实验精通_电解电镀与非电解电镀

实验4 电解电镀与非电解电镀 65

4 电解电镀与非电解电镀

一、实验目的： 1. 学习以电解法电镀。

2. 学习以银镜反应进行非电解电镀。 二、实验原理：

1. 物体表面若镀上一层金属，可达美观及防锈的目的。在物体表面镀上金属的过

程，依其是否施加外接电源，可区别为电镀及非电解电镀。

2. 由于电镀物表面可能有油污、锈斑等，在电镀之前，应先以砂纸磨去锈斑，再

以肥皂水清洗表面油污。

3. 电镀时，被镀物应置于阴极；拟镀金属应置于阳极，电解质水溶液中应含有阳

极金属离子。本实验将在铜片上镀锌，铜片应置于阴极；锌片应置于阳极，可以用硫酸锌作为电解质水溶液的溶质。

▲电镀装置图

80 高中选修化学(上) 实验精通 4. 通电时，阳极发生氧化半反应：

Zn(s) ─→ Zn2＋(aq)＋2 e－ 5. 通电时，阴极发生还原半反应：

Zn2＋(aq)＋2 e－ ─→ Zn(s)

6. 电解过程中，若不考虑水的蒸发，溶液中的锌离子浓度不变。 7. 举其他例子：锡壶镀银。

阳极：Ag(s) ─→ Ag＋(aq)＋e－ 阴极：Ag＋(aq)＋e－ ─→ Ag(s)

▲锡壶镀银的装置

8. 非电解电镀是以适当还原剂，将金属离子还原，使其附着于物体表面。非电解

电镀可不受材质导电度之限制，因此广受工业界利用。

9. 本实验以葡萄糖作为还原剂，硝酸银的氨水溶液（多仑试剂）为氧化剂。由于

葡萄糖具有醛基（－CHO），可以将多仑试剂中的银离子还原成金属银，并使银析出在试管内壁，形成漂亮的银镜，如下列方程式：

RCHO(aq)＋2 [Ag(NH3)2]

＋

(aq)＋3 OH

－

─→ RCOO

－

(aq)＋2 Ag(s)＋4 NH3(s)＋2 H2O(l)

10. 银镜反应：多仑试剂为硝酸银的氨溶液，此溶液将醛氧化为酸，而银离子则被

还原成金属银析出于管壁上而成银镜。其反应方程式如下：

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11. 多仑试剂的制备与银镜反应：

▲多仑试剂的制备与银镜反应

三、实验后废弃物处理：

名 称 硫酸锌 硝酸银 氨水 稀硫酸 种 类 处 理 方 法 无机盐类 倒入重金属废液瓶中，集中后交由专责单位处理。 无机盐类 倒入重金属废液瓶中，集中后交由专责单位处理。 硷类 酸类 以大量清水稀释后排放。 先以稀薄氢氧化钠溶液中和，以广用试纸测试，到溶液略成中性后，以大量清水稀释后排放。 葡萄糖 有机化合物 以大量清水稀释后排放。 硼酸 丙酮

酸类 酮类 以大量清水稀释后排放。 集中后交由环保单位于焚化炉中烧毁。

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A 銅表面鍍鋅 ①取约0.9 克的硫酸锌，放入100 mL烧杯，溶于50 mL的水，另外加入约2.5 g硼酸，形成镀锌溶液。 ②取细砂纸摩擦锌片及铜片。 ③以少量清洁剂清洗金属表面，再以丙酮冲洗，最后以吹风机吹干。 ④连接锌片、铜片、电解液、 电源供应器（电池组），如右图所示。 实验全程应配戴手套，勿以手指直接碰触金属片，以免手指的油脂污染金属片。

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⑤通电约20分钟，如右图所示。 ⑥取出锌片与铜片，先以清水冲洗，再以丙酮冲洗，以吹风机吹干，观察铜片外观有何变化，如下图所示。 ⑦取一个100 mL烧杯，装水半满备用。以打火机的火焰加热铜片镀锌部分，观察其颜色转为金黄色时，投入装水的烧杯中，待冷却后取出观察。

80 高中选修化学(上) 实验精通 Q：为什么镀锌溶液中除了硫酸锌之外，还须添加硫酸与硼酸？ A：氧化锌的Ksp＝7.0 × 10－17 本实验把0.90 克的硫酸锌，溶于100 mL的水， 0.9 g ( 161.5 g/mol ) [Zn2＋]＝ ＝0.0557 M 0.1 L 如果水溶液接近中性的话，[OH－]＝10－7 M， 反应商＝0.0557 × (10－7)2＝5.57 × 10－16 > 7.0 × 10－17＝Ksp，溶液将会出现氢氧化锌沉淀。因此要加入少量硫酸及硼酸，使溶液维持酸性，不致于产生沉淀。 Q：为何要用丙酮冲洗金属片？ A：丙酮挥发性大，可以使清洗过的金属片较快干燥。

