Question

由實(shí)驗(yàn)得知用電解法將電解液中的金屬離子還原為金屬單質(zhì)時(shí)，電極所通過的電荷量Q正比于金屬的物質(zhì)的量n和金屬離子化合價(jià)a的乘積，Q=F·na，其中F是一恒量，稱為法拉第常數(shù)，它與金屬的種類無關(guān)（阿伏加德羅常數(shù)N_A=6.023×10²³ mol^-1，電子電荷量e=1.6×10^-19 C,Cu的摩爾質(zhì)量：64×10^-3 kg·mol^-1）。
（1）試求出法拉第常數(shù)F（電荷量以庫侖為單位，保留三位有效數(shù)字）。
（2）如果電解硫酸銅溶液獲得1 kg的金屬銅，通過電解槽的電荷量是多少？
（3）用電鍍的方法在半徑為R的銅球表面均勻地鍍上很薄的銀層，在電鍍槽中銅球是陽極還是陰極？另一電極是什么材料？若電流為I，通電時(shí)間為t，銀的相對(duì)原子質(zhì)量為A，金屬銀的密度為ρ，求鍍層的厚度d。

Answer 1

(1)F=9.64×10⁴ C·mol^-1
（2）Q=3.0×10⁶ C
（3）陰極；銀；d=

（1）由題意可知F=，其中na乘積為轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量，所以法拉第常數(shù)F的含義是1 mol電子的電荷量，即F=N_A×e，代入數(shù)據(jù)可得
F=N_A×e=1.60×10^-19C×6.023×10²³ mol^-1=9.64×104 C·mol^-1。
（2）1 kg銅的物質(zhì)的量n=="15.6" mol，銅離子a=2,則電荷量Q=Fna=9.64×10⁴ C·mol^-1×15.6 mol×2=3.0×10⁶ C。
（3）由電解原理可知：待鍍金屬作陰極，鍍層金屬作陽極。確定銅球是陰極，陽極材料是銀。由電解定律可得出通過的電荷量Q=Fna，其中a=1,析出銀的物質(zhì)的量n=；
則可推知厚度d=。