題目性質：自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題，非真題原文，未取自任何題庫、教輔或試卷；解析與採分點為教研整理，非官方評分標準。
一、考點定位與做題順序
兩類裝置共用一條口訣：陽極接電源正極（氧化、溶解），陰極接電源負極（還原、沉積）；鍍層金屬或待精煉金屬作陽極，鍍件或純銅薄片作陰極，電解質含目標金屬離子。
最容易丟分的是雜質去向：比主體金屬活潑的雜質先溶解成離子留在溶液裡但不析出，不如主體活潑的（如 Ag、Au）不溶解、沉到槽底成為陽極泥。這條必須單獨寫，不能只答電極式。下面兩題均為自編題，數值自擬。
二、題目呈現
題1 電解精煉銅（自編）
以含 Zn、Fe、Ag 雜質的粗銅作陽極，純銅薄片作陰極，CuSO₄ 溶液作電解液進行精煉。通電一段時間後，陰極質量增加 12.8 g（Cu 取 64，Zn 取 65，Fe 取 56）。
(1) 寫出陽極（主要反應）與陰極的電極反應式；
(2) 說明 Zn、Fe、Ag 三種雜質各自的去向，並指出溶液中 Cu²⁺ 濃度如何變化；
(3) 計算外電路轉移電子的物質的量，並說明陽極減少的質量與陰極增加的質量是否相等；若粗銅中 Zn、Fe 各溶解 0.10 mol，求陽極實際減重。
題2 鐵件鍍銅（自編）
在鐵製鑰匙表面鍍銅：以銅板作陽極、鑰匙作陰極、CuSO₄ 溶液作電解液。通電後鑰匙增重 3.20 g。
(1) 寫出兩極反應式與電解總反應；
(2) 說明電解液中 Cu²⁺ 濃度與溶液 pH 的變化，並解釋為什麼電鍍過程中鍍液組成基本穩定；
(3) 若改用惰性電極（石墨）作陽極，其餘條件不變，寫出此時的陽極反應，並說明 Cu²⁺ 濃度、pH 與鍍層質量會怎樣變化。
三、分步解析
題1 (1) 陽極（粗銅，主要反應）：Cu − 2e⁻ = Cu²⁺（氧化、溶解）；同時比 Cu 活潑的 Zn、Fe 也會失電子：Zn − 2e⁻ = Zn²⁺、Fe − 2e⁻ = Fe²⁺。陰極（純銅片）：Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu（還原、析出）。注意陰極只有 Cu²⁺ 析出——溶液中雖有 Zn²⁺、Fe²⁺，但其氧化性弱於 Cu²⁺，在控制電位下不放電。
題1 (2) Zn、Fe：比 Cu 活潑，先在陽極溶解為 Zn²⁺、Fe²⁺ 進入溶液，留在電解液中不在陰極析出（逐漸積累，需定期淨化）。Ag：不如 Cu 活潑，不失電子、不溶解，隨陽極銅的溶解而脫落，沉積槽底形成陽極泥（可從中回收貴金屬）。Cu²⁺ 濃度：陽極每溶解 1 mol Cu 生成 1 mol Cu²⁺，陰極每析出 1 mol Cu 消耗 1 mol Cu²⁺；但因部分電流用於溶解 Zn、Fe（它們不補充 Cu²⁺），而陰極消耗的 Cu²⁺ 全靠銅溶解補充，故 Cu²⁺ 濃度會略有下降。這是精煉與電鍍的重要差別，答題要寫出「略降」及原因。
題1 (3) 陰極析出 Cu：n(Cu) = 12.8/64 = 0.20 mol，每 mol Cu 需 2 mol e⁻，故 n(e⁻) = 0.40 mol。若陽極只溶解 Cu，則溶解 0.20 mol、減重 12.8 g，與陰極增重相等；但實際上陽極還溶解了 Zn、Fe，且 Ag 以陽極泥形式脫落（也計入陽極減重卻不提供電子給 Cu²⁺ 的對應析出），故 陽極減重 ≠ 陰極增重，一般陽極減重更大。
定量：設陽極溶解 Cu 為 x mol，Zn 0.10 mol、Fe 0.10 mol。電子守恆：2x + 2×0.10 + 2×0.10 = 0.40 → 2x = 0.20 → x = 0.10 mol，即 Cu 溶解 0.10 mol = 6.4 g。陽極減重 = 6.4 + 0.10×65 + 0.10×56 = 6.4 + 6.5 + 5.6 = 18.5 g（不含陽極泥脫落部分；若計入 Ag 脫落，減重更大）。陰極增重 12.8 g，二者差 5.7 g，正是雜質溶解與脫落所致 ✓。回驗：陽極提供的電子 2×0.10 + 0.20 + 0.20 = 0.40 mol = 陰極消耗 0.40 mol ✓。
題2 (1) 陽極（銅板）：Cu − 2e⁻ = Cu²⁺；陰極（鑰匙）：Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu。總反應可寫為 Cu(陽極) = Cu(陰極)（銅從陽極轉移到鍍件，電解質整體不參與淨反應）。n(Cu) = 3.20/64 = 0.050 mol，n(e⁻) = 0.10 mol。
題2 (2) Cu²⁺ 濃度基本不變：陽極每溶解 1 mol Cu 補充 1 mol Cu²⁺，陰極析出 1 mol Cu 消耗 1 mol Cu²⁺，生成與消耗速率相等。pH 基本不變：兩極反應都不涉及 H⁺ 或 OH⁻，水不參與電極反應。鍍液組成基本穩定的原因正是「陽極用鍍層金屬本身（可溶性陽極）」——它持續把消耗掉的金屬離子補回去；這也是電鍍選用可溶性陽極而非惰性陽極的工程理由。
