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IB 化学 SL Paper 2 模拟卷（10 题・50 分・75 分钟・可用计算机）
练习卷 · IB 化学
IB Chemistry SL Paper 2 模拟卷：10 题、50 分、限时 75 分钟，可用计算机，涵盖酸碱滴定、中和焓变、电解与法拉第计算、平衡常数 Kc、反应级数与速率方程、pH 与稀释、碘量法测维他命 C、酯化与百分产率、气体摩尔体积、键焓，每题附逐步答案与评分要点。
卷面资料 年级：IB DP 第一年（Grade 11） ｜ 科目：化学 ｜ 时限：75 分钟 ｜ 总分：50 分 ｜ 题数：10
甲部（第 1 至 5 题・25 分）
全部题目均须作答。本卷可用计算机。计算题须展示步骤，数值答案取三位有效数字（另有指明者除外），并在答案末标明单位。所有数据为示例，并非任何考试机构的历届试题。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 以 0.100 mol dm⁻³ 氢氧化钠溶液滴定 25.0 cm³ 未知浓度的硫酸，达终点时用去 24.8 cm³ 氢氧化钠溶液。 (a) 写出中和反应的平衡化学方程式。 (b) 计算所用氢氧化钠的摩尔数。 (c) 计算硫酸溶液的浓度（mol dm⁻³，三位有效数字）。 (d) 若以甲基橙作指示剂，说明终点时的颜色变化。 |
(a) H₂SO₄ ＋ 2NaOH → Na₂SO₄ ＋ 2H₂O（或 2H⁺ ＋ 2OH⁻ → 2H₂O）。 (b) n(NaOH) ＝ 0.100 × 0.0250 ＝ 2.5000e-03 mol。 (c) 由方程式，n(H₂SO₄) ＝ n(NaOH) ÷ 2 ＝ 1.2500e-03 mol；c ＝ 1.2500e-03 ÷ 0.0248 ＝ 0.0504 mol dm⁻³，即约 0.050 mol dm⁻³。 (d) 甲基橙在酸性呈红色、碱性呈黄色；达终点（pH 约 4 至 6）时由红转为橙黄色，滴一滴过量即明显转黄。 评分要点：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 2 分（摩尔比与浓度各 1）、(d) 1 分。 |
| 2 | 把 50.0 cm³ 1.00 mol dm⁻³ 盐酸与 50.0 cm³ 1.00 mol dm⁻³ 氢氧化钠溶液在保温杯中混合，溶液温度由 24.3 °C 升至 31.0 °C。假设溶液密度为 1.00 g cm⁻³、比热容为 4.18 J g⁻¹ K⁻¹。 (a) 计算混合溶液上升的温度（ΔT）。 (b) 计算反应放出的热量（J）。 (c) 计算中和焓变 ΔH（kJ mol⁻¹，以每摩尔水生成计）。 (d) 说明为何实验值通常较文献值（约 −57.3 kJ mol⁻¹）小。 |
(a) ΔT ＝ 31.0 − 24.3 ＝ 6.7 °C（即 6.7 K）。 (b) 质量 ＝ 50.0 ＋ 50.0 ＝ 100.0 g；q ＝ mcΔT ＝ 100.0 × 4.18 × 6.7 ＝ 2800.6 J。 (c) n(H₂O) ＝ 0.0500 × 1.00 ＝ 0.0500 mol；ΔH ＝ −q ÷ n ＝ −2800.6 ÷ 0.0500 ＝ -56012 J mol⁻¹ ≈ -56.0 kJ mol⁻¹。 (d) 保温杯向环境散热、温度计与杯壁吸热，令测得的 ΔT 偏小，故放出的热量与 |ΔH| 都偏小。 评分要点：(a) 1 分、(b) 2 分、(c) 1 分、(d) 1 分。 |
