Question

由實驗得知，用電解法將電解液中的金屬離子還原為金屬單質時，電極所通過的電量Q正比于金屬的物質的量n和金屬離子化合價a的乘積，其比例系數F是一個恒量，稱為法拉第常數，它與金屬的種類無關。阿伏加德羅常數：N_A=6.02´10²³mol^-1，電子電量：e=1.60´10^-19C，Cu的摩爾質量：64´10^-3kg/mol。（1）試求出法拉第常數F（電量以庫侖為單位，保留三位有效數字）。（2）如果電解硫酸銅溶液獲得1kg的金屬銅，通過電解槽的電量是多少？（3）用電鍍的方法在半徑為R的銅殼表面上均勻鍍上很薄的銀層，在電解槽中銅球是陽極還是陰極？另一電極是什么材料？（4）若電流強度為I，通電時間為t，銀的相對原子質量為A，金屬銀的密度為r，求鍍層的厚度d（用題中的符號表示）。

 

Answer 1

答案：
解析：

（1）9.64´104C×mol-1  （2）3.0´106  （3）陰極  Ag（4）d= 本題是一道涉及多學科知識的綜合題。解答此題除要有扎實的化學基本功外，還需物理、數學知識的密切配合。 （1）根據題意，得Q=Fan  ①  因F是一個與金屬種類無關的常數，現設電解時，1molAg+得到1mol電子被還原為1mol Ag，即Q=1.60´10-19´6.02´1023=9.64´104(C)，n=1mol，a=1，將上述數據代入①式，得F=9.64´104C/mol。 （2）1kgCu的物質的量==15.6（mol），且Cu2+的a=2，故Q=Fan=9.64´104´2´15.6=3.0´106（C）。 （3）根據電鍍原理，鍍層金屬(Ag)作陽極材料，鍍件（Cu球）作陰極。 （4）由球體公式可得，鍍層銀的體積=p（R+d）3-pR3»4pR2d（因d值很小），其質量=4pR2dr中，故n(Ag)=。因Ag的a=1，所以Q=It=Fan=F×，整理得d=。