题目性质：自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题，非真题原文，未取自任何题库、教辅或试卷；解析与采分点为教研整理，非官方评分标准。
一、考点定位与做题顺序
两类装置共用一条口诀：阳极接电源正极（氧化、溶解），阴极接电源负极（还原、沉积）；镀层金属或待精炼金属作阳极，镀件或纯铜薄片作阴极，电解质含目标金属离子。
最容易丢分的是杂质去向：比主体金属活泼的杂质先溶解成离子留在溶液里但不析出，不如主体活泼的（如 Ag、Au）不溶解、沉到槽底成为阳极泥。这条必须单独写，不能只答电极式。下面两题均为自编题，数值自拟。
二、题目呈现
题1 电解精炼铜（自编）
以含 Zn、Fe、Ag 杂质的粗铜作阳极，纯铜薄片作阴极，CuSO₄ 溶液作电解液进行精炼。通电一段时间后，阴极质量增加 12.8 g（Cu 取 64，Zn 取 65，Fe 取 56）。
(1) 写出阳极（主要反应）与阴极的电极反应式；
(2) 说明 Zn、Fe、Ag 三种杂质各自的去向，并指出溶液中 Cu²⁺ 浓度如何变化；
(3) 计算外电路转移电子的物质的量，并说明阳极减少的质量与阴极增加的质量是否相等；若粗铜中 Zn、Fe 各溶解 0.10 mol，求阳极实际减重。
题2 铁件镀铜（自编）
在铁制钥匙表面镀铜：以铜板作阳极、钥匙作阴极、CuSO₄ 溶液作电解液。通电后钥匙增重 3.20 g。
(1) 写出两极反应式与电解总反应；
(2) 说明电解液中 Cu²⁺ 浓度与溶液 pH 的变化，并解释为什么电镀过程中镀液组成基本稳定；
(3) 若改用惰性电极（石墨）作阳极，其余条件不变，写出此时的阳极反应，并说明 Cu²⁺ 浓度、pH 与镀层质量会怎样变化。
三、分步解析
题1 (1) 阳极（粗铜，主要反应）：Cu − 2e⁻ = Cu²⁺（氧化、溶解）；同时比 Cu 活泼的 Zn、Fe 也会失电子：Zn − 2e⁻ = Zn²⁺、Fe − 2e⁻ = Fe²⁺。阴极（纯铜片）：Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu（还原、析出）。注意阴极只有 Cu²⁺ 析出——溶液中虽有 Zn²⁺、Fe²⁺，但其氧化性弱于 Cu²⁺，在控制电位下不放电。
题1 (2) Zn、Fe：比 Cu 活泼，先在阳极溶解为 Zn²⁺、Fe²⁺ 进入溶液，留在电解液中不在阴极析出（逐渐积累，需定期净化）。Ag：不如 Cu 活泼，不失电子、不溶解，随阳极铜的溶解而脱落，沉积槽底形成阳极泥（可从中回收贵金属）。Cu²⁺ 浓度：阳极每溶解 1 mol Cu 生成 1 mol Cu²⁺，阴极每析出 1 mol Cu 消耗 1 mol Cu²⁺；但因部分电流用于溶解 Zn、Fe（它们不补充 Cu²⁺），而阴极消耗的 Cu²⁺ 全靠铜溶解补充，故 Cu²⁺ 浓度会略有下降。这是精炼与电镀的重要差别，答题要写出「略降」及原因。
题1 (3) 阴极析出 Cu：n(Cu) = 12.8/64 = 0.20 mol，每 mol Cu 需 2 mol e⁻，故 n(e⁻) = 0.40 mol。若阳极只溶解 Cu，则溶解 0.20 mol、减重 12.8 g，与阴极增重相等；但实际上阳极还溶解了 Zn、Fe，且 Ag 以阳极泥形式脱落（也计入阳极减重却不提供电子给 Cu²⁺ 的对应析出），故 阳极减重 ≠ 阴极增重，一般阳极减重更大。
定量：设阳极溶解 Cu 为 x mol，Zn 0.10 mol、Fe 0.10 mol。电子守恒：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。阳极减重 = 6.4 + 0.10×65 + 0.10×56 = 6.4 + 6.5 + 5.6 = 18.5 g（不含阳极泥脱落部分；若计入 Ag 脱落，减重更大）。阴极增重 12.8 g，二者差 5.7 g，正是杂质溶解与脱落所致 ✓。回验：阳极提供的电子 2×0.10 + 0.20 + 0.20 = 0.40 mol = 阴极消耗 0.40 mol ✓。
题2 (1) 阳极（铜板）：Cu − 2e⁻ = Cu²⁺；阴极（钥匙）：Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu。总反应可写为 Cu(阳极) = Cu(阴极)（铜从阳极转移到镀件，电解质整体不参与净反应）。n(Cu) = 3.20/64 = 0.050 mol，n(e⁻) = 0.10 mol。
题2 (2) Cu²⁺ 浓度基本不变：阳极每溶解 1 mol Cu 补充 1 mol Cu²⁺，阴极析出 1 mol Cu 消耗 1 mol Cu²⁺，生成与消耗速率相等。pH 基本不变：两极反应都不涉及 H⁺ 或 OH⁻，水不参与电极反应。镀液组成基本稳定的原因正是「阳极用镀层金属本身（可溶性阳极）」——它持续把消耗掉的金属离子补回去；这也是电镀选用可溶性阳极而非惰性阳极的工程理由。
