水溶液电解和熔盐电解资料PPT精品课件
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电解原理电解食盐水(课件PPT)
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第一章 化学反应与能量转化
(3)阴离子放电顺序：阳极上，阴离子失去电子，阴离子失 电子的能力越强，越先放电。常见阴离子的放电顺序为：
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第一章 化学反应与能量转化
2．电极反应式的书写 (1)确定电极：与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连 的为阴极。 (2)剖析溶液：确定电解质溶液中存在的所有阴、阳离子。 (3)确定放电离子：依据阴、阳离子的放电顺序，确定阴、 阳极上放电离子。 (4)写出电极反应式，并调整得、失电子数相等。
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第一章 化学反应与能量转化
用Pt电极电解足量AgNO3溶液 (1)写出电极反应式： 阴极________________；阳极______________。 (2) 电 解 离 子 方 程 式 ________________________________ ________________________________________。
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第一章 化学反应与能量转化
3．以石墨为电极，电解熔融氯化钠时： (1)与电源负极相连的电极为电解池的________极，与电源 正极相连的电极为电解池的________极。 (2)写出两电极反应式： 阴极：________________________________， 阳极：________________________________。 (3)写出电解反应方程式：________________________。 (4)电解时，Na＋、Cl－如何发生定向移动？ _____________________________________________。
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第一章 化学反应与能量转化
②电极反应
在电极上进行的 电子的转移 。
半反应 ，它可以表示电极上物质变化和
第一章 电解质溶液理论15
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(1－7b）
第一章 电解质溶液理论
1.1分子间的力
3.偶极子和偶极子之间的作用力，主要来自于偶极子的偶极正负之间的
吸引力和排斥力。
偶极子间的相互作用的势能
1.1分子间的力
4.色散力：中性分子或离子具有瞬间的周期变化的偶极距，伴随这种周 期性变化的偶极距有一同步的电场，它使邻近的分子极化，两者异极 相邻，产生净的吸引力，色散力就是在这样的反变作用力下产生的。 特点：近程且有加和性。
Sis
波GT恩is模 型p,n最本N质8A的zi0缺er0i 点2 是1r没2 有考Tr 虑P离子引入对溶(1-15)
His
剂结构的影响。
Gis
T
Gis T
p,n
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8 0 ri
的性质必须直接关系到电化学体系中反应进行。
第一章 电解质溶液理论
第一章 电解质溶液理论
❖ 电解质的分为液体电解质和固体电解质两大类。 ❖ 固体电解质：以离子的在电场下的定向运动作为导电机制的固体。 ❖ 液体电解质：以离子的在电场下的定向运动作为导电机制的液体。
液体电解质可分为
溶液电解质 熔盐电解质
与电导。 ❖ 理论建立的方式：分析电解质溶液与理想溶液的差别，分析溶液中
各种粒子间的相互作用情况。
第一章 电解质溶液理论
第一章 电解质溶液理论
❖ 两大理论的核心是离子云模型。 ❖ 离子云模型是描述溶液中离子存
在状态的一种模型。 ❖ 是分析电解质溶液中存在于各种
电解原理电解食盐水(课件PPT)
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第一章 化学反应与能量转化
4．电解方程式 化学方程式： 2NaCl＋2H2O=通==电==2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，
离子方程式： 2Cl－＋2H2O=通==电==2OH－＋H2↑＋Cl2↑ 。
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第一章 化学反应与能量转化
[开放探究] 2.用石墨棒作电极电解NaCl溶液(含酚酞)时， 阴极附近溶液为什么变红？
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第一章 化学反应与能量转化
