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
電解計算的主線仍是電子數:Q = It,n(e⁻) = Q/F,再按電極反應裡的電子系數換成物質的量。但法拉第定律算出的是「若全部電流都用於目標反應」的理論量,實際鍍上去的還要乘電流效率。
自編示意:銅電鍍,I = 2.00 A,通電 1800 s,Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu,M(Cu) = 63.5 g/mol,F = 96485 C/mol,電流效率 90.0%。參數與數值均為自編示意,不代表真實工藝配方。
二、逐題精講
題1
題1 求理論析出量與實際鍍層質量。
解析
Q = 2.00×1800 = 3600.0 C,n(e⁻) = 3600.0/96485 = 0.037311 mol。Cu²⁺ 還原需 2 電子,n(Cu) = 0.037311/2 = 0.018656 mol,理論質量 m = 0.018656×63.5 = 1.1846 g。實際鍍層 = 1.1846×0.900 = 1.0662 g。少掉的 0.1185 g 對應副反應(如析氫)消耗掉的那部分電流,不是稱量損失。
答案 Q = 3600.0 C;理論 1.1846 g;實際 1.0662 g。
採分點 Q 1 分、電子物質的量 1 分、2 電子系數 1 分、理論質量 1 分、效率相乘 1 分、副反應歸屬 1 分。
易錯點 把電子系數寫成 1,理論質量會翻倍。
題2
題2 若把電流效率提高到 95.0%,鍍層質量增加多少?並說明陽極泥與電流效率為何不能混為一談。
解析
新質量 = 1.1846×0.950 = 1.1254 g,比 90.0% 時多 0.0592 g,相對增量 5.56%(即效率差 5.0 個百分點除以 90.0%)。陽極泥是粗銅陽極裡不溶的貴金屬與雜質脫落沉積,它影響的是陽極溶解與泥渣成分;電流效率描述的是陰極電流中有多少用於 Cu²⁺ 還原。兩者一個在陽極、一個在陰極電流分配,不能用「有陽極泥所以效率低」來解釋,也不能靠撈走陽極泥把效率提到 100%。
答案 效率 95.0% 時 1.1254 g,多 0.0592 g(+5.56%);陽極泥與效率分屬兩側,不能互釋。
採分點 新質量 1 分、增量 1 分、相對增量 1 分、陽極泥來源 1 分、兩側口徑辨析 1 分。
易錯點 把「多 0.0592 g」寫成「效率提高 5.0%」而不區分絕對量與百分點。
三、規律小結與對照表
| 量 | 公式 | 數值 | 說明 |
|---|---|---|---|
| Q | It | 3600.0 C | 總電量 |
| n(e⁻) | Q/F | 0.037311 mol | — |
| 理論 m | M·Q/(nF) | 1.1846 g | 全部用於析銅 |
| 實際 m(90.0%) | 理論×η | 1.0662 g | 含副反應 |
| 實際 m(95.0%) | 理論×η | 1.1254 g | 多 0.0592 g |
| 陽極泥 | 陽極不溶雜質 | — | 不決定 η |
小結:法拉第給理論量、效率給實際量;陽極泥在陽極、效率在陰極電流分配,兩者不能互相解釋。
四、自測清單
- 能用 Q=It 求總電量
- 能按電子系數換算物質的量
- 能求理論析出質量
- 能用電流效率求實際質量
- 能計算效率變化的增量
- 能區分陽極泥與電流效率