5g;②氯化镀250g、氯化锌45g、氨三乙酸35g、硫腺1.2g、聚乙二醇1.2g、海鸥洗涤剂0・3g;③氯化锌25g、氯化鞍250g、昔酸钠100g(以电镀液总体积为1000mL计)。配方①和②的电镀质量都是很不错的，但从可行性角度出发。因其某些试剂如聚乙二醇、硫腺、氨三乙酸等，在中学化学实验室不易找到，因此，选择配方③进行实验有取材用它调节pH时效果不明显。将氯化锌和氯化鞍按质量比1:10配成溶液。用pH计测得其pH为5・31。在此溶液中加方便之长处。配方

4、③中的I1发钠是用来调节溶液pH的，但入醋酸钠至饱和时(室温)，pH为6・78。可见其pH的变化范围很小(5・31〜6・78),在如此小的范围内对pH进行探究则意义不大。因此对配方③进行了改动，确定电镀液的组成为氯化锌和氯化镀。(2)电镀液的浓度及组成的用量比氯化锌作为镀层锌的来源是电镀液中的主盐，氯化钱则为络合剂。若镀液中只有主盐,则Zn2+浓度过大，锌在镀件上的沉积速度过快，造成镀层晶粒粗糙、结构疏松，且无HDL=1光泽，以至容易发黑、脱落。一定量的氯化鞍的存在，使其与zn2+形成[Zn(NH3)4]2+,

5、有效降低了Zn2+的浓度，减缓了Zn2+的沉积速度。因此，选择氯化锌的浓度及氯化锌和氯化镀的用量比作为本实验的探究因素。(2)电镀液的温度和pH从实验的简约性和实验条件出发。将温度控制为固定值，选择在室温下进行实验。实验证明，溶液的pH太小，则H+容易被还原为氢气，气泡的产生会影响电镀效果；pH太大(7-8)，则容易出现沉淀(当然pH再大沉淀又会溶解)。所以将pH作为一个探究因素加以研究。(3)电镀时间实验证明，电镀时间太短则镀层太薄，时间太长则容易出现黑边，但是不同浓度、不同配比的电镀液，电镀时间各异,所以本

6、实验将电镀时间作为一个指标，而不作为因素研(4)板极情况和电压极板间距、极板浸入溶液的面积和外接电压实际上是影响电流密度的主要因素，这几个因素相互影响。因此只需选择其中一个因素进行研究即可。本实验在固定极板间距和极板浸入溶液的面积的前提下，选择外接电压进行研究。选择平整、处理得比较洁净的极板，电镀效果较好，因此实验中均使用平整且处理洁净的极板。根据以上分析，我们最后确定氯化锌的浓度(g/L)、氯化锌和氯化鞍溶液的用量比、pH、电压(V)四个因素作为本实验的探究因素，其余因素为非探究因素，进行统一控制。2非探究因

7、素的控制(1)极板的处理：用砂纸彻底打亮，去除油污和氧化物，用清水冲洗后再用蒸馆水冲洗，之后迅速放入电镀液中。若极板不够干净或被氧化比较严重，可先用酸液和碱液进行处理,然后再用砂纸打磨。(21极板间距及浸入溶液的面积：电镀液配制成100mL,两极板各有3.5x6cm的面积浸入溶液，并使两个极板在电镀槽中的间距最大。(31电镀液的温度：电镀液的温度为室温。由于氯化锌和l=J氯化镀溶解时有热效应，所以要等溶液温度恢复到室温时再进行实验。3探究因素的水平的确定3・1pH配制含1.3g氯化锌、13g氯化镀的电镀液100

8、mL,用1:1的盐酸将pH调至1,用稳压电源将电压调至2V后进行试验，20s铜片即被覆盖，镀层银白、光亮、致密，但两边稍显灰黑，若将电压调至5V,铜板上即有大量的气泡(氢气)产生。pH为8左右会产生氢氧化锌沉淀，故将pH的上限定为7o本实验用广泛pH试纸来调节pH，比色板上pH从1到7颜色变化比较明显的几个值分别为3、5、7o为方便判断,选择pH的三个水平分别为3、5、7O3・2电压文