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
电解计算的主线仍是电子数:Q = It,n(e⁻) = Q/F,再按电极反应里的电子系数换成物质的量。但法拉第定律算出的是「若全部电流都用于目标反应」的理论量,实际镀上去的还要乘电流效率。
自编示意:铜电镀,I = 2.00 A,通电 1800 s,Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu,M(Cu) = 63.5 g/mol,F = 96485 C/mol,电流效率 90.0%。参数与数值均为自编示意,不代表真实工艺配方。
二、逐题精讲
题1
题1 求理论析出量与实际镀层质量。
解析
Q = 2.00×1800 = 3600.0 C,n(e⁻) = 3600.0/96485 = 0.037311 mol。Cu²⁺ 还原需 2 电子,n(Cu) = 0.037311/2 = 0.018656 mol,理论质量 m = 0.018656×63.5 = 1.1846 g。实际镀层 = 1.1846×0.900 = 1.0662 g。少掉的 0.1185 g 对应副反应(如析氢)消耗掉的那部分电流,不是称量损失。
答案 Q = 3600.0 C;理论 1.1846 g;实际 1.0662 g。
采分点 Q 1 分、电子物质的量 1 分、2 电子系数 1 分、理论质量 1 分、效率相乘 1 分、副反应归属 1 分。
易错点 把电子系数写成 1,理论质量会翻倍。
题2
题2 若把电流效率提高到 95.0%,镀层质量增加多少?并说明阳极泥与电流效率为何不能混为一谈。
解析
新质量 = 1.1846×0.950 = 1.1254 g,比 90.0% 时多 0.0592 g,相对增量 5.56%(即效率差 5.0 个百分点除以 90.0%)。阳极泥是粗铜阳极里不溶的贵金属与杂质脱落沉积,它影响的是阳极溶解与泥渣成分;电流效率描述的是阴极电流中有多少用于 Cu²⁺ 还原。两者一个在阳极、一个在阴极电流分配,不能用「有阳极泥所以效率低」来解释,也不能靠捞走阳极泥把效率提到 100%。
答案 效率 95.0% 时 1.1254 g,多 0.0592 g(+5.56%);阳极泥与效率分属两侧,不能互释。
采分点 新质量 1 分、增量 1 分、相对增量 1 分、阳极泥来源 1 分、两侧口径辨析 1 分。
易错点 把「多 0.0592 g」写成「效率提高 5.0%」而不区分绝对量与百分点。
三、规律小结与对照表
| 量 | 公式 | 数值 | 说明 |
|---|---|---|---|
| Q | It | 3600.0 C | 总电量 |
| n(e⁻) | Q/F | 0.037311 mol | — |
| 理论 m | M·Q/(nF) | 1.1846 g | 全部用于析铜 |
| 实际 m(90.0%) | 理论×η | 1.0662 g | 含副反应 |
| 实际 m(95.0%) | 理论×η | 1.1254 g | 多 0.0592 g |
| 阳极泥 | 阳极不溶杂质 | — | 不决定 η |
小结:法拉第给理论量、效率给实际量;阳极泥在阳极、效率在阴极电流分配,两者不能互相解释。
四、自测清单
- 能用 Q=It 求总电量
- 能按电子系数换算物质的量
- 能求理论析出质量
- 能用电流效率求实际质量
- 能计算效率变化的增量
- 能区分阳极泥与电流效率