铜电镀

铜电镀把硫酸铜的电解变成有用的东西，在物件上镀一层薄而均匀的铜，靠的是有意地选择电极。在中五氧化还原平衡一章里，它把选择性放电与溶解的阳极用到真实目的上：装饰与防腐。

请按方法操作，再用试卷三部分来陈述考官想要的变量与操作性定义。

目的

用硫酸铜溶液与铜阳极给金属物件镀铜，并把阴极与阳极处的反应解释为氧化还原过程。

仪器与材料

• 烧杯或电解池
• 一件要电镀的干净金属物件，例如铁钥匙或铁匙
• 一片铜（阳极）
• 电池或直流电源、电流计、开关与连接导线
• 硫酸铜溶液
• 砂纸与用于冲洗的水
• 安全护目镜

步骤

1. 用砂纸清洁金属物件并冲洗，以除去油脂与任何氧化层。
2. 把硫酸铜溶液倒入烧杯。
3. 把物件接到电源的负极，使它成为阴极。
4. 把铜片接到正极，使它成为阳极。
5. 把物件与铜片放入溶液中，保持分开、不相碰。
6. 合上开关，通以又小又稳的电流数分钟。
7. 断开开关，取出物件，用水冲洗并轻轻擦干。
8. 检查物件的表面与铜阳极。

预期观察

• 在阴极处，一层红棕色的铜均匀地沉积在物件表面。
• 铜阳极随着溶解逐渐变薄。
• 硫酸铜溶液的蓝色自始至终大致保持不变。

请描述镀层与阳极的变化；不要编造沉积的铜的质量或电镀的时间。

推断与结论

在电镀中，物件被接成阴极。溶液中的铜(II)离子移向它，获得电子被还原成铜原子，在物件上堆成均匀的一层。

在阳极，铜片被氧化并溶解，把铜(II)离子以在阴极沉积的相同速度释入溶液。因为阳极补回了被用掉的铜离子，溶液的浓度、及其蓝色，保持不变。

还原在阴极进行、氧化在阳极进行，所以电镀是一个氧化还原过程。要得到光滑、附着良好的镀层，需要干净的表面与又小又稳的电流。

电镀用来改善外观、并保护较便宜的金属不受腐蚀。

科学过程技能（试卷三风格）

• 假设。 「当金属物件在硫酸铜溶液中被接成阴极、配上铜阳极时，它会镀上一层铜。」要陈述一个可检验的关系。
• 变量。 操纵变量可以是电流通过的时间（或电流的大小）；反应变量是物件上沉积的铜的质量或厚度；固定变量是溶液的浓度与体积、电流（若改变时间）、物件的表面积与电极之间的距离。
• 列表与作图。 记录几个时间下电镀前后物件的质量，然后把沉积的铜的质量对时间作图；一条过原点的直线将显示质量随时间稳定增加。
• 作出推断。 从铜只在接到负极的电极上堆积，推断铜沉积在发生还原之处，即阴极。
• 操作性定义。 「电镀是通过把物件接成某金属盐溶液中的阴极、从而在物件上镀上该金属，这里由铜沉积在物件上所显示。」

安全须知

• 佩戴安全护目镜，因为硫酸铜溶液具刺激性，溅入眼睛会造成伤害。
• 只使用低压直流电源并保持双手干燥，以免触电。
• 小心使用砂纸并远离他人，以免碎屑进入眼睛。
• 把用过的溶液倒入贴有标签的废液容器，因为它含有对环境有害的铜离子。

常见错误

• 没有先清洁物件，使油脂或氧化物造成斑驳、附着不牢的镀层。
• 误把物件接到正极，使它变成阳极、镀不上铜。
• 使用太大的电流，得到粗糙、易剥落的沉积物，而不是光滑的一层。
• 让物件与阳极相碰，使电解池短路。
• 取出物件后不冲洗，使它带着溶液的污渍风干，而非干净的铜面。

我们如何协助

在我们以英文授课的在线一对一 SPM化学课里，老师会把电镀的每一步都扣回它所遵循的半反应式，让你能解释物件为何必须是阴极、蓝色为何不会变淡。学费由每小时 RM50 起，并提供一节收费的一小时试课，让你先看看方法怎样讲授再报读。

因为电镀正是直接建立在你之前在 SPM化学 里学到的硫酸铜电解之上，在这里把电极的角色掌握好，会让理论与试卷三的应用都变得直截了当。