关于此实验
连接虚拟电解池，将硫酸铜与惰性阳极或可溶性铜阳极进行比较，然后切换到硫酸钠溶液中的水分解。改变电极间距、面积和电压，同时测量电荷量、析出的铜量和气体体积。
学习目标
- 确定氧化发生在正极（阳极），还原发生在负极（阴极）。
- 将产物的量与电荷量而非仅与电压联系起来。
- 解释可溶性铜阳极的作用。
使用方法
- 1闭合电路触点并启动电源。经过固定的通电时间后，记录电流和产物。
- 2保持其他设置不变，增大电极间距并比较电流。
- 3将惰性阳极换成铜阳极，并比较离子浓度。
- 4反转极性，并确定还原和氧化分别转移到了哪里。
模型
假设
- 电阻是一个根据初始浓度、面积和间距确定的示意性固定函数；它不描述电极动力学或电导率的变化。
- 使用惰性阳极进行铜沉积时，反应起始电压为 1.5 V；可溶性铜转移时为 0.2 V；水分解时为 1.8 V。这些是模型设定值，并非普遍适用的阈值。
- 所有电流都会生成所列出的反应产物。惰性阳极上的铜沉积会在 Cu²⁺耗尽时停止，而不会转为其他阴极反应。
- 可溶性铜阳极的初始质量为 2 g。气体体积按 298.15 K 和 1 bar 计算。电极外观为示意图。
在课堂上试试这个实验
- Q1为什么可溶性铜阳极能使理想电解液中的铜离子浓度保持不变？
- Q2反转电源极性后会有什么变化？
常见问题
断开电路会使已收集的产物消失吗？
不会。暴露计时会暂停，电流变为零，但已经生成的铜和气体仍会保留。
真实电解池中的铜离子耗尽后，反应一定会停止吗？
在真实电解池中，其他反应可能会接替进行。本模型会有意停止，而不添加未建模的产物生成途径。