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中五化学练习卷：反应速率与化学平衡（12 题・100 分・75 分钟・附答案）｜原创模拟试题
练习卷 · DSE 化学：反应速率与化学平衡全卷
本卷共 12 题、100 分、75 分钟，涵盖反应速率的测定、浓度与温度及表面积对速率的影响、碰撞理论、催化剂的作用、速率方程与速率常数，以及平衡常数、勒沙特列原理与工业合成氨的条件权衡。所有题目附完整计算步骤、单位及评分要点，适合中五学生于校内试前作全卷计时练习。
卷面资料 年级：中五（S5） ｜ 科目：化学 ｜ 时限：75 分钟 ｜ 总分：100 分 ｜ 题数：12
甲部：反应速率（32 分）
第 1 至 4 题（每题 6 至 9 分）
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 镁带与 0.50 mol dm⁻³ 盐酸反应，以排水法收集氢气。首 60 s 收集得 48.0 cm³，其后 60 s 再收集得 18.0 cm³。求两段时间的平均反应速率（以 cm³ s⁻¹ 表示），并解释速率为何下降。 | 首段速率 = 48.0 ÷ 60 = 0.800 cm³ s⁻¹（2 分）；后段速率 = 18.0 ÷ 60 = 0.300 cm³ s⁻¹（2 分）。速率下降是因为盐酸被消耗，氢离子浓度降低，单位时间内与镁碰撞的氢离子数目减少，碰撞频率下降（2 分）。 |
| 2 | 在 25 °C 下，把 0.10 mol dm⁻³ 硫代硫酸钠溶液与稀盐酸混合，溶液变浑浊需时 40 s；改用 0.20 mol dm⁻³ 硫代硫酸钠溶液重做，需时 20 s。以 1/t 表示平均速率，求两次实验的速率比，并解释差异。 | 第一次速率取 1/t：1 ÷ 40 = 0.025 s⁻¹（2 分）；第二次：1 ÷ 20 = 0.050 s⁻¹（2 分）；比值为 2.0（2 分）。浓度加倍令单位体积内粒子数目加倍，碰撞频率增加，故反应较快（2 分）。 |
| 3 | 某反应在 20 °C 时的速率为 1.0 × 10⁻³ mol dm⁻³ s⁻¹。实验显示温度每升高 10 °C，速率约增至原来的两倍。求 (a) 40 °C 时的速率；(b) 50 °C 时的速率，并以粒子能量分布解释温度对速率的影响。 | (a) 由 20 °C 升至 40 °C 共升 20 °C，速率 = 1.0 × 10⁻³ × 2² = 4.0 × 10⁻³ mol dm⁻³ s⁻¹（3 分）。(b) 由 20 °C 升至 50 °C 共升 30 °C，速率 = 1.0 × 10⁻³ × 2³ = 8.0 × 10⁻³ mol dm⁻³ s⁻¹（3 分）。温度升高令粒子平均动能增加，能量高于活化能的粒子数目大幅增加，有效碰撞增多，故速率上升（3 分）。 |
| 4 | 对反应 A + B 生成产物，实验一用 [A] = 0.10 mol dm⁻³、[B] = 0.10 mol dm⁻³，初始速率为 2.0 × 10⁻³ mol dm⁻³ s⁻¹；实验二只把 [A] 加倍，初始速率为 4.0 × 10⁻³ mol dm⁻³ s⁻¹；实验三只把 [B] 加倍，初始速率维持 2.0 × 10⁻³ mol dm⁻³ s⁻¹。求 (a) 对 A 及对 B 的反应级数；(b) 速率常数 k；(c) [A] = 0.30 mol dm⁻³、[B] = 0.10 mol dm⁻³ 时的初始速率。 | (a) A 的浓度加倍而速率加倍，对 A 为一级；B 的浓度加倍而速率不变，对 B 为零级（3 分）。(b) 速率方程为 rate = k[A]，k = 2.0 × 10⁻³ ÷ 0.10 = 2.0 × 10⁻² s⁻¹（3 分）。(c) rate = 2.0 × 10⁻² × 0.30 = 6.0 × 10⁻³ mol dm⁻³ s⁻¹（3 分）。 |
乙部：碰撞理论与催化（36 分）
第 5 至 8 题（每题 8 至 10 分）
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 5 | 大理石的主要成分为碳酸钙。取相同质量的碳酸钙，一份为整块，一份为粉末，分别与过量 1.0 mol dm⁻³ 盐酸反应，收集相同体积的二氧化碳。整块需时 150 s，粉末需时 30 s。以 1/t 表示平均速率，求两者速率比，并以碰撞理论解释表面积对反应速率的影响。 | 整块速率取 1/t：1 ÷ 150 = 0.0067 s⁻¹（2 分）；粉末：1 ÷ 30 = 0.0333 s⁻¹（2 分）；比值为 5（2 分）。粉末的表面积远大于整块（1 分），同一时间有更多碳酸钙粒子暴露于酸中（1 分），单位时间内碰撞次数增加（1 分），故反应较快（1 分）。 |
