中文（繁體）
中文（简体）
English
A-Level 化学 9701 Paper 3 模拟卷（高阶实验技能）｜40 分、2 小时、附答案及评分准则
TutorZone 原创模拟卷 · CIE A-Level 化学 9701 Paper 3（高阶实验技能）
3 题 16 个部分 · 40 分 · 2 小时 · 准用计算机
卷制对照
| 试卷 | 时间 | 分数 | 性质 |
|---|---|---|---|
| Paper 3（高阶实验技能） | 2 小时 | 40 分 | 本卷 |
| Paper 4（A Level 结构题） | 2 小时 | 100 分 | A Level 另一卷 |
| Paper 3（AS 实验技巧） | 2 小时 | 40 分 | AS 卷 |
| Paper 2（AS 结构题） | 2 小时 | 60 分 | AS 卷 |
资料表（Data and formulae）
| 量 | 数值 |
|---|---|
| 气体常数 R | 8.31 J K⁻¹ mol⁻¹ |
| 阿佛加德罗常数 L | 6.02 × 10²³ mol⁻¹ |
| 普朗克常数 h | 6.63 × 10⁻³⁴ J s |
| 光速 c | 3.00 × 10⁸ m s⁻¹ |
| 电子电荷 e | 1.60 × 10⁻¹⁹ C |
| 相对原子质量 H、C、O、Na、S | 1.0、12.0、16.0、23.0、32.1 |
题目
Total: 40 marks · 2 h · calculator allowed
第 1 · 滴定：以高锰酸钾(VII)测定铁(II)盐 FA 1 的纯度 [14]
(a) 一名学生以 0.0200 mol/dm³ 的 KMnO4(aq) 滴定 25.0 cm³ FA 1（含硫酸铁(II)，另加稀硫酸）。滴定管读数如下。把每次滴定的体积算出，并指出哪一次须弃用。
| 滴定 | 初始读数 / cm³ | 最终读数 / cm³ |
|---|---|---|
| 粗略 | 0.00 | 24.20 |
| 1 | 0.15 | 24.85 |
| 2 | 0.00 | 24.10 |
| 3 | 0.00 | 24.15 |
[2]
(b) 由 concordant 的读数计算平均体积（cm³，2 位小数）。 [2]
(c) 计算平均体积中 KMnO4 的摩尔数。 [1]
(d) 写出 MnO4⁻ 与 Fe²⁺ 反应的离子方程式，并计算 25.0 cm³ FA 1 中 Fe²⁺ 的摩尔数。 [2]
(e) FA 1 是把 9.45 g 该水合盐溶于水并稀释至 250 cm³ 而成。计算 250 cm³ 中 Fe²⁺ 的摩尔数，由此求该盐的相对分子质量 Mr。 [2]
(f) 计算 FA 1 中铁的质量，以及铁占样本质量的百分比。 [2]
(g) 该盐的化学式为 (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，Mr＝392.1，含铁 14.23%。把你的结果与这两个数值比较，评论样本的纯度，并提出一项可提高准确度的改进。 [3]
第 2 · 定性分析：鉴定未知盐 FA 4 所含的离子 [12]
(a) FA 4 是一种水合盐。把下列试验的观察结果填满表中（颜色、沉淀、溶解情况、气体）。
| 试验 | 观察结果 |
|---|---|
| 1. 把 FA 4 溶于蒸馏水 | |
| 2. 加氢氧化钠溶液少许，再加过量，然后加热 | |
| 3. 加氯化钡溶液，再加过量稀盐酸 | |
| 4. 加氨水少许，再加过量氨水 |
[4]
(b) 由上述观察，指出 FA 4 含哪三种离子，并逐项说明依据。 [3]
(c) 已知 FA 4 是 NH4Al(SO4)2·12H2O。用下列相对原子质量计算它的 Mr 及结晶水占质量的百分比：N 14.0、H 1.0、Al 27.0、S 32.1、O 16.0。 [3]
(d) 解释试验 4 如何把 Al³⁺ 与 Zn²⁺ 区分开。 [2]
第 3 · 量热：氢氧化钠与盐酸中和反应的焓变 [14]
(a) 把 25.0 cm³ 1.00 mol/dm³ 盐酸与 25.0 cm³ 1.00 mol/dm³ 氢氧化钠溶液在隔热杯中混合，每 30 秒记录温度，结果如下表。指出最高温度与温度升幅，并解释为何用最高温度而不用最后一个读数。
