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电镀锌时为何Zn2+比H+容易获得电子?

来源:未知作者:陈艳丽 点击:所属专题: 电镀
高中化学课本主要内容是:以ZnCl 2 为电镀液,在铁制品上镀一层锌.学生在学习这部分内容时常常提问:在阴极,为什么Zn 2+ 比H + 容易获得电子?课本指出:在电镀所控制的条件下,电镀液中H + 一般不起反应.由于受中学教材的限制,课本对电镀所控制的条件究竟是什么以及为

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高中化学课本主要内容是:以ZnCl2为电镀液,在铁制品上镀一层锌.学生在学习这部分内容时常常提问:在阴极,为什么Zn2+比H+容易获得电子?课本指出:在电镀所控制的条件下,电镀液中H+一般不起反应.由于受中学教材的限制,课本对电镀所控制的条件究竟是什么以及为什么H+一般不起反应没有深入、具体地说明.现就此问题进行探讨,以求明确,供教学参考.

中学生常常根据金属活动性顺序判断阳离子得电子的顺序.事实上,阳离子得电子顺序,不仅仅由金属活动性决定,同时还受离子浓度、电流密度和电极材料等因素的影响.

一、离子浓度的影响

金属活动性顺序是在标准状态(25℃,1.013×105Pa,金属离子浓度为1mol·L-1)时,金属在水溶液中失去电子生成简单离子的能力大小的顺序.可是在通常情况下,电镀并不都是按标准状态进行的.上述电镀液最简单的配方,是在20~30%ZnCl2溶液加几滴盐酸(防止ZnCl2水解).若实验时使用25%的ZnCl2电镀液,控制其pH=5.5,经计算得[Zn2+]=2.24mol·L-1,[H+]=3.16×10-6mol·L-1.有关标准电极电位

电镀锌时为何Zn2+比H+容易获得电子?

电镀锌时为何Zn2+比H+容易获得电子?

当P(H2)=1.013×105Pa时

电镀锌时为何Zn2+比H+容易获得电子?

电镀锌时为何Zn2+比H+容易获得电子?电镀锌时为何Zn2+比H+容易获得电子?

不能说明Zn2+比H+容易获得电子这一实验事实.

二、电流密度和电极材料的影响

在电解过程中,由于电流的通过,阴、阳两极的电极电位发生了某种改变,这种现象叫做极化.极化使阴极和阳极产生了超电势,超电势跟电流密度、电极材料、温度以及析出物质的性质、状态等多种因素有关.一般说来,析出金属的超电势较小,而析出气体(特别是氢、氧)的超电势较大.常温下进行上述电镀实验时,一般控制电流密度不超过100~200A·m-2.若电流密度控制为100A·m-2,则氢在作为阴极的铁镀件表面析出时的超电势为0.56V,此时:

电镀锌时为何Zn2+比H+容易获得电子?

当在铁表面镀上一层锌后,析出氢的超电势更大,为0.75V,则

电镀锌时为何Zn2+比H+容易获得电子?

而锌在阴极析出的超电势很小,可忽略不计,因此,

电镀锌时为何Zn2+比H+容易获得电子?

电镀锌时为何Zn2+比H+容易获得电子?

综上所述,在考虑了离子浓度、电流密度和电极材料等因素的影响后,课本中指出的电镀所控制的条件就清楚了,此时自然就得出Zn2+比H+容易获得电子的结论.

需要指出的是:若电镀条件控制不当,如外加电压过高、电镀液浓度较小以及酸度太大等,则H+获得电子的能力就会接近甚至大于Zn2+,显然,这对电镀锌是不利的.

(责任编辑:化学自习室)
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