题2 (3) 改用石墨惰性阳极后，阳极不再是铜溶解，而是水电离出的 OH⁻（或水）失电子析氧：2H₂O − 4e⁻ = O₂↑ + 4H⁺（或 4OH⁻ − 4e⁻ = O₂↑ + 2H₂O）。阴极仍是 Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu。总反应：2Cu²⁺ + 2H₂O = 2Cu + O₂↑ + 4H⁺。故：Cu²⁺ 浓度下降（只消耗不补充）、pH 下降（酸性增强，生成 H⁺）、并有 O₂ 析出；当 Cu²⁺ 降到一定程度后，H⁺ 会在阴极竞争放电析氢，镀层质量不再按 n(e⁻) 线性增加、镀层质量下降且易出现针孔、结合力变差。定量：若仍通过 0.10 mol e⁻，阴极最多析出 0.050 mol Cu = 3.20 g，但随 Cu²⁺ 贫化与析氢竞争，实际镀铜量小于此值。
守恒验算法 两类题统一用「一条电子线」核对：外电路 n(e⁻) = 阴极析出金属物质的量 × 化合价 = 阳极各失电子过程之和。题1 用 0.40 mol 反推 Cu 溶解量，题2 用 0.10 mol 核对两极；再检查原子守恒与电极式电荷守恒（如 2H₂O−4e⁻=O₂+4H⁺：左电荷 +4、右 +4 ✓，O 原子 2=2 ✓，H 4=4 ✓）。
四、采分点对照
| 设问 | 答案要点 | 采分点 |
|---|---|---|
| 题1 (1) | 阳极 Cu−2e⁻=Cu²⁺（附 Zn/Fe）；阴极 Cu²⁺+2e⁻=Cu | 两极式各 2 分；补充杂质氧化式 1 分；说明阴极不析出 Zn/Fe 1 分 |
| 题1 (2) | Zn/Fe 溶入溶液不析出；Ag 成阳极泥；Cu²⁺ 略降 | 三种杂质去向各 1 分；阳极泥术语 1 分；浓度变化及原因 2 分 |
| 题1 (3) | 0.40 mol；不相等；阳极减重 18.5 g | n(Cu) 与 n(e⁻) 2 分；电子守恒方程 2 分；解 x 1 分；减重计算 2 分；回验 1 分 |
| 题2 (1) | Cu−2e⁻=Cu²⁺；Cu²⁺+2e⁻=Cu；总 Cu(阳)=Cu(阴) | 两极式各 2 分；总反应 1 分 |
| 题2 (2) | Cu²⁺ 与 pH 基本不变；可溶性阳极补离子 | 两判断各 1 分；原因 2 分；点出「不涉及 H⁺/OH⁻」1 分 |
| 题2 (3) | 2H₂O−4e⁻=O₂↑+4H⁺；Cu²⁺降、pH降、镀层变差 | 阳极式 2 分；总反应 1 分；三项变化各 1 分；析氢竞争 1 分 |
五、高频易错点
- 把精炼的阳极写成「惰性电极析氧」——精炼与电镀都用可溶性金属阳极。
- 漏答杂质去向，尤其不写「Ag/Au 成为阳极泥」，这是精炼题的固定采分点。
- 认为精炼时 Cu²⁺ 浓度不变：由于 Zn/Fe 分担了电流，Cu²⁺ 实际略降。
- 认为阳极减重一定等于阴极增重：杂质溶解与阳极泥脱落都会造成差异。
- 电子守恒漏乘化合价（Cu 是 2e⁻），或把 n(e⁻) 与 n(Cu) 混为一谈。
- 惰性阳极时仍写铜溶解，漏掉析氧反应与 H⁺ 生成，pH 判断随之错。
- 忽略 Cu²⁺ 贫化后 H⁺ 在阴极竞争放电，误以为镀层质量始终不变。
- 电极式只查原子不查电荷：2H₂O−4e⁻=O₂+4H⁺ 的电荷守恒常被漏验。
六、小结与自查清单
| 对比项 | 电解精炼铜 | 铁件镀铜（铜阳极） |
|---|---|---|
| 阳极 | 粗铜（含 Zn/Fe/Ag） | 纯铜板 |
| 阴极 | 纯铜薄片 | 铁制镀件 |
| 阳极主反应 | Cu−2e⁻=Cu²⁺（另有 Zn/Fe） | Cu−2e⁻=Cu²⁺ |
| Cu²⁺ 浓度 | 略有下降 | 基本不变 |
| 特殊采分点 | 阳极泥（Ag/Au）、杂质离子积累 | 镀液稳定、pH 不变 |
| 改惰性阳极 | （一般不用） | 析 O₂、产 H⁺、Cu²⁺ 降、镀层变差 |
- □ 先判阳极是否可溶：精炼/电镀都是金属阳极，惰性阳极才析氧。
- □ 精炼题单独答杂质去向，写出「阳极泥」术语。
- □ 浓度与 pH 判断回到两极反应式，看有没有 H⁺/OH⁻ 参与。
- □ 定量一律用电子守恒一条线，Cu 记得乘 2。
- □ 阳极减重与阴极增重分别算，别默认相等。
- □ 电极式写完查原子守恒 + 电荷守恒两遍。
- □ 改条件题（换阳极）把三项变化分别写清，不笼统答「有影响」。
电解应用题的分，一半在电极式，一半在「杂质与浓度」这两处容易被跳过的地方。记住精炼会产阳极泥、Cu²⁺ 略降，电镀因可溶性阳极而镀液稳定；再用电子守恒把两极质量串成一条线，计算题就不会散。本组装置、数据与反应式均为原创自编仿真内容。
