電解氯化銅時金屬銅在陰極不同部位析出的原因

文章編號：1005－6629(2007)08－0006－01中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：C

新教材人教版選修4《化學反應原理》設計了如下圖1所示的裝置電解CuCl₂溶液。

按其要求，筆者用石墨棒（用一號干電池的炭棒代替）、1 mol/L的CuCl₂溶液、內徑約1.5 cm的U型管、安培表、學生電源及若干導線連接好裝置。在4 V電壓下，電流強度約0.1 A，通電約2 min后，未見陰極有紅色物質（金屬銅）析出，約10 min后陰極石墨棒的底面才出現一薄層的紅色物質，其浸入溶液的其它部位（即側面）卻未見金屬銅析出。

筆者又嘗試用圖2所示的裝置進行實驗，使2個電極距離約為2.5 cm，4 V電壓下電流強度約0.43 A，通電僅約10 s后，陰極石墨棒面對陽極的一側出現一層明顯的紅色物質，1 min后，陰極石墨棒幾乎被紅色物質覆蓋，但背面附著的銅層明顯較薄。

為什么在上述兩種條件下，紅色物質銅的析出部位明顯不同呢？筆者通過實驗及查閱有關資料，對上述實驗現象解釋如下：

如圖3所示，在外加電場E的作用下，圖1中陰極石墨棒中的電子定向地自上而下運動到底面，主要不會游離到石墨棒的側面，所以Cu^2＋容易在底面得到電子，而不易在側面析出，這就是我們看到銅在石墨棒下底面析出的原因。

同理，如圖4所示，在外加電場E的作用下，圖2中陰極石墨棒中的電子主要定向地運動到石墨棒的右側面，所以Cu^2＋容易在側面得到電子，這就是我們看到銅在石墨棒右側面析出的原因。另外，電解時陰、陽兩極相距越近，通過的電流強度就越大，所以上述陰極越靠近陽極，就會越快越多地析出銅。