用Pt电极电解足量AgNO3溶液 (1)写出电极反应式： 阴极________________；阳极______________。 (2) 电 解 离 子 方 程 式 ________________________________ ________________________________________。
种纯净物(方括号内物质)，能使溶液恢复到原来的成分和浓度的 是(双选)( )
A．AgNO3[AgNO3] C．KCl[KCl] 思路点拨：
B．NaOH[H2O] D．CuSO4[CuO]
分析电极产物 ―确―定→ 减少的元素 ―判―断→ 应加入物质
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第一章 化学反应与能量转化
A．4AgNO3＋2H2O=通==电==4Ag＋O2↑＋4HNO3，脱离反应体
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第一章 化学反应与能量转化
答案： (1)4Ag＋＋4e－―→4Ag 4OH－―→O2↑＋ 2H2O＋4e－
(2)4Ag＋＋2H2O=通==电==4Ag＋O2↑＋4H＋
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第一章 化学反应与能量转化
名师提醒： (1)书写电极反应式时，无论是强电解质电离 出的离子参与电极反应，还是弱电解质电离出的离子参与电极 反应，均以离子符号形式表示，且两极得、失电子数应相等。
水溶液(18张PPT)-精品课件
• 3、Patience is bitter, but its fruit is sweet. (Jean Jacques Rousseau , French thinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。10:516.17.202110:516.17.202110:5110:51:196.17.202110:516.17.2021
交流探究 2
H2O
H＋＋OH－ △H>0
对常温下的纯水进行下列操作：
条件
水的电离平 水的电 溶液 衡移动方向 离程度 中[H+]
溶液中 [OH-]
Kw [H+]、[OH-]浓
度大小关系
加热
正向
增大 增大 增大 增大 [H+]=[OH-]
加HCl 逆向 减小 增大 减小 不变 [H+]>[OH-]
加NaOH 逆向 减小 减小 增大 不变 [H+]<[OH-]
•
15、一年之计，莫如树谷；十年之计 ，莫如 树木； 终身之 计，莫 如树人 。2021年8月2021/8/112021/8/112021/8/118/11/2021
•
16、提出一个问题往往比解决一个更 重要。 因为解 决问题 也许仅 是一个 数学上 或实验 上的技 能而已 ，而提 出新的 问题， 却需要 有创造 性的想 像力， 而且标 志着科 学的真 正进步 。2021/8/112021/8/11August 11, 2021
[H+] ＝ 1×10－13mol·L－。1
二、电解质在水溶液中的存在形态
观察实验并思考
1、 以上电解质溶液的导电能力有所 不同的原因是什么？ 2 、氯化氢、醋酸等电解质在溶于水的 过程中发生了哪些变化？ 3、它们最终以何种形态存在？
电解饱和食盐水PPT课件
第14页/共16页
•4. 实验结束后，将电泳管内胶体液倒掉 ，用蒸馏水多 洗几次，然后倒放在铁架台上。
•5. 实验过程中，随着时间的推移，两电极周围会有许
多小气泡产生，导致电路不畅通，带来误差。此时应该
再关闭两侧的活塞，并停止秒表，关闭电源，取出两个
电极，再加入一些辅助液，放入铂电极，重复以上步骤。
Байду номын сангаас
电解条件： 有自由移动的离子
阴，阳离子的来源：电解质在水溶液中电离出来的 电离： 电解质在溶于水或受热熔化时离解成自由移动的离子的过程
第2页/共16页
电解池
正 阳
Cl- ， OH-
负 电流：a——c——d—— b电子流：c——a——b——d
Na+, H+ , OH-, Cl-
阴
NaCI= Na+ + Cl-
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实验步骤
（一）Fe(OH)3溶胶的制备
•1 ． 水 解 法 制 备 Fe(OH)3溶 胶 ： 在 250ml 烧 杯 中加入50ml蒸馏水，加热至沸，慢慢地滴入 1mol/LFeCl3溶液，并不断搅拌，至得到红棕 色的Fe(OH)3溶胶。
第12页/共16页
（二）电泳
加入2g尿素，搅拌，加进U 形管，至两臂各留下4cm， 再小心滴入0.01mol/L硝酸 溶液，至两臂剩下1cm，插 入电极。
第13页/共16页
实验注意事项
•1. 胶体制备时，取150ml 水，1mol/LFeCl3慢慢 滴加并不停搅拌，加完后再沸腾5min即可。 •2. 刚制备的胶体冷却时 ，反应要逆向进行 ，故 必 须渗析。在烧杯内加蒸馏水大约300ml，保持温度 在60～70C进行热渗析。 •3. 电泳管加入胶体液后不要有气泡，若有气泡要挤 压乳胶管使之被赶走。电泳管在加胶体液之前要用 蒸馏水洗几次，再用辅助液或胶体液润洗一次，保 证电泳管洁净无其它杂质。加入的胶体液稍高于两 侧的活塞，关闭活塞，将活塞上方多余的胶体液设 法倒掉，再放入辅助液，插入铂电极。
