化学自习室移动版

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[Zn^2＋]=2.24mol·L^－1，[H^＋]=3.16×10^－6mol·L^－1．有关标准电极电位如

当p(H₂)=1.013×10⁵Pa时

不能说明Zn^2＋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：

当在铁表面镀上一层锌后，析出氢的超电势更大，为0.75V，则

而锌在阴极析出的超电势很小，可忽略不计，因此，

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Zn^2＋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Zn^2＋，显然，这对电镀锌是不利的．