| 3 | 以 2.50 A 的电流电解硫酸铜(II) 溶液 30.0 分钟（电极均为惰性）。法拉第常数取 96500 C mol⁻¹，摩尔体积在常温常压取 24.0 dm³ mol⁻¹。 (a) 计算通过的电荷量（C）。 (b) 计算阴极析出铜的质量（g）。 (c) 写出阳极反应，并计算阳极放出氧气的体积（cm³）。 (d) 解释为何电解过程中溶液的蓝色逐渐变淡。 |
(a) Q ＝ It ＝ 2.50 × 1800 ＝ 4500 C。 (b) n(e⁻) ＝ 4500 ÷ 96500 ＝ 0.04663 mol；Cu²⁺ ＋ 2e⁻ → Cu，故 n(Cu) ＝ 0.04663 ÷ 2 ＝ 0.02332 mol，m ＝ 63.5 × 0.02332 ＝ 1.48 g。 (c) 阳极：2H₂O → O₂ ＋ 4H⁺ ＋ 4e⁻；n(O₂) ＝ 0.04663 ÷ 4 ＝ 0.01166 mol，V ＝ 0.01166 × 24.0 × 1000 ＝ 280 cm³。 (d) Cu²⁺ 在阴极不断被还原成铜，溶液中 Cu²⁺ 浓度下降，故蓝色（来自含水 Cu²⁺ 离子）逐渐变淡。 评分要点：(a) 1 分、(b) 2 分、(c) 1 分、(d) 1 分。 |
| 4 | 在 1.00 dm³ 容器中把 1.00 mol 氢气与 1.00 mol 碘蒸气混合，加热至某温度达平衡，测得平衡时碘化氢的摩尔数为 1.56 mol。反应：H₂(g) ＋ I₂(g) ⇌ 2HI(g)。 (a) 列出平衡时各物质的摩尔数。 (b) 写出 Kc 的表达式（以浓度表示）。 (c) 计算该温度下的 Kc。 (d) 若容器体积减半而温度不变，说明 HI 的摩尔数会如何改变。 |
(a) 由方程式，生成 1.56 mol HI 需消耗 0.78 mol H₂ 与 0.78 mol I₂；平衡时 n(H₂) ＝ n(I₂) ＝ 1.00 − 0.78 ＝ 0.22 mol，n(HI) ＝ 1.56 mol。 (b) Kc ＝ [HI]² ÷ ([H₂][I₂])。 (c) 体积 1.00 dm³，故三者浓度分别为 1.56、0.22、0.22 mol dm⁻³；Kc ＝ 1.56² ÷ (0.22 × 0.22) ＝ 50.3。 (d) 两边气体摩尔数相等（2 对 2），改变体积不改变平衡位置，故 HI 的摩尔数不变（各浓度同比例上升，Q 仍等于 Kc）。 评分要点：(a) 2 分、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 1 分。 |
| 5 | 某反应 A ＋ 2B → 产物的初始速率数据如下： 实验 1：[A] ＝ 0.10 mol dm⁻³、[B] ＝ 0.10 mol dm⁻³、初始速率 ＝ 2.0e-04 mol dm⁻³ s⁻¹； 实验 2：[A] ＝ 0.20 mol dm⁻³、[B] ＝ 0.10 mol dm⁻³、初始速率 ＝ 4.0e-04 mol dm⁻³ s⁻¹； 实验 3：[A] ＝ 0.10 mol dm⁻³、[B] ＝ 0.20 mol dm⁻³、初始速率 ＝ 8.0e-04 mol dm⁻³ s⁻¹。 (a) 求反应对 A 的级数。 (b) 求反应对 B 的级数。 (c) 写出速率方程，并计算速率常数 k（连单位）。 (d) 说明为何不能由化学方程式的系数直接得出反应级数。 |
(a) 比较实验 1 与 2：[A] 加倍、[B] 不变，速率由 2.0e-04 升至 4.0e-04（2 倍），故对 A 为一级。 (b) 比较实验 1 与 3：[B] 加倍、[A] 不变，速率由 2.0e-04 升至 8.0e-04（4 倍），倍数 ＝ 2ⁿ ＝ 4，故对 B 为二级。 (c) 速率 ＝ k[A][B]²；以实验 1 代入：k ＝ 2.0e-04 ÷ (0.10 × 0.10²) ＝ 0.20 mol⁻² dm⁶ s⁻¹。 (d) 反应级数由实验速率数据决定，取决于最慢步骤（速率决定步骤）的分子数与机理；方程式的系数只表示总化学计量，与机理无必然关系。 评分要点：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 2 分、(d) 1 分。 |