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B 非電解電鍍 ①先用100 mL烧杯装水约八分满，加热使水温略高于90 ℃。 ②试管内先装硝酸银水溶液约1 mL，将试管移入通风橱内，逐滴加入浓氨水，并用玻璃棒搅拌溶液，观察试管内有何现象。再滴入浓氨水并搅拌，直到溶液再度变澄清。 ③加入与试管内溶液约等体积的葡萄糖水溶液，迅速用玻璃棒搅拌溶液使其均匀。

80 高中选修化学(上) 实验精通 ④立即将试管浸入90 ℃以上热水，观察试管壁有何现象发生，若发现银镜生成，如下图所示，将试管由热水中移出。将试管内废液倒入回收瓶中，用冷水淋洗试管内部数次，静置使试管自然干燥。 1. 硝酸银对皮肤有腐蚀性，实验全程应配戴手套。 2. 试管内加入葡萄糖水溶液，并经搅拌均匀后，要立即把试管浸入热水，若隔了数分钟才浸入热水，溶液内部已有许多银的微粒，就不会堆栈到试管壁上。试管浸入热水时，勿让热水溢入试管内，以免破坏实验。银镜形成后，也不可让试管在热水中浸泡过久，否则试管壁生成水蒸气，造成银膜剥落。 3. 银镜形成后，试管内废液倒入教师指定的容器。回收之废液，于课后由管理员负责滴加少许硝酸，使溶液呈酸性，再倒入回收瓶中，不可放置隔夜，以免形成爆炸性的雷酸银AgONC，造成危险。

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Q：铜片镀锌的实验，如果希望在铜片上，部分镀锌，而部分未镀锌，使其出

现图案，应如何处理？

A：在清洗铜片完毕后，以油性笔在铜片上画出图案，然后再置于阴极进行电

镀。电镀完毕后，用清水将镀锌铜片表面冲洗干净，令镀锌铜片自然风干后，用棉花沾丙酮，将油性笔的墨迹擦拭干净，就会发现原来油性笔迹部未并未镀锌，仍呈铜的颜色，此一镀锌铜片上因颜色不同，而出现图案。

Q：镀锌铜在受热后颜色有何变化？其外表生成什么物质？

A：镀锌铜在受热后，表面出现金黄色。因为受热的锌与铜混合成黄铜。

Q：在银镜反应中，何者为还原剂？何者为氧化剂？ A：葡萄糖为还原剂，银离子为氧化剂。

A. 铜表面镀锌

1. 电镀后，铜片表面出现银白色的锌。 2. 镀锌铜片受热后，出现金黄色。

B. 非电解电镀

1. 硝酸银水溶液原来的颜色：透明无色。初加入氨水时的现象：出现褐色沉淀。

继续加入氨水后沉淀消失，溶液恢复澄清。

2. 加入葡萄糖水溶液，并浸入热水后银析出在试管壁，形成银镜。

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範例 1 電鍍 有关电镀的叙述何者错误？

(A)需用直流电 (B)利用电解原理

(C)欲镀金属为阳极 (D)被镀金属的可溶盐类为电镀液 (E)被镀金属为阴极 答：(D) ■

範例 2 在銅片上鍍鋅的實驗 下列有关“在铜片上镀锌”实验的叙述，何者错误？（原子量：Cu＝63.55，Zn＝65.39） (A)铜片接电源⊕端

(B)电流愈强，电镀的质量可能愈差（镀上的锌愈容易剥落） (C)锌片为阳极

(D)理论上，锌片减少的重量＞铜片增加的重量

(E)理论上，电镀液的浓度在电镀前、后并未改变，可回收使用 答：(A)(D) ■

解：(A)被镀物铜接负极；(B)电流太强，可能造成锌累积太快，而使锌原子的排■

列不规则；(D)相等。

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範例 3 鐵器上電鍍銅 欲在铁器上电镀一层铜，正确的操作为： (A)铁器挂在阳极，铜片作阴极

(B)若由铅蓄电池供给电能，则铁器与Pb极连接，铜片与PbO2极连接 (C)电镀液须为含Cu2＋离子的CuSO4溶液 (D)电镀过程电解液CuSO4浓度渐小 (E)电镀过程是属于自然发生之氧化还原反应 答：(B)(C) ■

範例 4 銀鏡反應 下列何种化合物可与多仑试剂产生银镜反应？

(A)葡萄糖 (B)乙醚 (C)乙醛 (D)丁酮 (E)甲酸 答：(A)(C)(E) ■

解：具醛基可有银镜反应。 ■

範例 5 銀鏡反應 银镜反应是在含硝酸银和氨水的水溶液中加入某种试剂，析出银金属并沉淀附着在反应容器的表面，形成一层具有反光性的银镜，此试剂需为： (A)还原剂 (B)氧化剂 (C)催化剂 (D)干燥剂 (E)助熔剂 答：(A) ■

