高中化学｜电化学（化学电池与电解）备课指引（导师用）

高中化学｜电化学（化学电池与电解）备课指引（导师用）｜电势差、电子流向与法拉第三步

2026-11-06

学生背得出“负极氧化、正极还原”，但一问“电子行哪条路、盐桥有什么用”就停顿；计电解产量时又忘记除以电子数。这一堂用一条电子路线把电池与电解池串起来。

本堂目标　学生能够：① 指出化学电池的正负极、氧化还原半反应与电子流向，并讲出盐桥的作用；② 由两个标准电极电势算电池电压，用 ΔG = −nFE 判断反应是否自发；③ 用电荷量、法拉第常数与电子摩尔数算出电极产物的质量与气体体积。

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
氧化还原	Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ 是氧化还是还原	氧化（电子流失）
法拉第常数	1 mol 电子带几多电荷	96 485 C
电极电势	E° 越负代表什么	越易失去电子，还原剂越强

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	开场诊断	问锌铜电池哪边是负极、电子行哪个方向	举手答并画箭嘴
8–22 分	电池的电子路线	Zn 氧化、Cu²⁺ 还原，电压 1.10 V，盐桥补电荷	自己画一次路线图
22–36 分	电势差与自由能	ΔG = −2 × 96 485 × 1.10 = -212.3 kJ/mol	自己代一次数
36–50 分	法拉第定律算产量	2.0 A × 1800 s = 40 C，铜 1.185 g，氯气 448 cm³	自己算一次
50–56 分	燃料电池与日常电池	比较一次性、可充电与燃料电池的能量流向	讲出一个分别
56–60 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：先分氧化还原，再画电子路线

锌铜电池里，锌片是负极，发生氧化：Zn → Zn²⁺ + 2e⁻；铜片是正极，发生还原：Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu。
电子由锌经外电路流向铜，所以电流方向相反，由铜经外电路回锌。溶液内部靠离子移动导电：盐桥的阳离子移向正极那一边，阴离子移向负极那一边。
要学生记住一句：“电池的阳极在负极那一边”——因为放电时阳极就是发生氧化的一边。

要学生讲：如果拿走盐桥，灯泡会怎样？为什么会这样？答不到就回到电荷平衡那一点。

第二幕：电势差就是电池的电压

E°cell = E°cathode − E°anode = 0.34 − (-0.76) = 1.10 V。电势差是正数，代表这个反应在标准状态下自发。
再用 ΔG = −nFE 定量：n = 2，F = 96 485 C/mol，得 ΔG = −2 × 96 485 × 1.10 = -212267 J，即 -212.3 kJ/mol，负值与自发一致。
把两个电极对调，电压变 −1.10 V、ΔG 变正，反应就不自发；这是题目最爱的反问方式。

要学生做：把锌换成银（E° = +0.80 V），讲出电压与自发性怎样变。

第三幕：法拉第定律：由电流算产量

通电 2.0 A 共 1800 秒，电荷量 Q = It = 40 C。电子摩尔数 = Q ÷ F = 40 ÷ 96 485 = 0.0373 mol。
阴极沉铜：Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu，每 2 mol 电子得 1 mol 铜，所以铜 0.0187 mol，质量 = 0.0187 × 63.5 = 1.185 g。
阳极放氯气：2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻，氯气同样 0.0187 mol，室温摩尔体积 24.0 dm³，体积 = 0.448 dm³，即 448 cm³。

要学生做：把电流加倍、时间减半，讲出产量为何不变（电荷量相同，与电流大小无关）。

04　必教题型与步骤

题型	例子	步骤	答案
判正负极与电子流向	锌铜电池	先写两个半反应，再定氧化的一边	负极锌、电子锌往铜
算电池电压	E°(Cu²⁺/Cu) = 0.34、E°(Zn²⁺/Zn) = -0.76	E°cathode − E°anode	1.10 V
算自由能变化	同一电池，n = 2	ΔG = −nFE，记得 J 转 kJ	-212.3 kJ/mol
算电解产量	2.0 A、1800 秒、硫酸铜溶液	Q = It，再除 F，再除电子数	铜 1.185 g、氯气 448 cm³

合理性检查（一定要教）：合理性检查：电压 1.10 V 为正，与铜的 E° 高于锌一致；ΔG -212.3 kJ/mol 为负，两个结论互相印证；电子摩尔 0.0373 mol 低于 0.05 mol，所以铜质量 1.185 g 应小于 0.05 × 63.5 ≈ 3.2 g，数量级合理；氯气 448 cm³ 与铜摩尔数乘 24 000 cm³/mol 完全对得上。

05　独立练习三题

题目	答案	想观察什么
正负极与电子流向三题	锌铜、铁铜、镁锌三个组合	有无把阳极与正极混为一谈
电压与自由能两题	不同电极组合，其中一题要判自发	有无把负号或 n 漏掉
法拉第计算三题	电流与时间不同组合，一题问气体体积	有无忘记除以电子数

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
阴阳极与正负极倒转	写“正极是阳极，发生氧化”	放电时阳极就是氧化那一边，在电池里它是负极；先把两个半反应写出来，标签自然不会错。
ΔG 漏负号	写 ΔG = +212.3 kJ/mol	ΔG = −nFE，电压是正数时 ΔG 一定是负数；负号代表能量放出。
忘记除以电子数	把 0.0373 mol 电子直接当成 0.0187 mol 铜	铜是二价，2 mol 电子才得 1 mol 铜，一定要除以 n；银是一价就不用除。
单位未换算	把 mA 当 A、把分钟当秒	先统一成 A 与 s 再乘，最后才换 g 或 cm³；单位错就整题错。

07　家课建议（直接指到练习卷题号）

中学化学章节索引　全科章节一览
备课指引总索引　同类章节对照
本章重做　电压两题＋法拉第三题

08　离场检查（最后 5 分钟）

题目	答案	判定
锌铜电池中电子由哪块金属流向哪块	由锌流向铜	答相反即重讲第一幕
E°cell = 1.10 V、n = 2，ΔG 是多少	-212.3 kJ/mol	漏负号即重讲第二幕
40 C 通过，阴极得几多 mol 铜	0.0187 mol	答 0.0373 即忘记除以 2

09　导师常问

电池与电解池的电极叫法一样吗？

名字一样，但角色相反：电池放电时负极是阳极（氧化）；电解池接外电源，正极才是阳极。做题时先问“有没有外电源”。

为什么要背 E° 表？

不必背全部，记住常用几个（锌 −0.76、铜 +0.34、银 +0.80）就够；题目一定会给，重点是懂得用 cathode 减 anode。

法拉第计算最容易错哪一步？

忘记除以电子数。先把半反应写出来，看电子系数是 1 还是 2，再除，就不会错。

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