乙部（第 6 至 10 题・25 分）
全部题目均须作答。本卷可用计算机。计算题须展示步骤，数值答案取三位有效数字（另有指明者除外），并在答案末标明单位。所有数据为示例，并非任何考试机构的历届试题。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 6 | 在 25 °C 下作答，Kw ＝ 1.0 × 10⁻¹⁴。 (a) 计算 0.010 mol dm⁻³ 盐酸的 pH。 (b) 把 10.0 cm³ 该盐酸加水稀释至总体积 1.00 dm³，计算稀释后溶液的 pH。 (c) 计算 0.010 mol dm⁻³ 氢氧化钠溶液的 pH。 (d) 把 25.0 cm³ 0.10 mol dm⁻³ 盐酸与 20.0 cm³ 0.10 mol dm⁻³ 氢氧化钠混合，计算混合液的 pH（取三位有效数字）。 |
(a) [H⁺] ＝ 0.010 mol dm⁻³（强酸完全电离），pH ＝ −log 0.010 ＝ 2.00。 (b) 稀释 100 倍，[H⁺] ＝ 1.0 × 10⁻⁴ mol dm⁻³，pH ＝ 4.00。 (c) [OH⁻] ＝ 0.010 mol dm⁻³，pOH ＝ 2.00，pH ＝ 14.00 − 2.00 ＝ 12.00。 (d) n(H⁺) ＝ 0.0250 × 0.10 ＝ 0.0025 mol，n(OH⁻) ＝ 0.0200 × 0.10 ＝ 0.0020 mol；剩余 H⁺ ＝ 5.0000e-04 mol，总体积 45.0 cm³，[H⁺] ＝ 0.01111 mol dm⁻³，pH ＝ 1.95。 评分要点：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 2 分。 |
| 7 | 把 25.0 cm³ 维他命 C 饮品样本以 0.0200 mol dm⁻³ 碘溶液滴定，平均用去 18.6 cm³。反应为 C₆H₈O₆ ＋ I₂ → C₆H₆O₆ ＋ 2HI（1 摩尔维他命 C 与 1 摩尔碘反应），维他命 C 的摩尔质量为 176.1 g mol⁻¹。 (a) 计算所用碘的摩尔数。 (b) 计算 25.0 cm³ 样本中维他命 C 的质量（mg）。 (c) 计算饮品中维他命 C 的浓度（g dm⁻³）。 (d) 说明滴定时为何要迅速进行，并解释加入淀粉指示剂的时机。 |
(a) n(I₂) ＝ 0.0200 × 0.0186 ＝ 3.720e-04 mol。 (b) 摩尔比 1：1，n(维他命 C) ＝ 3.720e-04 mol；m ＝ 176.1 × 3.720e-04 ＝ 0.06551 g ＝ 65.5 mg。 (c) 每 25.0 cm³ 有 0.06551 g，故浓度 ＝ 0.06551 ÷ 0.0250 ＝ 2.62 g dm⁻³。 (d) 维他命 C 易被空气中的氧氧化，滴定须迅速以免结果偏低；淀粉指示剂应在接近终点（溶液呈淡黄色）时才加入，因大量碘会与淀粉生成深色错合物并可能令淀粉变质，使终点判断失准。 评分要点：(a) 1 分、(b) 2 分、(c) 1 分、(d) 1 分。 |
| 8 | 把 10.0 g 乙酸（摩尔质量 60.0 g mol⁻¹）与过量乙醇在浓硫酸催化下加热，蒸馏后得乙酸乙酯 12.80 g（摩尔质量 88.0 g mol⁻¹）。 (a) 写出反应的平衡方程式并命名产物。 (b) 计算乙酸的摩尔数。 (c) 计算乙酸乙酯的理论产量（g）。 (d) 计算百分产率。 (e) 说明浓硫酸在此反应的两个作用。 |
