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中五化学练习卷：酸碱滴定、电解与反应速率
练习卷 · 中五化学：酸碱滴定、电解与反应速率全卷
中五化学全卷练习：酸碱滴定计算与指示剂选择、盐水解 pH、电解与法拉第计算、电镀与电解水，以及反应速率量度、速率方程与一级反应半衰期。12 题、100 分、建议 75 分钟，附完整答案、评分要点与三语对照，适合校内试前操练。
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：酸碱与滴定（第 1–4 题）
甲部
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 以 0.100 M 氢氧化钠溶液滴定 25.0 cm³ 未知浓度的盐酸，三次滴定平均用去 23.40 cm³。(a) 写出滴定过程的化学方程式（净离子方程式）。(b) 计算盐酸的摩尔浓度（答案准确至 4 位有效数字）。(c) 若改用 0.0500 M 氢氧化钠溶液，求达至同一终点所需体积。(d) 说明为何选用甲基橙而不用酚酞作指示剂，并指出终点的颜色变化。 | (a) H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l)。(b) n(NaOH) = 0.100 × 23.40/1000 = 2.340 × 10⁻³ mol，故 [HCl] = 2.340 × 10⁻³ ÷ 0.0250 = 0.0936 M。(c) V = 2.340 × 10⁻³ ÷ 0.0500 × 1000 = 46.8 cm³。(d) 强酸与强碱滴定的等当点 pH = 7，甲基橙（变色范围约 3.1–4.4）与酚酞（8.3–10）皆可，但甲基橙由黄变橙红，终点较易辨认，故常用；评分要点：净离子方程式、摩尔数换算、浓度与体积关系、指示剂选择理据。 |
| 2 | 已知 25 °C 时醋酸的 Ka = 1.8 × 10⁻⁵，Kw = 1.0 × 10⁻¹⁴。(a) 求 0.010 M 盐酸的 pH（准确至 2 位小数）。(b) 求 0.010 M 醋酸的 pH，并解释为何与 (a) 不同（可用近似 [H⁺] = √(Ka × c)）。(c) 将该醋酸溶液稀释 10 倍后，求 pH 的变化量，并说明是否等于 1。 | (a) 强酸完全解离，[H⁺] = 0.010 M，pH = 2.00。(b) 醋酸只是部分解离，[H⁺] = √(1.8 × 10⁻⁵ × 0.010) = 4.24 × 10⁻⁴ M，pH = 3.37；因大部分醋酸分子未解离，[H⁺] 远低于 0.010 M，故 pH 较高。(c) 稀释 10 倍后 c = 0.0010 M，[H⁺] = 1.34 × 10⁻⁴ M，pH = 3.87，变化量 = 0.50，小于 1，因为稀释促使更多醋酸分子解离，部分补回 [H⁺]。评分要点：强弱酸解离概念、近似公式、稀释对解离度的影响。 |
| 3 | 以 0.100 M 氢氧化钠滴定 25.0 cm³ 0.100 M 醋酸。(a) 求等当点所需氢氧化钠的体积。(b) 计算等当点时溶液的 pH（提示：以醋酸根的水解常数 Kb = Kw / Ka 计算，答案准确至 2 位小数）。(c) 说明等当点的 pH 为何大于 7。(d) 若改用盐酸代替醋酸，等当点的 pH 有何不同？简要解释。 | (a) n(CH₃COOH) = 0.100 × 0.0250 = 2.50 × 10⁻³ mol，需同摩尔 NaOH，故体积 = 25.0 cm³。(b) 等当点时总体积 50.0 cm³，[CH₃COO⁻] = 0.0500 M；Kb = Kw/Ka = 5.56e-10，[OH⁻] = √(Kb × c) = 5.27e-06 M，pOH = 5.28，pH = 8.72。(c) 醋酸根水解生成 OH⁻：CH₃COO⁻ + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH⁻，故溶液呈碱性，pH 大于 7。(d) 盐酸与氢氧化钠均为强电解质，等当点只有 NaCl 与水，pH = 7，低于醋酸的情况。评分要点：等当点体积、Kb 计算、水解方程式、强弱酸比较。 |
