IGCSE 化学 0620 Paper 4 练习卷：有机化学、聚合物与燃料（Extended 理论卷・75 分）

年级：中四至中五（IGCSE Year 10–11）　｜　科目：化学 0620　｜　时限：75 分钟　｜　总分：75 分　｜　题数：31

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Paper 4（Extended，结构题）	1 小时 15 分	75	不可用

题目

第 1 题（14 分）　烷烃与烯烃：甲烷燃烧、裂解与聚合物原料

(a) 写出甲烷完全燃烧的平衡化学方程式。 （2 分）

(b) 计算甲烷的相对分子质量（Ar：C 12、H 1），并由此求甲烷中碳的质量百分比。 （2 分）

(c) 8.0 g 甲烷完全燃烧，求甲烷的摩尔数。 （2 分）

(d) 在同温同压（摩尔体积 24 dm³/mol）下，求上述甲烷所占的体积。 （3 分）

(e) 求完全燃烧后生成二氧化碳的质量（Mr：CO₂ 44）。 （2 分）

(f) 炼油厂把癸烷裂解：C₁₀H₂₂ → C₈H₁₈ + C₂H₄。解释此反应在工业上的两项好处。 （3 分）

第 2 题（12 分）　乙醇：葡萄糖发酵与乙烯水合的比较

(a) 写出葡萄糖在酵母作用下发酵成乙醇的平衡化学方程式。 （2 分）

(b) 计算葡萄糖的相对分子质量（Ar：C 12、H 1、O 16）。 （2 分）

(c) 180 g 葡萄糖完全发酵，求乙醇的摩尔数及质量（Mr 乙醇 46）。 （3 分）

(d) 实验实际只得到 41.4 g 乙醇，求产率。 （2 分）

(e) 比较发酵法与乙烯水合法制乙醇：各写出一项原料、反应条件及速率差异。 （3 分）

第 3 题（14 分）　聚合物：加成聚合与缩合聚合

(a) 写出乙烯加成聚合生成聚乙烯的方程式（用重复单位表示），并说明此反应是否产生其他产物。 （2 分）

(b) 某聚乙烯样本的相对分子质量为 28 000，求聚合度（重复单位数目）。 （3 分）

(c) 分别说明加成聚合与缩合聚合的特征，并各举一个例子。 （3 分）

(d) 尼龙-6,6 由己烷-1,6-二胺与己二酸缩合而成。写出脱去的小分子名称，并指出链与链之间的引力种类。 （3 分）

(e) 解释为何聚烯烃在环境中难以降解，并提出一种处理废弃聚烯烃的方法及其限制。 （3 分）

第 4 题（12 分）　石油分馏、燃烧与能量计算

(a) 说明分馏塔中馏分的沸点范围与分子链长度、塔内位置的关系。 （2 分）

(b) 写出工业上把原油分馏成不同馏分的两个原因。 （2 分）

(c) 2.0 g 燃料完全燃烧，令 500 g 水的温度上升 20 °C（水的比热容量 4.2 J/(g °C)）。求释出的能量及每克燃料提供的能量（kJ/g）。 （3 分）

(d) 分别写出烃完全燃烧与不完全燃烧的产物，并指出不完全燃烧的一项危害。 （2 分）

(e) 提出两种减少燃烧所产生污染物的方法，并各说明原理。 （3 分）

第 5 题（13 分）　羧酸与酯：酯化反应、原子经济性与产率

(a) 写出乙酸的官能团名称及相对分子质量（Ar：C 12、H 1、O 16）。 （2 分）

(b) 6.0 g 乙酸与过量乙醇在浓硫酸催化下反应，求乙酸的摩尔数。 （3 分）

(c) 求乙酸乙酯（Mr 88）的理论产量，并计算此反应的原子经济性。 （3 分）

(d) 写出酯的官能团名称，并说明低分子量酯在食品工业的一项用途。 （2 分）

(e) 实验实际得到 7.04 g 乙酸乙酯，求产率，并提出一种提高产率的方法及其原理。 （3 分）

第 6 题（10 分）　甲醇：燃料电池与生质燃料

(a) 计算甲醇 CH₃OH 的相对分子质量（Ar：C 12、H 1、O 16）。 （2 分）

(b) 3.2 g 甲醇的摩尔数是多少？ （2 分）

(c) 该摩尔数的甲醇完全燃烧，求生成二氧化碳的质权（Mr CO₂ 44）。 （2 分）

(d) 比较甲醇燃料电池与直接燃烧甲醇，写出燃料电池的两项优点。 （2 分）

(e) 写出制造生质甲醇的一种原料来源，并指出使用生质燃料的一项限制。 （2 分）

答案及评分准则

第 1 题　烷烃与烯烃：甲烷燃烧、裂解与聚合物原料

(a) CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O ［2 分］

(b) Mr = 12 + 4 × 1 = 16；碳百分比 = 12 ÷ 16 × 100 = 75%。 ［2 分］

(c) 8.0 ÷ 16 = 0.50 mol。 ［2 分］

(d) 0.50 mol × 24 dm³/mol = 12 dm³（1 分摩尔数、1 分相乘、1 分单位）。 ［3 分］

(e) 0.50 mol CO₂ × 44 = 22.0 g。 ［2 分］

(f) ①烯烃（乙烯）是制造聚合物的原料，价值高（1）；②同时产生较短链烷烃，可作汽油成分，符合市场需求（1）；③产物用途比长链烷烃广泛，提高经济效益（1）。 ［3 分］

