DSE 化學｜電解與化學電池備課指引（導師用）｜電量、離子放電次序、四類計算

2026-11-03

學生背得出「陰極得金屬、陽極放氧氣」，但一給電流和時間就不知由哪裡起手。這一堂只做一條鏈：電流乘時間得電量，電量除 96500 得電子摩爾數，再按半反應式的比例換成質量或氣體體積；2.0 A 跑三十分鐘，銅就沉積 1.18 克。

本堂目標　學生能夠：① 用 Q = It 與 n(e⁻) = Q/96500 把電量換成電子摩爾數（2.0 A、1800 s 得 3600 C、0.0373 mol）；② 依半反應式比例算出沉積質量與氣體體積（銅 1.18 g、氧氣 224 cm³）；③ 用放電次序判斷稀硫酸銅溶液電解時兩極的產物，並講出化學電池與電解在能量方向上的分別。

01　先備知識（開課前 3 分鐘快檢）

以下任何一項未過關，本堂就會卡住，先補該項：

技能	快檢題	過關標準
摩爾關係	一摩爾電子帶多少電量？	96500 C
半反應式	Cu²⁺ 還原成銅要幾個電子？	2 個
氣體摩爾體積	室溫常壓下一摩爾氣體佔幾多體積？	約 24 dm³
氧化還原	陰極發生氧化還是還原？	還原（得電子）

02　課堂流程（60 分鐘）

時間	環節	導師做什麼	學生做什麼
0–8 分	開場一條鏈	寫出 Q = It 與 n = Q/F 兩步	自己計一次 2 A × 30 分鐘
8–20 分	電量換質量	銅的沉積量由半反應式比例得出	算出 1.18 g 並對比實測 1.09 g
20–32 分	放電次序	比較四種離子的標準電極電勢	排出兩極產物並寫理由
32–44 分	電池與電解	丹尼爾電池自發，電解靠外電源	畫出電子流向並講能量方向
44–52 分	題型演練	兩題計算、一題解釋	限時八分鐘獨立做
52–60 分	離場檢查	三題書面即場批	獨立完成

03　講解腳本（照著說就可以）

第一幕：電量不是電壓，先乘時間

學生見到「2 A」就以為知道沉積多少，其實電流只講速率。2.0 A 跑 1800 秒等於 3600 C；除以 96500 得 0.0373 mol 電子。要學生每次寫答案前先寫這三行：I、t、Q，缺一行就不准落筆計質量。

要學生講出：為何以同樣電流跑十五分鐘，質量會減半？

第二幕：比例由半反應式決定，不是由電荷亂除

Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu，所以 0.0373 mol 電子只夠沉積 0.0187 mol 銅，乘 63.5 得 1.18 g。同一部電源若換成放氧氣，4e⁻ 才出 1 mol O₂，體積是 224 cm³。同一個電量，兩極的摩爾數不同，原因只在係數。實測只得 1.09 g，效率 92.0%，差額去了副反應與鍍層剝落。

要學生講出：同一電量下，銅與氧氣的摩爾數為何相差四倍？

第三幕：電池與電解是同一條反應的兩個方向

丹尼爾電池的 1.10 V 來自鋅氧化、銅離子還原的自發趨勢，電子由鋅流向銅；電解則由外電源逆向推，電子由電源負極逼去陰極。寫答案時要分清「自發」與「被迫」：電池問能量由化學轉電能，電解問電能轉化學能。

要學生講出：同一對半反應，什麼情況下是電池、什麼情況下是電解？

04　必教題型與步驟

題型	例子	步驟	答案
電量計算	2.0 A 通電 30 分鐘，求通過的電子摩爾數	① Q = It ② 秒為單位 ③ n = Q/F	3600 C，0.0373 mol 電子
沉積質量	同上條件電解硫酸銅溶液，求陰極增重	① 寫半反應式 ② 電子與銅比例 1:2 ③ 乘摩爾質量	1.18 g（理論值）
氣體體積	同上條件，陽極在室溫常壓放出氧氣多少 cm³	① 4e⁻ 出 1 mol O₂ ② 乘 24 dm³ ③ 換成 cm³	224 cm³
解釋題	為何電鍍銅的實測增重低於理論值	① 比較理論與實測 ② 指出副反應 ③ 指出鍍層損耗	理論 1.18 g 對實測 1.09 g，效率 92.0%

合理性檢查（一定要教）：合理性檢查：3600 C 除以 96500 一定是 0.0373 這個數量級，若學生算出 37 mol 就是忘了把分鐘換成秒。銅的摩爾質量 63.5，理論增重必然少於 1.2 g 這個級數，答案寫成 12 g 要即刻退回。氧氣體積必須比銅的質量數字大兩個數量級才合理（224 cm³ 對 1.18 g），因為 24 dm³ 是很大的體積。

05　獨立練習三題

題目	答案	想觀察什麼
2.0 A 通電 30 分鐘的電量	3600 C	有沒有把 30 分鐘乘 60
對應電子摩爾數	0.0373 mol	有沒有除以 96500
陰極銅的理論增重	1.18 g	電子與銅有無用 1:2
陽極氧氣體積	224 cm³	有無用 4e⁻ 對 1 mol O₂

06　學生常見錯誤與糾正句

錯誤	學生通常這樣寫	導師這樣說
分鐘當秒	「t = 30，所以 Q = 2 × 30 = 60 C。」	「Q = It 的 t 一定用秒；30 分鐘是 1800 秒，差 60 倍就是這裡出錯。」
電子與金屬 1:1	「0.0373 mol 電子就沉積 0.0373 mol 銅。」	「看係數：Cu²⁺ 要兩個電子，所以銅的摩爾數是電子的一半。」
陽極寫成還原	「陽極得電子，所以金屬在陽極析出。」	「陽極是氧化、失電子；金屬析出在陰極，這是定義，不是記憶題。」
電池與電解混淆	「電解時電子由溶液自發流向電極。」	「電解靠外加電源推，方向由電源決定；自發的是電池，不是電解槽。」

07　家課建議（直接指到練習卷題號）

化學科章節索引　先重溫「氧化還原」的電子轉移寫法，再做本章電量三步
電解（S5 章節）　重做該頁「獨立練習」第 2、3 題，核對放電次序
化學電池（S5 章節）　比較丹尼爾電池與電解槽的電子流向，各畫一個箭頭圖

08　離場檢查（最後 5 分鐘）

題目	答案	判定
2.0 A、1800 s 的電量	3600 C	錯：用 30 當秒
電子摩爾數	0.0373 mol	錯：除 9650
陰極銅的理論質量	1.18 g	錯：電子與銅 1:1
實測 1.09 g 的效率	92.0%	錯：用理論除實測

09　導師常問

係數一定要背嗎？

不用背全部，但銅、銀、氧氣、氫氣這四組要即時講得出：2e⁻ 對銅、1e⁻ 對銀、4e⁻ 對氧氣、2e⁻ 對氫氣。其餘即場由半反應式推。

效率題要寫幾個原因？

兩個就夠：一個副反應（例如水被還原出氫氣），一個物理損耗（鍍層剝落、沖洗帶走）。寫三個但重複同一原因不會加分。

可以只用公式不寫半反應式嗎？

計算題可以，解釋題不行。題目問「為何」時，評分看的是半反應式與比例，不是答案數字。

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