| 4 | 一名学生要检定一批不纯的氢氧化钠样本。他把 1.25 g 样本溶于水并稀释至 250.0 cm³。取 25.0 cm³ 以 0.100 M 盐酸滴定，平均用去 23.50 cm³。(a) 计算 25.0 cm³ 样本溶液中所含氢氧化钠的摩尔数（mmol）。(b) 求整份样本中氢氧化钠的质量。(c) 计算样本的百分纯度（假设杂质不与酸反应，答案准确至 3 位有效数字）。(d) 指出一项实验误差来源，并说明它会令纯度偏高还是偏低。 | (a) n(HCl) = 0.100 × 23.50/1000 = 2.350 mmol，故 25.0 cm³ 样本液含 NaOH 2.350 mmol。(b) 250.0 cm³ 为 10 倍，n = 23.50 mmol，质量 = 23.50 × 10⁻³ × 40.00 = 0.940 g。(c) 百分纯度 = 0.940 ÷ 1.25 × 100% = 75.2%。(d) 例如滴定管未用氢氧化钠溶液润洗（残留蒸馏水），会令读数偏大、计算纯度偏高；或称量时样本吸湿，令实际 NaOH 偏少、纯度偏低（写出任一项并正确判断方向即可）。评分要点：mmol 换算、稀释倍数、纯度公式、误差方向。 |
乙部：电解与电化学（第 5–8 题）
乙部
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 5 | 以 2.00 A 的电流电解硫酸铜(II) 水溶液 60.0 分钟（法拉第常数 96500 C mol⁻¹，Cu = 63.5，气体摩尔体积 24.0 dm³ mol⁻¹）。(a) 写出阴极与阳极（用石墨）的电极反应。(b) 计算通过的电量。(c) 求阴极析出铜的质量（准确至 3 位有效数字）。(d) 求阳极产生氧气的体积（cm³，室温常压）。(e) 说明为何电解一段时间后溶液的蓝色会变淡。 | (a) 阴极：Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu；阳极：2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻。(b) Q = It = 2.00 × 3600 = 7200 C。(c) n(e⁻) = 7200 ÷ 96500 = 0.0746 mol，n(Cu) = 0.0373 mol，质量 = 0.0373 × 63.5 = 2.369 g。(d) n(O₂) = 0.0746 ÷ 4 = 0.0187 mol，体积 = 0.0187 × 24000 = 448 cm³。(e) 阴极不断消耗 Cu²⁺，溶液中 Cu²⁺ 浓度下降，故蓝色变淡（铜离子正是蓝色来源）。评分要点：电极反应、Q = It、法拉第换算、气体摩尔体积。 |
| 6 | 以 1.00 A 的电流电解 0.100 M 氯化钠水溶液 500 cm³（铂电极）。(a) 分别写出用浓氯化钠溶液与稀氯化钠溶液时阳极的反应，并解释差异。(b) 求把溶液中 0.100 mol 氯离子全部氧化所需的时间（小时，准确至 2 位小数）。(c) 说明长时间电解后阴极附近溶液的酸碱性变化及原因。 | (a) 浓 NaCl：2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻（氯离子浓度大，优先放电）；稀 NaCl：2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻（氯离子浓度低，水较易被氧化）。(b) n(e⁻) = n(Cl⁻) = 0.100 mol，Q = 0.100 × 96500 = 9650 C，t = 9650 ÷ 1.00 = 9650 s = 2.68 小时。(c) 阴极 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻，OH⁻ 不断生成，故阴极附近溶液由中性变碱性，酚酞会变红。评分要点：浓度对放电次序的影响、电量与摩尔数关系、阴极区酸碱变化。 |