•4. 实验结束后，将电泳管内胶体液倒掉 ，用蒸馏水多 洗几次，然后倒放在铁架台上。
•5. 实验过程中，随着时间的推移，两电极周围会有许
多小气泡产生，导致电路不畅通，带来误差。此时应该
再关闭两侧的活塞，并停止秒表，关闭电源，取出两个
电极，再加入一些辅助液，放入铂电极，重复以上步骤。
Байду номын сангаас
电解条件： 有自由移动的离子
阴，阳离子的来源：电解质在水溶液中电离出来的 电离： 电解质在溶于水或受热熔化时离解成自由移动的离子的过程
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电解池
正 阳
Cl- ， OH-
负 电流：a——c——d—— b电子流：c——a——b——d
Na+, H+ , OH-, Cl-
阴
NaCI= Na+ + Cl-
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实验步骤
（一）Fe(OH)3溶胶的制备
•1 ． 水 解 法 制 备 Fe(OH)3溶 胶 ： 在 250ml 烧 杯 中加入50ml蒸馏水，加热至沸，慢慢地滴入 1mol/LFeCl3溶液，并不断搅拌，至得到红棕 色的Fe(OH)3溶胶。
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（二）电泳
加入2g尿素，搅拌，加进U 形管，至两臂各留下4cm， 再小心滴入0.01mol/L硝酸 溶液，至两臂剩下1cm，插 入电极。
第13页/共16页
实验注意事项
•1. 胶体制备时，取150ml 水，1mol/LFeCl3慢慢 滴加并不停搅拌，加完后再沸腾5min即可。 •2. 刚制备的胶体冷却时 ，反应要逆向进行 ，故 必 须渗析。在烧杯内加蒸馏水大约300ml，保持温度 在60～70C进行热渗析。 •3. 电泳管加入胶体液后不要有气泡，若有气泡要挤 压乳胶管使之被赶走。电泳管在加胶体液之前要用 蒸馏水洗几次，再用辅助液或胶体液润洗一次，保 证电泳管洁净无其它杂质。加入的胶体液稍高于两 侧的活塞，关闭活塞，将活塞上方多余的胶体液设 法倒掉，再放入辅助液，插入铂电极。
人教版《电解原理》优秀课件PPT1
下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b电极附近溶液呈红色。
如果想在铁制品表面镀上铜，该如何设计实验？
铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子
如果想在铁制品表面镀上铜，该如何设计实验？
练习1.关于电解氯化钠水溶液(铁作阴极、石墨作阳极)， 下列叙述正确的是( B )
A.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色 B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕黄色 C.电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠 D.电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分 搅拌后溶液呈中性
总反应： 阴极有无色气体产生，阴极端溶液变红，阳极产生的黄绿色气体能使淀粉—KI溶液变蓝。
电极材料（阴、阳极）：
生成次氯酸钠的反应： 锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子
也避免Cl2和NaOH反应从而影响NaOH的产量。
向电解后的溶液中加入酚酞的现象： 加入冰晶石Na3AlF6的作用？
对于冶炼Na、Ca、Mg、Al这样的活泼金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法。
属镀在铁制品表面可以达到保护铁制品的目的。 在火箭插销的金属片上镀金，可以确保其具有良好的接触
状态与导电性能。
2.电镀：
①电极：
阳极：镀层金属 阴极：待镀金属制品（即镀件）
②电镀液：
含有镀层金属离子的电解质溶液
实际电镀时，为了得到均匀、光洁、致密的镀层，往往需要 在电镀液中加入各种助剂。
【思考】 如果想在铁制品表面镀上锌，该如何设计实验？
4. 电冶金
金属冶炼： 使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。
原理： Mn+ + ne- = M
由于电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解法是冶炼 金属的一种重要方法。对于冶炼Na、Ca、Mg、Al这样的 活泼金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法。
水溶液电解和熔盐电解资料课件
电解池的设计要点
选择适当的电解液
根据所需的电解反应，选择适合的电解液。
确定电极材料
电极材料的性质会影响电解效率，因此需要 选择合适的电极材料。
优化电流密度
电流密度过高或过低都会影响电解效率，因 此需要优化电流密度。
考虑温度和压力条件
温度和压力的变化可能会影响电解反应的进 行，因此需要考虑这些因素。