第 2 题　乙醇：葡萄糖发酵与乙烯水合的比较

(a) C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ ［2 分］

(b) 6 × 12 + 12 × 1 + 6 × 16 = 180。 ［2 分］

(c) 180 ÷ 180 = 1.0 mol 葡萄糖 → 2.0 mol 乙醇 → 2.0 × 46 = 92 g（每步 1 分）。 ［3 分］

(d) 41.4 ÷ 46 = 0.90 mol；0.90 ÷ 1.0 × 100 = 90%。 ［2 分］

(e) 发酵：原料为糖／淀粉，30–40 °C、常压、酵母催化，速率慢（1）；水合：原料为乙烯（来自石油），300 °C、60 atm、磷酸催化，速率快（1）；比较出速率差异（1）。 ［3 分］

第 3 题　聚合物：加成聚合与缩合聚合

(a) n CH₂=CH₂ → 重复单位 –CH₂–CH₂– 的聚合物；不产生其他产物（单体全部并入链中）。 ［2 分］

(b) 重复单位 Mr = 2 × 12 + 4 × 1 = 28；28000 ÷ 28 = 1000 个重复单位（单位 1 分）。 ［3 分］

(c) 加成聚合：不饱和单体互相加成，无小分子脱去，例聚乙烯（1.5）；缩合聚合：两个官能团反应并脱去小分子（如水），例尼龙或聚酯（1.5）。 ［3 分］

(d) 脱去水（H₂O，1 分）；链间有酰胺基之间的氢键（1 分），使聚合物强度高、熔点较高（1 分）。 ［3 分］

(e) C–C 与 C–H 键非极性、无官能团，微生物难以攻击，故不易生物降解（1.5）；方法如回收熔融再制，或焚化回收能量（1）；限制：回收需分类清洗、焚化产生 CO₂（1.5）。 ［3 分］

第 4 题　石油分馏、燃烧与能量计算

(a) 链越长、分子间引力越大，沸点越高，于塔底收集；链越短沸点越低，于塔顶收集。 ［2 分］

(b) ①不同馏分沸点不同，可按需求分开（1）；②各馏分用途不同，如汽油作燃料、沥青铺路，分开后才能有效使用（1）。 ［2 分］

(c) E = 500 × 4.2 × 20 = 42000 J = 42 kJ（2 分）；每克 = 42000 ÷ 2.0 = 42000 J/g = 21 kJ/g（1 分）。 ［3 分］

(d) 完全燃烧：CO₂ 与 H₂O（1）；不完全燃烧：CO、碳粒与 H₂O，CO 有毒并与血红蛋白结合（1）。 ［2 分］

(e) ①汽车用催化转换器，把 CO 与 NO 氧化／还原成 CO₂ 与 N₂（1.5）；②改用生质燃料或氢，减少化石碳的净排放（1.5）。 ［3 分］

第 5 题　羧酸与酯：酯化反应、原子经济性与产率

(a) 羧基（–COOH，1 分）；Mr = 2 × 12 + 4 × 1 + 2 × 16 = 60（1 分）。 ［2 分］

(b) 6.0 ÷ 60 = 0.10 mol（数值 2 分、单位 1 分）。 ［3 分］

(c) 0.10 × 88 = 8.8 g（1.5）；原子经济性 = 88 ÷ (60 + 46) × 100 = 83.0%（1.5）。 ［3 分］

(d) 酯基（–COO–，1 分）；作香料或水果味添加剂（1 分）。 ［2 分］

(e) 7.04 ÷ 8.8 × 100 = 80%（1.5）；蒸出生成的酯或移走水，使平衡向生成物方向移动（1.5）。 ［3 分］

第 6 题　甲醇：燃料电池与生质燃料

(a) 12 + 4 × 1 + 16 = 32。 ［2 分］

(b) 3.2 ÷ 32 = 0.10 mol。 ［2 分］

(c) 0.10 mol CH₃OH → 0.10 mol CO₂ → 0.10 × 44 = 4.4 g。 ［2 分］

(d) ①能量转换效率较高，较少以热形式浪费（1）；②无火焰、可在较低温度运作，产物主要是水，污染物较少（1）。 ［2 分］

(e) 原料：农作物废料或木质生物质经气化（1）；限制：需大量土地与水，可能与粮食生产竞争（1）。 ［2 分］

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