(a) CH₃COOH ＋ C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ ＋ H₂O；产物为乙酸乙酯（ethyl ethanoate）。 (b) n ＝ 10.0 ÷ 60.0 ＝ 0.1667 mol。 (c) 摩尔比 1：1，理论产量 ＝ 0.1667 × 88.0 ＝ 14.67 g。 (d) 百分产率 ＝ 12.80 ÷ 14.67 × 100% ＝ 87.3%。 (e) 浓硫酸作催化剂加快达平衡；亦作脱水剂吸去生成的水，令平衡右移提高产率。 评分要点：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 1 分、(e) 1 分。 |
| 9 | 把 2.40 g 镁条加入过量稀盐酸中，收集放出的氢气（Ar：Mg ＝ 24.3，摩尔体积在常温常压取 24.0 dm³ mol⁻¹）。 (a) 写出反应的平衡方程式。 (b) 计算镁的摩尔数。 (c) 计算常温常压下收集到的氢气体积（dm³ 及 cm³）。 (d) 计算生成氯化镁的质量（g，Mr ＝ 95.3）。 (e) 说明为何实际收集到的气体体积略少于计算值。 |
(a) Mg ＋ 2HCl → MgCl₂ ＋ H₂。 (b) n(Mg) ＝ 2.40 ÷ 24.3 ＝ 0.0988 mol。 (c) 摩尔比 1：1，n(H₂) ＝ 0.0988 mol；V ＝ 0.0988 × 24.0 ＝ 2.37 dm³ ＝ 2370 cm³。 (d) n(MgCl₂) ＝ 0.0988 mol，m ＝ 0.0988 × 95.3 ＝ 9.41 g。 (e) 部分氢气溶于水或实验前已逸出、注射器与导管内有空气残留、反应放热令气体温度略高于室温而体积读数偏差，都会令实测值偏离计算值。 评分要点：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 1 分、(e) 1 分。 |
| 10 | 燃烧甲烷的反应：CH₄(g) ＋ 2O₂(g) → CO₂(g) ＋ 2H₂O(g)。平均键焓（kJ mol⁻¹）：C−H 414、O＝O 498、C＝O 799、O−H 464。 (a) 列出反应中需要打断的键及其数目。 (b) 列出反应中生成的键及其数目。 (c) 计算打断键所需的总能量与生成键放出的总能量。 (d) 计算反应的 ΔH（kJ mol⁻¹），并判断反应属放热或吸热。 (e) 说明为何用键焓算出的 ΔH 与标准燃烧焓（以液态水计）不同。 |
(a) 打断：4 条 C−H、2 条 O＝O。 (b) 生成：2 条 C＝O（在 CO₂ 中）、4 条 O−H（在 2 个 H₂O 中）。 (c) 打断所需 ＝ 4 × 414 ＋ 2 × 498 ＝ 1656 ＋ 996 ＝ 2652 kJ mol⁻¹；生成放出 ＝ 2 × 799 ＋ 4 × 464 ＝ 1598 ＋ 1856 ＝ 3454 kJ mol⁻¹。 (d) ΔH ＝ 打断 − 生成 ＝ 2652 − 3454 ＝ -802 kJ mol⁻¹；值为负，属放热反应。 (e) 键焓是气态分子的平均值，且本题水以气态计算；标准燃烧焓中水为液态，凝结会额外放出约 44 kJ mol⁻¹（每摩尔水），故两者相差约 88 kJ mol⁻¹。 评分要点：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 1 分、(e) 1 分。 |
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