01
02
避免接触熔盐和其他危 险物质，防止烫伤和中 毒。
03
04
操作时必须穿戴防护用 品，如防护服、手套、 口罩等。
注意通风排气，防止气液电解与熔盐电解的比较
工艺特点的比较
水溶液电解
1
2
以水溶液为电解质，通过电解作用将水溶液中的 金属离子还原成金属态。
3
应用领域的比较
水溶液电解
01
02
广泛应用于金属冶炼、电池制造等领域。
例如，电解铜、电解铝等。
03
04
熔盐电解
主要应用于高温熔盐体系下的金属冶炼过 程。
05
06
例如，用于生产钠、钾、锂等轻金属。
优缺点的比较
水溶液电解
优点：工艺成熟，操作简便 ，适用于多种金属的冶炼和
电池制造。
缺点：能量密度较低，电解 过程中需要大量冷却水。
阳极和阴极
02
阳极是连接电源正极的电极，而阴极是连接电源负极的电极。
导线和电解液
03
导线连接电源和电极，而电解液则作为反应的媒介。
电解池的工作原理
电化学反应
在电解池中，电流通过电解液，在阳极和阴极上发生氧化还原反 应。
离子传输
在电流的作用下，电解液中的离子会向阳极和阴极迁移。
产物生成
第五章 熔盐电解
3、电导率
• 4、粘度（1~10×10-3Pa.s） • 粘度与电导率如下近似关系 k 常数
k 1.8 ~ 2.8, 取决于电解质与温度。 • 5、表面张力
• 熔融电解质在电极表面的润湿性，对熔盐电解时 的两大特殊现象，即金属的溶解和阳极效应都有 很大影响。气-液-固三相界面上的润湿角（又称 接触角）θ ，是由杨氏方程决定的，即
4.3.2 室温电解铝
• 室温离子液体是由特定的阳离子和阴离子组成在室温或近 于室温下呈液态的离子化合物，又称室温熔盐。 • 在这种液体中只存在离子，没有中性分子。我们通常所知 的离子化合物在室温下一般都是固体，强大的离子键使阴、 阳离子在晶格上只能作振动，不能转动或平动，阴阳离子 之间的作用(即离子键)较强，一般具有较高的熔、沸点和 硬度如:NaCI，阴阳离子半径相似，在晶体中做最有效的紧 密堆积，每个离子只能在晶格点阵中做振动或有限的摆动， 熔点为1074.15K，由此看来离子液体通常应该在高温下存 在。
cos
g/s
e/s
e/ g
式中，
g/s
— 气相与固相的表面张力 — 熔融电解质与固相的表 面张力 — 熔融电解质与气相的表 面张力
e/s
e/g
当 g / s e / s 时，表示熔融电解质在 电极表面润湿良好； 当 g / s e / s 时，表示熔融电解质在 电极表面不润湿。
• 影响金属溶解的因素很多，应视金属和熔盐的性 质而定，一般来说，存在以下规律： • （1）温度上升时，金属溶解增加； • （2）同一金属在卤化物中的溶解度按氟化物、氯 化物、溴化物、碘化物的顺序增加； • （3）对于同一族金属，随着原子半径增加，溶解 度提高； • （4）当金属和熔盐的界面张力增加时，金属的溶 解度较小； • （5）在熔盐中加入电位更负的局外阳离子可减小 金属的溶解度。
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六 Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
水溶液中可能 氰化物溶液中可以电沉
电沉积出来
积出来
2021/3/1
4
金属电沉积
法拉第定律
1、通电与电解质溶液后，在电极上发生化学反应的物 质的量与通入电量成正比；
2、若将几个相同的电解池串联，通入一定电量，在各 个电解池的同号电极上发生反应的物质的量等同，电极 上析出的物质的质量与其摩尔质量成正比。
板框压滤机式电解槽
2021/3/1
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金属电沉积
金属电沉积装置
电极材料的选用，首先要考虑电极不应被电解液及电解
产物所腐蚀，不污染产物。阳极为提纯金属的粗制品， 根据电解条件做成适当大小和形状。
不溶性阳极材料及其使用条件
阳极材料
使用环境
最大电流密度 /(A/cm2)
备注
铂
酸性、碱性
100
石墨
酸性、碱性 酸性、中性
金属离子还原可能性规律
ⅠA ⅡA ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
三 Na Mg
Al Si P S Cl Ar
四 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
五 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pb Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
2021/3/1
8
金属电沉积
电解液的组成及浓度 电金流属密电度沉积 的影响因素 温度
2021/3/1
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金属电沉积
电解液组成及浓度
➢含有一定浓度的欲得金属的离子且性质稳定 ➢电导性能好 ➢具有适于在阴极析出金属的pH值 ➢能出现金属收率好的电沉积状态 ➢尽可能少地产生有毒和有害气体
2021/3/1
6
金属电沉积
金属的电沉积步骤：
