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IB 化学 HL Paper 2 结构题练习卷（10 题・100 分・135 分钟）
练习卷 · IB 化学 HL Paper 2 结构题
IB 化学 HL Paper 2 结构题练习卷：10 题原创题目、100 分、135 分钟，涵盖滴定计量、燃烧焓变、平衡常数、弱酸 pH、电解定量、理想气体、反应动力学、原子经济、锰酸钾滴定与缓冲溶液，附完整答案与评分要点。
卷面资料 年级：IB DP 第二年（DP2） ｜ 科目：化学 ｜ 时限：135 分钟 ｜ 总分：100 分 ｜ 题数：10
甲部 计量化学、能量与电化学（50 分）
第 1–3 题
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 25.0 cm³ 的 0.100 mol dm⁻³ 氢氧化钠溶液，刚好被 20.0 cm³ 稀硫酸中和。（a）计算所用氢氧化钠的摩尔数。（b）已知 H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O，求硫酸的摩尔数。（c）求硫酸的浓度（mol dm⁻³）。 | （a）n(NaOH) = 0.0250 × 0.100 = 2.50 × 10⁻³ mol。（b）n(H₂SO₄) = 2.50 × 10⁻³ ÷ 2 = 1.25 × 10⁻³ mol，因 1 mol 酸中和 2 mol 碱。（c）c = 1.25 × 10⁻³ ÷ 0.0200 = 0.0625 mol dm⁻³。评分要点：摩尔比须由方程式读出（1:2），单位须写 mol dm⁻³；只答数值不给单位扣分。 |
| 2 | 2.30 g 乙醇（M = 46.0）在氧气中完全燃烧，令 200 g 水的温度上升 15.0 °C。（水的比热容量 = 4.18 J g⁻¹ K⁻¹）（a）计算水吸收的热量（J）。（b）求乙醇的摩尔数及燃烧焓（kJ mol⁻¹，须含正负号）。（c）文献值为 −1367 kJ mol⁻¹，计算百分误差并提出一个主要误差来源。 | （a）q = 200 × 4.18 × 15.0 = 12540 J = 12.54 kJ。（b）n = 2.30 ÷ 46.0 = 0.0500 mol；ΔH = −12.54 ÷ 0.0500 = −250.8 kJ mol⁻¹。（c）误差 = (1367 − 250.8) ÷ 1367 × 100 = 81.7%；主要来源是热量大量散失到周围空气及容器（另有部分乙醇未完全燃烧、水蒸发吸热）。评分要点：ΔH 必须带负号；误差须以大值为分母。 |
| 3 | 在 1.00 dm³ 容器中，1.00 mol 氢气与 1.00 mol 碘蒸气混合，达平衡时碘化氢的浓度为 1.60 mol dm⁻³。H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g)（a）求平衡时 H₂ 与 I₂ 的浓度。（b）计算 Kc。（c）若把容器压缩至 0.50 dm³（温度不变），Kc 及 HI 的摩尔数会否改变？解释。 | （a）由方程式，HI 生成 1.60 mol dm⁻³ 即消耗 0.80 mol dm⁻³ 的 H₂ 与 I₂，故 [H₂] = [I₂] = 1.00 − 0.80 = 0.20 mol dm⁻³。（b）Kc = (1.60)² ÷ (0.20 × 0.20) = 2.56 ÷ 0.040 = 64（无单位）。（c）Kc 不变，因温度不变；但两边气体摩尔数相等（Δn = 0），压力改变不影响平衡位置，故 HI 的摩尔数亦不变（浓度则加倍）。评分要点：须指明 Kc 只随温度改变。 |
第 4–5 题
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 4 | 一元弱酸 HA 的 Ka = 1.8 × 10⁻⁵。配成 0.10 mol dm⁻³ 溶液。（a）计算平衡时氢离子浓度。（b）求 pH（2 位小数）。（c）求 HA 的解离度（百分率，2 位小数），并说明为何不可用 pH = −log c 直接计算。 | （a）[H⁺] = √(Ka × c) = √(1.8 × 10⁻⁵ × 0.10) = √(1.8 × 10⁻⁶) = 1.34 × 10⁻³ mol dm⁻³。（b）pH = −log(1.34 × 10⁻³) = 2.87。（c）解离度 = 1.34 × 10⁻³ ÷ 0.10 × 100 = 1.34%；因 HA 只部分解离，[H⁺] 远小于 c，直接用 −log c 会高估 [H⁺]、低估 pH。评分要点：须先做近似 [HA]eq ≈ c 的假设，并说明该假设在解离度小于 5% 时成立。 |
| 5 | 以 2.00 A 的电流电解硫酸铜(II)溶液 30.0 分钟。（F = 96500 C mol⁻¹，A(Cu) = 63.5）（a）计算通过的电量。（b）求电子的摩尔数。（c）求阴极析出铜的质量（g，3 位小数），并指出电解过程中阳极观察到的现象。 | （a）Q = I t = 2.00 × 1800 = 3600 C。（b）n(e⁻) = 3600 ÷ 96500 = 3.73 × 10⁻² mol。（c）Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu，故 n(Cu) = 3.73 × 10⁻² ÷ 2 = 1.865 × 10⁻² mol，m = 1.865 × 10⁻² × 63.5 = 1.184 g；阳极铜片溶解变薄，蓝色由深变浅，溶液中 Cu²⁺ 浓度大致不变。评分要点：电子与铜的 2:1 关系须明确；忽略阳极会失分。 |
