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，电极所通过的电荷量Q正比于金属的物质的量n和金属离子化合价a的乘积，Q=F·na，其中F是一恒量，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=6.023×10²³ mol^-1，电子电荷量e=1.6×10^-19 C,Cu的摩尔质量：64×10^-3 kg·mol^-1）。

（1）试求出法拉第常数F（电荷量以库仑为单位，保留三位有效数字）。

（2）如果电解硫酸铜溶液获得1 kg的金属铜，通过电解槽的电荷量是多少？

（3）用电镀的方法在半径为R的铜球表面均匀地镀上很薄的银层，在电镀槽中铜球是阳极还是阴极？另一电极是什么材料？若电流为I，通电时间为t，银的相对原子质量为A，金属银的密度为ρ，求镀层的厚度d。

Answer 1

(1)F=9.64×10⁴ C·mol^-1

（2）Q=3.0×10⁶ C

（3）阴极；银；d=

解析:

（1）由题意可知F=，其中na乘积为转移的电子的物质的量，所以法拉第常数F的含义是1 mol电子的电荷量，即F=N_A×e，代入数据可得

F=N_A×e=1.60×10^-19C×6.023×10²³ mol^-1=9.64×104 C·mol^-1。

（2）1 kg 铜的物质的量n==15.6 mol，铜离子a=2,则电荷量Q=Fna=9.64×10⁴ C·mol^-1×15.6 mol×2=3.0×10⁶ C。

（3）由电解原理可知：待镀金属作阴极，镀层金属作阳极。确定铜球是阴极，阳极材料是银。由电解定律可得出通过的电荷量Q=Fna，其中a=1,析出银的物质的量n=；

则可推知厚度d=。