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範例 6 無電極電鍍實驗 下列关于在塑胶表面上进行镀银之无电极电镀实验的叙述，何者正确？ (A)此法乃通直流电于欲镀物所在之电镀液中即可完成 (B)最初加浓氨水于硝酸银溶液时，将产生白色沉淀 (C)最后所得硝酸银氨水溶液是澄清的无色溶液 (D)加入葡萄糖水溶液后，将可见银镜反应

(E)此法是将金属离子还原为金属，而附着于塑胶的表面 答：(C)(D)(E) ■

解：(A)不需要电流；(B)灰色Ag2O沉淀物。 ■

範例 7 電解電鍍與非電解電鍍 有关电解电镀与非电解电镀之叙述，何者正确？

(A)电解电镀多将待镀物品置于阴极上，再将所需金属的离子还原于待镀物体表面

(B)非电解电镀是以适当还原剂代替阴极，将待镀物品附近金属离子还原成金属而吸附于金属表面

(C)工业上粗铜的精炼常以电解电镀来进行 (D)工业上彩色铝器的制作常用非电解电镀进行 (E)印刷电路板多以电解电镀法镀镍或镀铜 答：(A)(B)(C) ■

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一、单选题：

( Ａ ) 1. 有关电镀的叙述何者正确？

(A)它是一种非自发性的氧化还原反应 (B)一般电解液的浓度愈浓，则电镀效果愈佳 (C)一般拟镀物置于阴极，而被镀物置于阳极 (D)操作时，可在交流电及高温下进行 (E)被镀物表面不需要处理，可直接电镀

( Ｃ ) 2. 在硝酸银的氨水中，加入甲醛溶液的银镜反应的叙述，何者错误？

(A)甲醛为反应中的还原剂 (B)本实验为无电电镀

(C)此法是将Ag＋还原为Ag，而附着于试管的表面，温度愈高，银镜效果愈好

(D)最初加浓氨水于硝酸银溶液时，将产生沉淀 (E)此反应是将醛氧化为酸

（ 2. (A)此法是将Ag还原为Ag，而附着于试管的表

面，温度太高，银镜不易附着于管壁。）

＋

( Ｄ ) 3. 欲在铜匙表面上镀银，下列叙述何者错误？

(A)以银片当阳极 (B)常用KAg(CN)2溶液为电解液 (C)以铜匙当阴极 (D)银片应接于干电池之阳极 (E)电镀液为蓝色

（ 4. (A)铁器应作阴极； (B) (3.27÷65.4)×2＝0.1 (F)，96500×

0.1＝9650（库仑）；(C)纯锌应作阳极；(D)电镀液应含有锌离子的溶液。）

( Ｂ ) 4. 有关铁器上镀锌的叙述，何者正确？（Zn＝65.4）

(A)铁器应作阳极 (B)镀上3.27克锌，最少须通过电量9650库仑 (C)纯锌应作阴极 (D)电镀液应含有铁离子的溶液 (E)电镀液为蓝色

( Ｄ ) 5. 通电流于硝酸银溶液时，其中一电极析出银，另一电极产生氧气。假

设通稳定电流965秒，析出了金属银10.8克，则电流为多少安培？ （Ag＝108）

（ 5.

10.8

＝0.1 mol Ag，96500 × 0.1＝I × 965 I＝10安培。） 108

(A) 1.61 (B) 8.05 (C) 9.65 (D) 10.0 (E) 32.2

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( Ｂ ) 6. 下列化合物何者加入碳酸氢钠会产生气泡，而且加入硝酸银的氨水溶液

会呈现银镜反应？

(A) CH3COOH (B) HCOOH (C) (COOH)2．2 H2O (D) CH3CHO

(E) HNO3

( Ｄ ) 7. 欲镀铜1.27克，电流强度1安培时需若干秒？（电镀液为CuSO4(aq)，

Cu＝63.5）

(A) 1930 (B) 9650 (C) 7720 (D) 3860 (E) 5790

( Ａ ) 8. 有两种有机液体试料 和

欲简单区别两者时，宜用下列何项试药？

(A)硝酸银之氨溶液 (B)含稀硫酸之硫酸铜水溶液

(C)锌和盐酸 (D)溴-CCl4溶液 (E)碘-KI溶液

二、多选题：

（ 6. ①与HCO3会产生CO2 ?找酸。

②与AgNO3/NH3(aq)有Ag↓?找

－

基。）

( ＡＣ ) 9. 下列关于电镀之叙述，哪些是正确的？ Ｄ

(A)电镀的过程乃是电解，亦是氧化还原反应

(B)欲镀的金属应置于阴极，被镀的饰物或器具置于阳极 (C)以欲镀金属的可溶性盐类的溶液为电解液 (D)汤匙镀银，以银盐为电解质，电镀之半反应为 阳极：Ag → Ag＋＋e－，阴极：Ag＋＋e－ → Ag (E)电镀时，所通入的电为交流电

