中文（繁體）
中文（简体）
English
DSE 化学｜电解与工业应用 备课指引（导师用）｜法拉第计算、电镀厚度与电流效率
学生背得出“阳极氧化、阴极还原”，但一见“2 A 电解半小时得几克铜”就停手。这一堂要把法拉第拆成三步，再用法拉第 96500 C 把电荷、电子摩尔数与质量串起来。
本堂目标 学生能够：① 写出指定电解池的两极半反应式；② 用法拉第三步（Q=It、n(e)=Q/F、n(金属)=n(e)/价数）求质量；③ 用电流效率修正答案，并解释电镀与电解精炼的工业设计理由。
01 先备知识（开课前 3 分钟快检）
以下任何一项未过关，本堂就会卡住，先补该项：
| 技能 | 快检题 | 过关标准 |
|---|---|---|
| 摩尔与质量 | 1 mol 铜的质量是多少 | 63.55 g |
| 氧化还原 | Cu²⁺ 变成 Cu 是氧化还是还原 | 还原，得两个电子 |
| 电荷与电流 | 1 A 流 60 秒通过多少电荷 | 60 C |
02 课堂流程（60 分钟）
| 时间 | 环节 | 导师做什么 | 学生做什么 |
|---|---|---|---|
| 0–8 分 | 两极反应 | 阳极氧化、阴极还原 | 写出三个电解池的半反应式 |
| 8–20 分 | 法拉第三步 | Q=It、n(e)=Q/F、再除以价数 | 2 A×1800 s 得 1.19 g 铜 |
| 20–32 分 | 电流效率 | 实得除以理论得 | 92% 效率得 1.09 g |
| 32–44 分 | 电镀与精炼 | 镀层要薄而均匀、精炼阳极用粗铜 | 镀层厚度约 6.1 µm |
| 44–54 分 | 能量与成本 | E=QV，电压越高越贵 | 12.6 kJ |
| 54–60 分 | 离场检查 | 三题收回即批 | 独立完成 |
03 讲解脚本（照着说就可以）
第一幕：两极反应：先分池，再分极
惰性电极电解硫酸铜溶液：阴极 Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu，阳极 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻，溶液渐变酸性。
铜电极电解硫酸铜溶液：阳极 Cu → Cu²⁺ + 2e⁻，阴极 Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu，溶液浓度基本不变，这就是电解精炼的原理。
食盐水：阴极 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻，阳极 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻，所以阴极附近变碱性。
铜电极电解硫酸铜溶液：阳极 Cu → Cu²⁺ + 2e⁻，阴极 Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu，溶液浓度基本不变，这就是电解精炼的原理。
食盐水：阴极 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻，阳极 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻，所以阴极附近变碱性。
导师做法：白板左边写“池”，右边写“极”，强制学生每次答题先讲池再讲极，避免把两个池的反应调乱。
第二幕：法拉第三步：把电变成摩尔
第一步 Q = It = 2.0 × 1800 = 3600 C。
第二步 n(e⁻) = Q ÷ F = 3600 ÷ 96485 = 0.0373 mol。
第三步 铜是二价，n(Cu) = 0.0373 ÷ 2 = 0.0187 mol，质量 = 0.0187 × 63.55 = 1.186 g。
若电流效率 92%，实得 1.186 × 0.92 = 1.091 g。
第二步 n(e⁻) = Q ÷ F = 3600 ÷ 96485 = 0.0373 mol。
第三步 铜是二价，n(Cu) = 0.0373 ÷ 2 = 0.0187 mol，质量 = 0.0187 × 63.55 = 1.186 g。
若电流效率 92%，实得 1.186 × 0.92 = 1.091 g。
要学生计：同样电荷改为沉积三价的铝，质量会是铜的几倍？（31.8 对 9.0，约 3.53 倍）
第三幕：电镀、精炼与成本
电镀：物件做阴极，镀层金属做阳极，电解液含该金属离子；电流要小、时间要长，镀层才均匀。
厚度计算：1.091 g 铜体积 = 1.217e-07 m³，除以面积 0.02 m² 得 6.09 µm。
电解精炼：阳极用粗铜、阴极用纯铜薄片，杂质成阳极泥，可回收金银。
能量：E = QV = 3600 × 3.5 = 12.6 kJ，工业上降电压比降电流更省钱。
厚度计算：1.091 g 铜体积 = 1.217e-07 m³，除以面积 0.02 m² 得 6.09 µm。
电解精炼：阳极用粗铜、阴极用纯铜薄片，杂质成阳极泥，可回收金银。
能量：E = QV = 3600 × 3.5 = 12.6 kJ，工业上降电压比降电流更省钱。
提醒：电镀题最常考“哪个是阳极”，答案是“被镀上去的金属”，不是被镀的物件。
04 必教题型与步骤
| 题型 | 例子 | 步骤 | 答案 |
|---|---|---|---|
| 计算 | 法拉第求质量 | Q=It → n(e) → 除以价数 | 1.09 g 铜 |
| 计算 | 镀层厚度 | 质量除密度再除面积 | 约 6.1 µm |
| 解释 | 为何电镀要小电流 | 慢结晶才细致均匀 | 电流大则镀层粗糙 |
| 判断 | 电解精炼的两极 | 阳极粗铜、阴极纯铜 | 溶液含 Cu²⁺ 与硫酸 |
合理性检查（一定要教）：答案质量超过 1.2 g 就是漏了除以价数；电荷除以 96500 得到的是电子摩尔数，不是金属摩尔数。效率一定小于 1，实得不可能高于理论值。
05 独立练习三题
| 题目 | 答案 | 想观察什么 |
|---|---|---|
| 2.0 A 电解 30 分钟通过的电荷 | 3600 C | Q = It，秒为单位 |
| 上题理论可镀出多少铜 | 1.186 g | 先除以 2 再乘 63.55 |
| 效率 92% 时的镀层厚度 | 约 6.1 µm | 质量→体积→厚度 |
06 学生常见错误与纠正句
| 错误 | 学生通常这样写 | 导师这样说 |
|---|---|---|
| 忘记除以价数 | 答 2.37 g | “电子摩尔数要除以离子的价数，铜是二价。” |
| 时间用分钟 | 用 30 代入 Q=It | “I 的单位是每秒，时间一定要换成秒。” |
| 阳极阴极调乱 | 答“物件是阳极” | “被镀的物件做阴极，金属离子在阴极得电子。” |
| 效率当成加成 | 答 2.28 g | “效率是打折，实得等于理论乘效率。” |
07 家课建议（直接指到练习卷题号）
- DSE 化学练习卷（电解与氧化还原） 甲部电解计算与乙部电镀解释题
- 中学化学章节索引 全科章节
08 离场检查（最后 5 分钟）
| 题目 | 答案 | 判定 |
|---|---|---|
| 2.0 A 电解 30 分钟的电荷 | 3600 C | 三题全对＝可进能量章 |
| 理论铜质量（价数 2） | 1.19 g | 错一题＝下堂前重算法拉第 |
| 电镀时物件接哪一极 | 阴极 | 错两题以上＝回到第一幕 |
09 导师常问
要背 96500 吗？
要，DSE 常用 F = 96500 C/mol，计数时用 96500 或 96485 都可，但要前后一致。
为何电解水要加硫酸？
增加导电性，硫酸根不参与电极反应，只搬运电荷。
电解精炼为何溶液浓度不变？
阳极溶解多少摩尔铜，阴极就沉积多少摩尔铜。
本页为 TutorZone 导师备课指引，内容由 TutorZone 团队编写；题目与流程为原创，并非任何学校或出版社的教材。