題2 (3) 改用石墨惰性陽極後，陽極不再是銅溶解，而是水電離出的 OH⁻（或水）失電子析氧：2H₂O − 4e⁻ = O₂↑ + 4H⁺（或 4OH⁻ − 4e⁻ = O₂↑ + 2H₂O）。陰極仍是 Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu。總反應：2Cu²⁺ + 2H₂O = 2Cu + O₂↑ + 4H⁺。故：Cu²⁺ 濃度下降（只消耗不補充）、pH 下降（酸性增強，生成 H⁺）、並有 O₂ 析出；當 Cu²⁺ 降到一定程度後，H⁺ 會在陰極競爭放電析氫，鍍層質量不再按 n(e⁻) 線性增加、鍍層質量下降且易出現針孔、結合力變差。定量：若仍通過 0.10 mol e⁻，陰極最多析出 0.050 mol Cu = 3.20 g，但隨 Cu²⁺ 貧化與析氫競爭，實際鍍銅量小於此值。
守恆驗算法 兩類題統一用「一條電子線」核對：外電路 n(e⁻) = 陰極析出金屬物質的量 × 化合價 = 陽極各失電子過程之和。題1 用 0.40 mol 反推 Cu 溶解量，題2 用 0.10 mol 核對兩極；再檢查原子守恆與電極式電荷守恆（如 2H₂O−4e⁻=O₂+4H⁺：左電荷 +4、右 +4 ✓，O 原子 2=2 ✓，H 4=4 ✓）。
四、採分點對照
| 設問 | 答案要點 | 採分點 |
|---|---|---|
| 題1 (1) | 陽極 Cu−2e⁻=Cu²⁺（附 Zn/Fe）；陰極 Cu²⁺+2e⁻=Cu | 兩極式各 2 分；補充雜質氧化式 1 分；說明陰極不析出 Zn/Fe 1 分 |
| 題1 (2) | Zn/Fe 溶入溶液不析出；Ag 成陽極泥；Cu²⁺ 略降 | 三種雜質去向各 1 分；陽極泥術語 1 分；濃度變化及原因 2 分 |
| 題1 (3) | 0.40 mol；不相等；陽極減重 18.5 g | n(Cu) 與 n(e⁻) 2 分；電子守恆方程 2 分；解 x 1 分；減重計算 2 分；回驗 1 分 |
| 題2 (1) | Cu−2e⁻=Cu²⁺；Cu²⁺+2e⁻=Cu；總 Cu(陽)=Cu(陰) | 兩極式各 2 分；總反應 1 分 |
| 題2 (2) | Cu²⁺ 與 pH 基本不變；可溶性陽極補離子 | 兩判斷各 1 分；原因 2 分；點出「不涉及 H⁺/OH⁻」1 分 |
| 題2 (3) | 2H₂O−4e⁻=O₂↑+4H⁺；Cu²⁺降、pH降、鍍層變差 | 陽極式 2 分；總反應 1 分；三項變化各 1 分；析氫競爭 1 分 |
五、高頻易錯點
- 把精煉的陽極寫成「惰性電極析氧」——精煉與電鍍都用可溶性金屬陽極。
- 漏答雜質去向，尤其不寫「Ag/Au 成為陽極泥」，這是精煉題的固定採分點。
- 認為精煉時 Cu²⁺ 濃度不變：由於 Zn/Fe 分擔了電流，Cu²⁺ 實際略降。
- 認為陽極減重一定等於陰極增重：雜質溶解與陽極泥脫落都會造成差異。
- 電子守恆漏乘化合價（Cu 是 2e⁻），或把 n(e⁻) 與 n(Cu) 混為一談。
- 惰性陽極時仍寫銅溶解，漏掉析氧反應與 H⁺ 生成，pH 判斷隨之錯。
- 忽略 Cu²⁺ 貧化後 H⁺ 在陰極競爭放電，誤以為鍍層質量始終不變。
- 電極式只查原子不查電荷：2H₂O−4e⁻=O₂+4H⁺ 的電荷守恆常被漏驗。
六、小結與自查清單
| 對比項 | 電解精煉銅 | 鐵件鍍銅（銅陽極） |
|---|---|---|
| 陽極 | 粗銅（含 Zn/Fe/Ag） | 純銅板 |
| 陰極 | 純銅薄片 | 鐵製鍍件 |
| 陽極主反應 | Cu−2e⁻=Cu²⁺（另有 Zn/Fe） | Cu−2e⁻=Cu²⁺ |
| Cu²⁺ 濃度 | 略有下降 | 基本不變 |
| 特殊採分點 | 陽極泥（Ag/Au）、雜質離子積累 | 鍍液穩定、pH 不變 |
| 改惰性陽極 | （一般不用） | 析 O₂、產 H⁺、Cu²⁺ 降、鍍層變差 |
- □ 先判陽極是否可溶：精煉/電鍍都是金屬陽極，惰性陽極才析氧。
- □ 精煉題單獨答雜質去向，寫出「陽極泥」術語。
- □ 濃度與 pH 判斷回到兩極反應式，看有沒有 H⁺/OH⁻ 參與。
- □ 定量一律用電子守恆一條線，Cu 記得乘 2。
- □ 陽極減重與陰極增重分別算，別默認相等。
- □ 電極式寫完查原子守恆 + 電荷守恆兩遍。
- □ 改條件題（換陽極）把三項變化分別寫清，不籠統答「有影響」。
電解應用題的分，一半在電極式，一半在「雜質與濃度」這兩處容易被跳過的地方。記住精煉會產陽極泥、Cu²⁺ 略降，電鍍因可溶性陽極而鍍液穩定；再用電子守恆把兩極質量串成一條線，計算題就不會散。本組裝置、數據與反應式均為原創自編仿真內容。