( ＡＣ )10. 下列有关丙酮的性质，何者正确？

（10. (A)丙醛；(B)完全互溶，无法分离；

(C)无红色沉淀。）

(A)丙酮可以与水互溶 (B)正丙醇经二铬酸钾氧化产生丙酮 (B)可以用丙酮从水萃取咖啡因 (C)丙酮可以去除指甲油 (E)丙酮与斐林试剂反应，可得红色氧化亚铜

( ＡＤ )11. 下列五种化合物中，何者可以和硝酸银的氨水溶液作用而析出银？

(A)甲酸 (B)乙酸 (C)丙酮 (D)丁醛 (E)酚

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一、单选题：

（1.

Q 1.467

＝ Q＝4825。） 96500 58.69/2

( Ｃ ) 1. 某生做电化学实验，通直流电于硫酸铵镍溶液，欲于阴极电镀析出1.467

克的镍（原子量为 58.69），需通多少库仑的电量？ (A) 19300 (B) 9650 (C) 4825 (D) 2413

二、多选题：

( ＡＢ ) 2. 右图为铁汤匙镀银的线路简图，下列 Ｄ

有关此电镀实验的叙述，何者正确？ (A)铁汤匙为阴极

(B)电子由银极经导线流至铁汤匙 (C)电池的P端为负极

(D)电镀过程中银电极发生氧化反应 (E)电镀时可使用交流电

( ＤＥ ) 3. 下列有关丙酮的性质何者正确？

(A)正丙醇经二铬酸钾氧化产生丙酮 （ 3. (B)因为丙酮与水互溶，故无法从水中

萃取咖啡因。）

(B)可以用丙酮从茶水中萃取咖啡因

(C)丙酮与含硝酸银的氨溶液共热，呈银镜反应 (D)丙酮是易燃的液体 (E)丙酮可以溶解保丽龙

( ＡＢ ) 4. 报载：“不肖商人于鱼货中添加致癌物甲醛”。下列有关甲醛的叙 ＣＥ

述，何者正确？

(A)甲醛分子形状是平面形

(B)甲醛分子量为30.0，常温为气态分子

；(D)甲醛具有－CHO醛基， 可与多仑试剂AgNO3/NH3反应

(D)甲醛无法用多仑试剂检验，不会有化学反应 析出银镜Ag。）

（4. (A)甲醛分子形状为平面三角形

(C)甲醛可用斐林试剂检验，生成物为红色

(E) 37％甲醛的水溶液俗称福尔马林，可以用来防腐

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( ＣＥ ) 5. 将含有酚酞、碘化钾与淀粉的混合液加入 U型管，再把接于电池两端的石墨棒，放 入U型管中，形成电解电池如右图。下列 有关此电解电池的叙述，哪些正确？ (A)电解时水被氧化

(B)乙电极附近有氧气生成 (C)乙电极附近溶液变蓝色 (D)甲电极端发生氧化反应 (E)甲电极附近溶液的pH值上升 三、非选题：

6. 陈老师在上“物质的性质”之前，做了一个演示实验，分别取出X与Y各约 5克的物质：

X为金属（银灰色粉末）；Y为非金属（黑紫色，易碎），然后做了下列实验： 步骤一：混合X与Y后研磨，在短时间内不见有明显的化学反应。 步骤二：将混合物移入锥形瓶后，倒入5 mL的蒸馏水，即见剧烈反应，冒出 红紫色气体与水蒸气，瓶壁有黄褐色附着物，瓶底有银灰色粉末。 步骤三：过了数分钟，陈老师让学生触摸瓶壁，仍感觉有余温。

步骤四：陈老师用蒸馏水冲洗瓶壁的黄褐色附着物，流入瓶子的底部后，摇 一摇瓶子，过数分钟即变为无色透明的澄清液，而瓶底仍有银灰色 粉末。

步骤五：吸取澄清液数滴置于塑胶垫板上，采用简易电解的方式，以金丝与 铂丝为电极，电解数秒后，电极上分别附有银灰色与黄褐色固体。 演示后陈老师说，电极上的附着物，是日常生活中可用得到的物质。其中之 一用于电池；另一见于家用急救箱。试根据以上叙述，回答下列问题： (1) 写出步骤二中的最主要化学反应式，且应注明物质状态并平衡？ (2) 简答在步骤二，瓶壁上的黄褐色附着物是什么？

(3) 简答在步骤四，为什么黄褐色附着物洗入溶液后，就变为无色的溶液？ (4) 写出步骤五的①阳极半反应式；②阴极半反应式。

：详解见P.88 答