乙部 气体、动力学、产率与缓冲（50 分）
第 6–8 题
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 6 | 0.500 g 某气体在 300 K 及 100 kPa 下占体积 400 cm³。（R = 8.31 J K⁻¹ mol⁻¹）（a）计算该气体的摩尔数（5 位小数）。（b）求其摩尔质量（1 位小数）。（c）由此推断该气体，并说明为何在高压下此计算会出现偏差。 | （a）n = pV ÷ RT = (100000 × 4.00 × 10⁻⁴) ÷ (8.31 × 300) = 40.0 ÷ 2493 = 1.604 × 10⁻² mol。（b）M = m ÷ n = 0.500 ÷ 1.604 × 10⁻² = 31.2 g mol⁻¹。（c）最可能是氧气 O₂（M = 32.0）；高压下分子体积不可忽略、分子间有引力，理想气体定律高估压力、低估摩尔质量。评分要点：体积须先换成 dm³ 或 m³；偏差原因须提及分子体积或分子间引力。 |
| 7 | 某反应对 A 为一级反应。实验显示 A 的浓度由 0.20 mol dm⁻³ 降至 0.10 mol dm⁻³ 需时 58 s。（a）求速率常数 k（s⁻¹，4 位小数）。（b）写出半衰期，并说明一级反应半衰期的特征。（c）计算浓度由 0.40 mol dm⁻³ 降至 0.050 mol dm⁻³ 所需时间。 | （a）对一级反应 k = ln2 ÷ t½ = 0.693 ÷ 58 = 1.20 × 10⁻² s⁻¹。（b）半衰期 58 s；一级反应半衰期与起始浓度无关，恒为常数。（c）0.40 → 0.20 → 0.10 → 0.050，共 3 个半衰期，t = 3 × 58 = 174 s。评分要点：一级反应须用 ln2/t½ 而非 (c₀ − c)/t；半衰期数目须数清。 |
| 8 | 石灰石加热分解：CaCO₃ → CaO + CO₂（M：CaCO₃ = 100, CaO = 56, CO₂ = 44）（a）计算此反应的原子经济（%）。（b）求 25.0 g 碳酸钙完全分解的理论产量（g）。（c）实际只得 12.6 g 氧化钙，求百分比产率，并提出一个产率低于 100% 的原因。 | （a）原子经济 = 目标产物摩尔质量 ÷ 反应物摩尔质量总和 × 100 = 56 ÷ 100 × 100 = 56%。（b）n(CaCO₃) = 25.0 ÷ 100 = 0.250 mol，理论产量 = 0.250 × 56 = 14.0 g。（c）百分比产率 = 12.6 ÷ 14.0 × 100 = 90%；原因可为反应未完全、部分氧化钙吸湿生成氢氧化钙、或转移时有损失。评分要点：原子经济以摩尔质量计算，不需实验数据。 |
第 9–10 题
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 9 | 25.0 cm³ 的硫酸亚铁(II)溶液在酸性条件下，需用 24.0 cm³ 的 0.0200 mol dm⁻³ 高锰酸钾溶液才能完全氧化。MnO₄⁻ + 5Fe²⁺ + 8H⁺ → Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O （a）计算所用 MnO₄⁻ 的摩尔数。（b）求 Fe²⁺ 的摩尔数。（c）求 Fe²⁺ 溶液的浓度，并指出滴定终点的颜色变化。 | （a）n(MnO₄⁻) = 0.0240 × 0.0200 = 4.80 × 10⁻⁴ mol。（b）由方程式 MnO₄⁻ : Fe²⁺ = 1 : 5，n(Fe²⁺) = 5 × 4.80 × 10⁻⁴ = 2.40 × 10⁻³ mol。（c）c(Fe²⁺) = 2.40 × 10⁻³ ÷ 0.0250 = 0.0960 mol dm⁻³；终点时溶液由无色变为持久淡紫红色。评分要点：方程式系数比是关键，误用 1:1 会全题失分。 |
| 10 | 把等体积的 0.10 mol dm⁻³ 乙酸与 0.10 mol dm⁻³ 乙酸钠混合（Ka = 1.8 × 10⁻⁵）。（a）计算混合液的 pH（2 位小数）。（b）解释加入少量盐酸后 pH 为何几乎不变，须写出相关方程式。（c）若要配得 pH 4.44 的缓冲液，求乙酸与乙酸钠的摩尔比。 | （a）等体积混合后浓度各为 0.050 mol dm⁻³；pH = pKa + log([盐]/[酸]) = 4.74 + log 1 = 4.74。（b）加入的 H⁺ 与 CH₃COO⁻ 反应：CH₃COO⁻ + H⁺ → CH₃COOH，H⁺ 被消耗而非累积，故 pH 几乎不变。（c）pH = 4.44 时，log([盐]/[酸]) = 4.44 − 4.74 = −0.30，[盐]/[酸] = 0.50，即乙酸 : 乙酸钠 = 2 : 1。评分要点：须写出 H⁺ 被共轭碱吸收的方程式；(c) 须指明比值方向。 |
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