| 时间 / s | 0 | 30 | 60 | 90 | 120 | 150 | 180 | 210 | 240 | 270 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 温度 / °C | 20.0 | 20.0 | 20.5 | 24.0 | 26.0 | 26.7 | 26.7 | 26.6 | 26.5 | 26.4 |
[3]
(b) 假设溶液密度为 1.00 g/cm³、比热容量 4.18 J g⁻¹ K⁻¹，计算反应释出的能量（J）。 [3]
(c) 计算生成的水的摩尔数，并由此求中和焓变 ΔH（kJ/mol，注明正负号）。 [3]
(d) 提出两项会令实验值不准确的原因。 [2]
(e) 建议两项改进，并解释为何你的结果（−56.0 kJ/mol）比资料册值 −57.3 kJ/mol 的数值小。 [3]
答案及评分准则
| 第 | 部分 | 答案 | 评分要点 | 分 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | (a) | 体积依次为 24.20、24.70、24.10、24.15 cm³。第 1 次（24.70 cm³）与其余三次相差 0.50 cm³，远超 0.20 cm³，属不 concordant，须弃用，只作粗略滴定。 | 1 分：四个体积全对（24.20／24.70／24.10／24.15） 1 分：指出 24.70 cm³ 须弃用，并说明与其余相差 >0.20 cm³ |
2 |
| 1 | (b) | concordant 体积为 24.20、24.10、24.15 cm³，平均＝(24.20+24.10+24.15)÷3＝24.15 cm³。 | 1 分：只取 concordant 三个 1 分：平均 24.15 cm³（2 位小数） |
2 |
| 1 | (c) | n(KMnO4)＝0.0200×24.15÷1000＝4.83×10⁻⁴ mol。 | 1 分：4.83×10⁻⁴ mol（接受 4.8×10⁻⁴） | 1 |
| 1 | (d) | MnO4⁻＋5Fe²⁺＋8H⁺ → Mn²⁺＋5Fe³⁺＋4H2O。摩尔比 1:5，n(Fe²⁺)＝5×4.83×10⁻⁴＝2.415×10⁻³ mol。 | 1 分：方程式系数与状态正确（5Fe²⁺、8H⁺、4H2O） 1 分：2.415×10⁻³ mol |
2 |
| 1 | (e) | n(Fe²⁺)＝2.415×10⁻³×10＝2.415×10⁻² mol；Mr＝9.45÷2.415×10⁻²＝391.3。 | 1 分：×10 得 2.415×10⁻² mol 1 分：Mr＝391（接受 391.3） |
2 |
| 1 | (f) | m(Fe)＝2.415×10⁻²×55.8＝1.348 g（1.35 g）；质量百分比＝1.348÷9.45×100＝14.26%。 | 1 分：铁的质量 1.35 g 1 分：14.26%（接受 14.3%） |
2 |
| 1 | (g) | Mr 391.3 与 392.1 相差 0.2%，铁含量 14.26% 与 14.23% 相差 0.03 个百分点，两者都在实验误差之内，故样本基本上是纯的。改进：在锥形瓶下垫白瓷板，令终点由无色转为淡粉红更易察觉；滴定接近终点时逐滴加入并不停摇匀，避免超过终点。 | 1 分：比较 Mr（0.2% 差） 1 分：比较铁含量（0.03 个百分点） 1 分：合理的改进兼说明理由 |
3 |
| 2 | (a) | 1. 溶成无色溶液。2. 加 NaOH 少许得白色沉淀；加过量时沉淀溶解成无色溶液；加热放出气体，气体令湿润的红色石蕊试纸变蓝。3. 加 BaCl2 得白色沉淀；加过量稀盐酸后沉淀不溶解。4. 加氨水少许得白色沉淀；加过量氨水后沉淀不溶解。 | 每项 1 分：1 无色溶液、2 白色沉淀／溶于过量／放出 NH3、3 白色沉淀不溶于酸、4 白色沉淀不溶于过量氨 | 4 |
| 2 | (b) | NH4⁺：加碱加热放出令湿润红色石蕊变蓝的气体（氨）。Al³⁺：加 NaOH 得白色沉淀，沉淀溶于过量 NaOH（两性），但在过量氨水中不溶。SO4²⁻：加 BaCl2 得白色沉淀，沉淀不溶于过量稀盐酸（区别于碳酸盐与亚硫酸盐）。 | 1 分：NH4⁺ 及其依据 1 分：Al³⁺ 及其依据 1 分：SO4²⁻ 及其依据 |
3 |
