Question

［化学—选修2：化学与技术］（15分）化学镀是指使用合适的还原剂，使镀液中的金属离子还原成金属而沉积在镀件表面上的一种镀覆工艺。化学镀广泛用作金属、塑料、玻璃、陶瓷等许多材料的装饰和防护。在ABS工程塑料表面进行化学镀镍的流程如下：

回答下列问题：

（1）化学镀与电镀比较，优点之一是_________。

（2）镀件表面用热碱液清洗的作用是_________，镀件表面粗化的目的是增强亲水性及_________。

（3）镀件浸入AgNO₃溶液后，镀件表面吸附的SnCl₂将AgNO₃还原生成有催化活性的金属银，反应的化学方程式是_________。

（4）镀镍时，镀液中的Ni²⁺与H₂PO₂^-在催化表面上反应沉积镍，同时生成中强酸H₃PO₃及与金属镍物质的量相等的氢气，该反应的离子方程式是_________。

（5）化学镀某种金属时，反应时间与镀层厚度的实验数据记录如下表所示：

由此推断，镀层厚度y与反应时间t的关系式为_________；欲使镀层厚度为6anm，需要的反应时间为_________。

（6）化学镀镍废液中含有Ni²⁺等污染物，需转化为沉淀除去。已知25℃，Ksp[Ni(OH)₂]=2.0×10^-15。若加入碱后使废液的pH=10，则处理后的废液中镍元素的含量为_________mg·L^-1。

Answer

（1）不需通电（或操作简单或镀层厚度、质量均一等）

（2）除去镀层表面油污；增大接触面积

（3）SnCl2+4AgNO3=4Ag+ SnCl4+Sn(NO3)4

（4）Ni2++2H2PO2-+2H2O=Ni+H2+2H3PO3

（5）y=at1/2；36s

（6）1.18×10-2

【解析】

试题分析：（1）化学镀工艺中不需外电源，而电镀需要电源；且化学镀操作简单；

（2）碱与油脂发生水解反应，洗去油污，所以镀件表面用热碱溶液清洗的目的是除去表面的油污；镀件表面粗化，可以增大与反应物的接触面积，加快反应速率；

（3）SnCl2与硝酸银发生氧化还原反应，生成单质银，说明硝酸银作氧化剂，则SnCl4被氧化为+4价Sn，化学方程式是SnCl2+4AgNO3=4Ag+ SnCl4+Sn(NO3)4;

（4）根据题意，镀镍时，镀液中的Ni2+与H2PO2-在催化表面上反应沉积镍，同时生成中强酸H3PO3、金属镍、及与Ni物质的量相等的氢气，离子方程式是Ni2++2H2PO2-+2H2O=Ni+H2+2H3PO3

（5）从表中数据分析，镀层厚度系数的平方与时间相同，所以y=at1/2；若y=6anm，则t=36s；

（6）加入碱后废液的pH=10，则氢氧根离子的浓度为10-4mol/L，根据Ni(OH)2的溶度积可知，镍离子的浓度为2.0×10-15/(10-4)2=2.0×10-7mol/L，则1L溶液中镍元素的质量是2.0×10-7mol/L×59g/mol=1.18×10-2mg。

考点：考查工业流程的分析与判断，化学方程式的书写，溶度积的计算