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
串聯電路里各處電流相等，通電時間也相同，所以通過每個電解池的電子物質的量必然相同。但「電子數相同」不等於「產物一樣多」：每個電極反應轉移的電子數 n 不同，產物物質的量 = 電子物質的量 ÷ n。
自編示意體系：池一為 CuSO4 溶液、惰性電極；池二為 NaCl 溶液、惰性電極，兩池串聯，共通過 0.4 mol 電子。取 M(Cu) = 64.0 g/mol、F = 96500 C/mol、電流 I = 2.0 A，均為自編示意取值，不代表真實實驗條件。
二、逐題精講
題1
題1 按 0.4 mol 電子分別求池一陰、陽極與池二陰、陽極產物的物質的量，並求池一陰極析出銅的質量。
解析
池一陰極：Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu，n(Cu) = 0.4/2 = 0.2 mol，m(Cu) = 0.2×64.0 = 12.8 g。
池一陽極：2H2O − 4e⁻ → O2 + 4H⁺，n(O2) = 0.4/4 = 0.1 mol。
池二陰極：2H2O + 2e⁻ → H2 + 2OH⁻，n(H2) = 0.4/2 = 0.2 mol。
池二陽極：2Cl⁻ − 2e⁻ → Cl2，n(Cl2) = 0.4/2 = 0.2 mol。
四個產物物質的量之比 = 1/2 : 1/4 : 1/2 : 1/2 = 2:1:2:2，確實不是 1:1:1:1。回代核驗：n(Cl2)/n(O2) = 0.2/0.1 = 2.0，與電子數 2 對 4 的倒數關係一致；每極「產物×電子數」都回到 0.4 mol 電子。
答案 Cu 0.2 mol（12.8 g）、O2 0.1 mol、H2 0.2 mol、Cl2 0.2 mol；比 2:1:2:2
採分點 四個電極反應式各 1 分；四個物質的量各 1 分；銅質量 12.8 g 1 分；比值回代 1 分
易錯點 把串聯直接寫成「四極產物各 0.4 mol」；忘了 O2 是 4 電子反應
題2
題2 若池二改用銅作陽極（活性陽極），陽極產物變成什麼、溶解多少克？按 I = 2.0 A 求通電時間。
解析
活性銅陽極優先失電子：Cu − 2e⁻ → Cu²⁺，不再是 Cl⁻ 放電。溶解銅 n = 0.4/2 = 0.2 mol，m = 12.8 g，與池一陰極析出的銅質量相同——一個溶解、一個析出，這是串聯池裡最常見的對稱關係。
時間：Q = n(e⁻)F = 0.4×96500 = 38600 C，t = Q/I = 38600/2.0 = 19300.0 s，摺合 5.3611 h。
回代核驗：I·t = 2.0×19300.0 = 38600 C = 0.4×96500，閉合。注意 F 這裡按 96500 C/mol 的示意值取用；若換成更精確的常數，時間會同比例變化，但「電子數相同、產物按各自 n 折算」這條結論不變。
答案 活性陽極：Cu − 2e⁻ → Cu²⁺，溶解 0.2 mol 即 12.8 g；通電 19300.0 s（約 5.3611 h）
採分點 活性陽極反應式 2 分；溶解量 12.8 g 2 分；Q=nF 與 t=Q/I 各 1 分；I·t 回代 2 分
易錯點 仍按 Cl⁻ 放電算陽極產物；把 Q 寫成 nF 卻用 I 的單位 mA 直接代入
三、規律小結與對照表
| 電極 | 反應 | 電子數 | 產物量 |
|---|---|---|---|
| 池一陰極 | Cu²⁺+2e⁻→Cu | 2 | 0.2 mol |
| 池一陽極 | 2H2O−4e⁻→O2+4H⁺ | 4 | 0.1 mol |
| 池二陰極 | 2H2O+2e⁻→H2+2OH⁻ | 2 | 0.2 mol |
| 池二陽極 | 2Cl⁻−2e⁻→Cl2 | 2 | 0.2 mol |
小結：串聯先鎖定「電子數相同」，再逐個除以電極反應的電子數。本例 0.4 mol 電子給 Cu/O2/H2/Cl2 為 0.2/0.1/0.2/0.2 mol，換活性陽極後溶解銅 12.8 g，通電 19300.0 s。體系與常數均為自編示意，不代表真實實驗條件。
四、自測清單
- 知道串聯使各池通過的電子物質的量相同
- 能按每個電極反應的電子數折算產物
- 能寫出四個電極反應式
- 能解釋 O2 只有 0.100 mol 的原因
- 能處理活性陽極優先溶解
- 能用 Q=nF 與 I·t 雙向回代通電時間
