第 14 章 · 氧化还原与电化学
电解池产物判定与法拉第定律练习
先在一个电解池里追踪电子，再把“电子走了多少”换算成析出了多少铜。两件事其实是一条线。
电子流向铜沉积氯气
A / 看清电解
氯化铜溶液：谁在何处得失电子？
烧杯里装有Cu²⁺充足、Cl⁻浓度较高的CuCl₂水溶液，两根为惰性电极；本模型选取阳极以析氯为主的条件（浓度、材料、pH与过电位共同影响）。别急着背“正负极”——先按下面的顺序让电子路径出现，再判断两极发生的反应。
先点“外电源”：电解不是自发反应，外电源负责强迫电子沿指定方向移动。
把过程拆成四步
点击任一步，会显示截至该步的过程。图示为教学模型，非实测，颜色与气泡数不是定量数据；电子经金属导线及电极传递，溶液靠离子导电。
尚未接通
观察目标：在电解池中，阳极永远发生氧化，阴极永远发生还原；这里它们分别是正极和负极。
条件提醒：本练习选择Cu²⁺充足且Cl⁻浓度较高、阳极析氯占优的电极条件。实际很稀的氯化物溶液中，水的氧化可能与氯离子放电竞争；产物判断必须结合浓度和电极条件。
B / 算出产量
法拉第定律：2.00 A 能析出多少铜？
装置图里每沉积 1 mol Cu，就必须收到 2 mol 电子。本例电流恒定。电流记录的是“每秒通过多少电荷”，所以先把时间换成秒，才接得上这条计量链。
恒定电流 I2.00 A
电解时间 t30.0 min
常数与摩尔质量F = 96485 C/mol
M(Cu) = 63.55 g/mol
M(Cu) = 63.55 g/mol
别跳步：从电流到铜的质量
- 先换算时间：
30.0 min = 1800 s - 通过的电荷：
Q = It = 2.00 × 1800 = 3600 C - 电子的物质的量：
n(e⁻) = Q / F = 3600 / 96485 = 0.0373 mol - 由
Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu：n(Cu) = n(e⁻) / 2 = 0.0187 mol - 铜的理论质量：
m = nM = 0.0187 × 63.55 ≈ 1.19 g
一个常见陷阱
安培 A 不是“电荷量”，而是 C/s。若直接用 30.0 min 代入 Q＝It，会少算 60 倍；本式中I用A、t用s。这里Q是电量（C），不是能斯特方程中无量纲的反应商Q；变电流时应计算Q=∫I(t)dt。
电流效率η表示用于目标电极反应的电量比例，m生成=ηMIt/(zF)。沉积物脱落或回收不全会降低称得质量，属于回收误差；洗涤不足留下盐或干燥不足留下水，通常使称得质量偏高。不能仅凭质量差异全部归因于电流效率。