1.金属离子向电极表面的传质步骤； 2.金属离子在电极表面去水化、吸附等表面转化步骤； 3.金属离子在电极表面得到电子还原生成金属原子的电 化学反应步骤；
2021/3/1
7
金属电沉积
金属的电沉积步骤：
4.金属原子结晶形成金属晶体的新相生产步骤； 5.金属原子向金属固体内部扩散的固相扩散步骤； 6.比较复杂的反应产物，在电极表面还可能进行分解、 复合、歧化、脱附等后续表面转化步骤。
水溶液电解和 熔盐电解
材料工程 杨浩田
160
2021/3/1
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金属电沉积
水溶液中金属的电沉积：通过水溶液电解法，金属离子 在电流的作用下在阴极还原并沉积为金属的过程。 金属电沉积的原料供给方法可分为两类： 1、用粗金属为原料作阳极进行电解，在阴极获得纯金 属的电解提纯法。 2、以金属化合物为原料，以不溶性阳极进行电解的电 解提纯法。
可将阴极制成直径10cm-20cm的圆筒状曲面，用削刮器 搜刮捕集金属粉末。
2021/3/1
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金属电沉积
金属电沉积装置
电解有时必须将阳极和阴极用隔膜隔开，选用隔膜的要 求：不被电解液所侵蚀，有适当的孔隙度、厚度、透过 系数、电阻以及ζ电位，有适当的机械强度等性能。
工业上常用的隔膜材料及使用条件
电解用隔膜材料 石棉板 烧磁板 合成高分子材料 棉布 耐腐蚀条件 中性碱性 酸性中性 酸性中性碱性 中性
2021/3/1
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金属电沉积
温度
温度的影响不尽相同，因为提升温度的同时可能产生对 立影响。
如提高温度有利于阴极的扩散并使电沉积均匀，但同时 也有利于加快成核速率使沉积粗糙。 此如带果来氢的的影超响电也压比降较低突，出使。得提高温度时易使H2溢出，由
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金属电沉积
金属电沉积装置：由阳极、阴极和隔膜构成的电解槽。
2021/3/1
2
金属电沉积
金属电沉积的目的：
➢获得在市场上难以得到的特殊金属 ➢获得比市售品更高纯度的金属 ➢制备粉状或其他具有特别形状和性能的金属 ➢由实验室和其他废物中回收金属 ➢对工业水法冶金进行基础研究
2021/3/1
3
金属电沉积
金属离子在阴极电沉积可能性
金属离子在阴极电沉积的次序决定于金属离子的活度、 溶液pH值、金属离子在溶液中存在的形态、析出金属的 形态以及溶剂种类、溶液成分等多种因素。
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金属电沉积
电解液组成及浓度
电解液中加入少量的有机质添加剂如糖、樟脑，明胶等 可使沉积物晶态由粗晶粒变细晶粒，同时使金属表面光 滑。
这可能是由于添加剂被晶体表面吸附并覆盖住晶体，抑 制晶核生长而促进新晶核的生成，导致细晶粒沉积。
2021/3/1
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金属电沉积
电解液组成及浓度
当简单的金属盐溶液电解时，往往得不到理想的沉积物。 加入络合剂可改善沉积物的状态。
10 5
在F中受侵蚀 少量被侵蚀
铅银（%）合金 酸性、中性
8
镍
碱性
20
铜
碱性
10
较镍易受侵蚀
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金属电沉积
金属电沉积装置
阴极一般要使用其面积比阳极面积大一圈的电极。
如果沉积金属状态致密且光滑，可用平板阴极，当其沉 积到一定厚度后，将其剥下。
如沉积物为粗糙、树枝状、针状、粉状或海绵状时，可 在电解过程中连续或间歇地刮下，或连续地加以敲击振 动，使沉积物落于下方。
2021/3/1
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金属电沉积
法拉第定律
通过电量为Q时，电沉积出该金属的物质的量为：
n = Q/zF 所沉积出该金属的质量为：
m = QM/zF
式中z是出现在电极反应式中的电子计量系数；F为法拉
第常数，表示1mol质子的电荷，F M为析出l-1；
2021/3/1
无光如法滑从黏。Ag附NO。3溶当液加电入解CNA-，g时用，A沉g(C积N)物2电由解大时晶，体沉组积成物，坚经固常
因此，电解Au、Cu、Zn、Cd等均用含氰电解液，其他金 属沉积物往往也加入配合物改进沉积物的状态。
2021/3/1
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金属电沉积
电流密度
电流密度低时，离子放电速度慢，晶核生长有充分的时 间，而不去形成新核。当电解液浓度大、温度高时，能 生成大的晶状沉淀物。 电流密度较高时，电解析出速度加快，晶体来不及排列 生长，促进核的生成，从而生成微晶，沉淀物是十分细 的晶粒或粉末状。 电流密度很高时，晶体多半趋于金属离子密集那边生长， 晶在体极呈板树上枝形状成或斑团点粒，状并。且同由时于p，H高值电局流部密增度高导而致沉H淀2析出出氢， 氧化物或碱式盐。