| 7 | 在银电解槽中以 1.50 A 电流为一件物件镀银，共镀上 0.500 g 银（Ag = 107.9，法拉第常数 96500 C mol⁻¹）。(a) 写出阴极的电极反应。(b) 计算所需的电量（库仑，准确至整数）。(c) 求电镀所用的时间（秒及分钟）。(d) 说明电镀时阳极必须用纯银而非惰性电极的原因。(e) 若电流效率只有 90%，实际需时会增加多少百分比？ | (a) 阴极：Ag⁺ + e⁻ → Ag。(b) n(Ag) = 0.500 ÷ 107.9 = 4.63 × 10⁻³ mol，Q = 4.63 × 10⁻³ × 96500 = 447 C。(c) t = 447 ÷ 1.50 = 298 s，即约 4.97 分钟。(d) 阳极用纯银可不断溶解补充 Ag⁺（Ag → Ag⁺ + e⁻），保持电镀液浓度稳定；若用惰性电极，Ag⁺ 会被耗尽，镀层变薄且溶液失效。(e) 电流效率 90% 表示只有九成电子用于镀银，时间增加 1 ÷ 0.90 − 1 ≈ 11%。评分要点：阴极还原、法拉第计算、阳极补充作用、效率换算。 |
| 8 | 以 1.00 A 的电流电解酸化水 30.0 分钟（法拉第常数 96500 C mol⁻¹，摩尔体积 24.0 dm³ mol⁻¹）。(a) 写出两极的反应式。(b) 计算通过的电量与电子的摩尔数。(c) 求阴极产生氢气的体积（cm³，室温常压，准确至 3 位有效数字）。(d) 求阳极产生氧气的体积，并解释两者体积比。(e) 说明电解水时为何要加入少量硫酸。 | (a) 阴极：2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻；阳极：2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻。(b) Q = 1.00 × 1800 = 1800 C，n(e⁻) = 1800 ÷ 96500 = 0.0187 mol。(c) n(H₂) = 0.0187 ÷ 2 = 9.33 × 10⁻³ mol，V = 9.33 × 10⁻³ × 24000 = 224 cm³。(d) n(O₂) = 0.0187 ÷ 4 = 4.66 × 10⁻³ mol，V = 112 cm³；由反应式可见每 4 mol 电子产生 2 mol H₂ 与 1 mol O₂，故体积比恒为 2 : 1。(e) 纯水导电性极低，加入少量硫酸提供离子以导电，硫酸本身不被消耗。评分要点：两极反应、电子摩尔数、体积比、电解质作用。 |
丙部：反应速率（第 9–12 题）
丙部
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 9 | 把大理石块加入过量稀盐酸，以电子天平记录质量损失，数据如下（时间 s／质量损失 g）：0／0.00、40／0.48、80／0.80、120／0.98、160／1.10。(a) 计算 0–40 s 与 40–80 s 的平均反应速率（g s⁻¹）。(b) 求 80–120 s 与 120–160 s 的平均速率，并解释速率下降的原因。(c) 估算 60 s 时的瞬时速率，并说明所用的方法。(d) 提出两种可加快此反应的方法，并以碰撞理论解释。 | (a) 0–40 s：0.48 ÷ 40 = 0.0120 g s⁻¹；40–80 s：0.32 ÷ 40 = 0.0080 g s⁻¹。(b) 80–120 s：0.18 ÷ 40 = 0.0045 g s⁻¹；120–160 s：0.12 ÷ 40 = 0.0030 g s⁻¹；速率下降因盐酸浓度随反应消耗而降低，碰撞频率减少。(c) 以 40–80 s 区间的平均速率估算 60 s 的瞬时速率 = 0.32 ÷ 40 = 0.0080 g s⁻¹（取相邻区间平均、或以切线斜率估算均可）。(d) 升温（粒子动能增加、碰撞更频繁且有效碰撞比例上升）及把大理石磨成粉末（表面积增大）；亦可提高盐酸浓度。评分要点：平均速率公式、速率递减原因、瞬时速率估算、碰撞理论。 |