| 2 | (c) | NH4＝18.0；Al＝27.0；SO4＝32.1＋64.0＝96.1，×2＝192.2；12H2O＝12×18.0＝216.0。Mr＝18.0＋27.0＋192.2＋216.0＝453.2。结晶水百分比＝216.0÷453.2×100＝47.66%。 | 1 分：SO4 与 12H2O 分项正确 1 分：Mr＝453.2 1 分：47.66%（接受 47.7%） |
3 |
| 2 | (d) | 两者加氨水都先得白色沉淀。加过量氨水时，Zn²⁺ 生成可溶的 [Zn(NH3)4]²⁺ 错离子，沉淀溶解；Al³⁺ 不与氨形成稳定错离子，沉淀不溶解。故沉淀不溶于过量氨水即证明是 Al³⁺。 | 1 分：Zn²⁺ 生成可溶错离子而溶解 1 分：Al³⁺ 沉淀不溶，故可区分 |
2 |
| 3 | (a) | 最高温度 26.7 °C，起始温度 20.0 °C，升幅 ΔT＝26.7－20.0＝6.7 °C。最高点是反应刚完成、热量尚未明显散失的一刻；之后温度因向四周散热而回落，最后读数（26.4 °C）会低估 ΔT。 | 1 分：26.7 °C 1 分：ΔT＝6.7 °C 1 分：最高点在散热前，最后读数低估 ΔT |
3 |
| 3 | (b) | 溶液总体积＝25.0＋25.0＝50.0 cm³，质量＝50.0×1.00＝50.0 g。q＝mcΔT＝50.0×4.18×6.7＝1,400 J（1.40 kJ）。 | 1 分：质量 50.0 g（用总体积） 1 分：代入 q＝mcΔT 1 分：1,400 J（1.40 kJ） |
3 |
| 3 | (c) | n(HCl)＝1.00×25.0÷1000＝0.0250 mol，n(NaOH) 亦为 0.0250 mol，故生成 0.0250 mol 水。ΔH＝−q÷n＝−1,400÷0.0250＝−56,000 J/mol＝−56.0 kJ/mol。 | 1 分：0.0250 mol 水 1 分：q÷n 得 56,000 J/mol 1 分：−56.0 kJ/mol，负号表示放热 |
3 |
| 3 | (d) | ① 热量向隔热杯与空气散失，令测得的 ΔT 偏小；② 假设隔热杯的热容量为零、又假设溶液密度与比热容量与纯水相同，令 q 偏小。 | 1 分：散热 1 分：忽略杯的热容量／假设与水相同 |
2 |
| 3 | (e) | 改进：用有盖的聚苯乙烯杯并把温度计穿过杯盖，减少散热与蒸发；把温度对时间作图并外推到混合一刻（冷却校正），或改用较高浓度令 ΔT 更大、相对误差更小。结果偏小的原因：部分热量在混合与读温之间已散失，令 ΔT 偏小，故 |ΔH| 偏小；文献值假设完全绝热。 | 1 分：有盖／隔热的改进 1 分：冷却校正或增大 ΔT 的改进 1 分：解释散热令 ΔT 偏小 → |ΔH| 偏小 |
3 |
课题分布
| 题号 | 课题 | 分数 |
|---|---|---|
| 1 | 滴定：以高锰酸钾(VII)测定铁(II)盐 FA 1 的纯度 | 14 |
| 2 | 定性分析：鉴定未知盐 FA 4 所含的离子 | 12 |
| 3 | 量热：氢氧化钠与盐酸中和反应的焓变 | 14 |
常见失分位
- 作图时纵轴用 V 而不是 ln V，得曲线而非直线，梯度对不上 1/(RC)。
- 梯度漏写单位 s⁻¹，或把 ln V 当成电压一并代入 C = 1/(R×梯度)。
- 规划题只写“量频率”，没有说明怎样令弦线共振，方法分全部失掉。
- 不确定度只计电阻的 5%，漏了读图梯度的 3%。
常见问题
Paper 3 考什么？
Paper 3 是高阶实验技能卷：2 小时、40 分。第 1 题是滴定并做计算（摩尔数、Mr、质量百分比），第 2 题是未知盐的定性分析，第 3 题是量热或速率实验的数据处理与评价。
没有亲手做过这个实验，可以应考吗？
可以。Paper 3 考实验技巧与数据处理的思路，不需要做过同一个实验；但一定要熟习滴定读数与 concordant 滴定、离子方程式的系数、q = mcΔT 与误差分析。
在哪里最容易失分？
滴定体积要写到 2 位小数、平均时只取 concordant 读数；离子方程式要有正确系数与状态符号；量热时要用溶液总质量；误差分析要写出具体来源，不要只写“人为错误”。
本卷由 TutorZone 导师依公开课程大纲自行编写，题目与数据均为原创，与 CIE 官方无关。
答案卷附评分要点，只供学习用途；转载请注明出处。