| 6 | 过氧化氢在常温下分解缓慢，加入二氧化锰后明显加快。无催化剂时活化能为 75 kJ mol⁻¹，有二氧化锰时为 50 kJ mol⁻¹。求 (a) 活化能的降幅；(b) 降幅占原活化能的百分比；(c) 说明催化剂如何提高反应速率，并指出它是否改变反应的焓变。 | (a) 降幅 = 75 − 50 = 25 kJ mol⁻¹（3 分）。(b) 百分比 = 25 ÷ 75 × 100% = 33.3%（3 分）。(c) 催化剂提供另一条活化能较低的反应途径，令更多粒子有足够能量反应（2 分）；催化剂不改变反应物与产物的焓，故焓变不变（1 分）。 |
| 7 | 在密闭容器中，氮气与氢气反应生成氨。说明把容器体积减半对反应速率的影响，并解释为何增大压强对涉及固体与液体的反应速率影响很小。 | 体积减半令气体浓度加倍（2 分），单位体积内分子数目增加（2 分），碰撞频率增加，反应速率上升（2 分）。固体与液体几乎不可压缩，浓度基本不变，故压强对其反应速率影响很小（2 分）。 |
| 8 | 某反应中反应物 X 的浓度随时间变化如下：0 s 时为 0.80 mol dm⁻³，20 s 时为 0.50 mol dm⁻³，40 s 时为 0.32 mol dm⁻³。求 (a) 0 至 20 s 的平均速率；(b) 20 至 40 s 的平均速率；(c) 比较两段速率并解释。 | (a) (0.80 − 0.50) ÷ 20 = 0.015 mol dm⁻³ s⁻¹（3 分）。(b) (0.50 − 0.32) ÷ 20 = 0.0090 mol dm⁻³ s⁻¹（3 分）。(c) 后段速率较小，因 X 的浓度下降，碰撞频率减少（3 分）。 |
丙部：化学平衡（32 分）
第 9 至 12 题（每题 8 分）
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 9 | 在 500 K 时，反应 N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) 达平衡，平衡浓度为 [N₂] = 0.50 mol dm⁻³、[H₂] = 0.30 mol dm⁻³、[NH₃] = 0.20 mol dm⁻³。求 (a) 平衡常数 Kc 的表达式；(b) Kc 的数值，并注明单位。 | (a) Kc = [NH₃]² ÷ ([N₂] × [H₂]³)（3 分）。(b) Kc = 0.20² ÷ (0.50 × 0.30³) = 0.040 ÷ 0.0135 = 2.96 dm⁶ mol⁻²（5 分）。 |
| 10 | 氨的合成为放热反应。分别说明下列改变对平衡混合物中氨的摩尔分数的影响：(a) 升高温度；(b) 增大压强；(c) 从混合物中不断移除氨。每项须指出平衡移动的方向及理由。 | (a) 正反应为放热，升温令平衡向吸热的逆反应方向移动，氨的摩尔分数下降（3 分）。(b) 正反应气体摩尔数由 4 减至 2，增压令平衡向气体摩尔数较少的一方（正反应）移动，氨的摩尔分数上升（3 分）。(c) 移除氨令产物浓度下降，平衡向正反应方向移动以补充氨（2 分）。 |
| 11 | 在 400 K 时，反应 A(g) + B(g) ⇌ C(g) 的 Kc = 4.0。某时刻混合物中 [A] = 0.10 mol dm⁻³、[B] = 0.10 mol dm⁻³、[C] = 0.40 mol dm⁻³。求 (a) 反应商 Qc；(b) 判断体系平衡移动的方向。 | (a) Qc = [C] ÷ ([A] × [B]) = 0.40 ÷ (0.10 × 0.10) = 40（4 分）。(b) Qc 大于 Kc（4.0），体系未达平衡，净反应向逆方向进行，即 C 分解为 A 与 B（4 分）。 |
| 12 | 工业上以哈伯法合成氨，操作条件一般为 450 °C、200 atm，并使用铁催化剂。(a) 为何不采用更低温度以提高产率？(b) 催化剂在此过程中作用为何？(c) 为何仍要采用较高压强？ | (a) 正反应放热，低温有利产率，但温度过低则反应速率太慢，到达平衡需时过长（3 分）。(b) 铁催化剂提高反应速率，令系统在中等温度下仍可在合理时间内到达平衡，但不改变平衡位置（3 分）。(c) 增大压强令平衡向气体摩尔数较少的一方移动，提高氨的产率（2 分）。 |
TutorZone 练习卷｜题目与文章为原创，并非任何学校或出版社的教材。