| 10 | 某反应 A + B → 产物的初始速率数据如下（[A]／[B] 单位 mol dm⁻³，速率单位 mol dm⁻³ s⁻¹）：实验 1：0.10／0.10／2.0 × 10⁻³；实验 2：0.20／0.10／8.0 × 10⁻³；实验 3：0.10／0.20／4.0 × 10⁻³。(a) 求反应对 A 及对 B 的级数，并展示计算。(b) 写出速率方程及求速率常数 k（连单位）。(c) 当 [A] = 0.30 M、[B] = 0.15 M 时，求初始速率。(d) 若把容器体积减半，速率会变为原来的多少倍？ | (a) 比较实验 1、2：[B] 不变而 [A] 加倍，速率由 2.0 × 10⁻³ 增至 8.0 × 10⁻³（4 倍），故对 A 为二级；比较实验 1、3：[A] 不变而 [B] 加倍，速率加倍，故对 B 为一级。(b) 速率 = k[A]²[B]；k = 2.0 × 10⁻³ ÷ (0.10² × 0.10) = 2.0 dm⁶ mol⁻² s⁻¹。(c) 速率 = 2.0 × 0.30² × 0.15 = 0.027 mol dm⁻³ s⁻¹。(d) 体积减半即浓度加倍，速率变为原来的 2² × 2 = 8 倍。评分要点：由数据定级数、速率方程与单位、代入计算、浓度与体积关系。 |
| 11 | (a) 把同一质量的碳酸钙粉末与大理石块分别加入相同浓度的盐酸，初始速率分别为 4.8 × 10⁻³ 与 1.2 × 10⁻³ mol s⁻¹，求两者速率之比，并以碰撞理论解释差异。(b) 说明催化剂如何加快反应，并指出它不改变哪些量（至少两项）。(c) 温度每升高 10 K，本反应速率约增至 2 倍。若 300 K 时速率为 r，求 330 K 时的速率（以 r 表示）。(d) 解释温度对速率影响远大于浓度影响的原因。 | (a) 比值 = 4.8 × 10⁻³ ÷ 1.2 × 10⁻³ = 4.0；粉末表面积远大于块状，可接触的粒子更多，单位时间有效碰撞次数增加，故速率较快。(b) 催化剂提供较低活化能的另一反应途径，令更多碰撞有效；它不改变反应物与生成物的焓变、平衡位置及最终产量（亦可答不改变反应的化学计量）。(c) 由 300 K 至 330 K 共升 30 K，即 3 个 10 K 区间，速率 = 2³ r = 8r。(d) 升温同时大幅增加具有能量大于活化能的粒子比例（分布曲线右移），而浓度只按比例增加碰撞频率，故温度影响呈指数式而非线性。评分要点：表面积与碰撞、催化剂作用、温度系数、能量分布解释。 |
| 12 | 过氧化氢分解为一级反应，速率常数 k = 6.93 × 10⁻³ s⁻¹。(a) 写出分解的化学方程式（含状态符号）。(b) 求半衰期（准确至 0.1 s）。(c) 求过氧化氢分解 80% 所需的时间（准确至整数秒）。(d) 说明为何测量气体体积可用来跟随此反应的进度，并指出一个可能的误差来源。(e) 若加入二氧化锰，简要说明 k 与半衰期如何改变。 | (a) 2H₂O₂(aq) → 2H₂O(l) + O₂(g)。(b) t½ = ln2 ÷ k = 0.693 ÷ 6.93 × 10⁻³ = 100.0 s。(c) 剩余 20%，t = −ln(0.20) ÷ k = 1.609 ÷ 6.93 × 10⁻³ = 232 s。(d) 每分解 2 mol H₂O₂ 放出 1 mol O₂，气体体积与反应量成正比，故可用集气法跟随进度；误差来源例如装置漏气、或气体未冷却至室温即读取体积。(e) 二氧化锰为催化剂，提供较低活化能途径，k 增大，半衰期缩短。评分要点：方程式与状态符号、一级反应公式、百分比分解计算、量度方法与误差、催化剂影响。 |
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