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中五化学练习卷：酸碱、滴定与电化学（12 题・100 分・75 分钟・附答案）｜原创模拟试题
练习卷 · 中五化学：酸碱、滴定、缓冲与电化学全卷
本卷 12 题、100 分、75 分钟，覆盖中五化学：强弱酸的 pH 与电离度、稀释与混合液计算、酸碱滴定与指示剂选择、盐类水解与缓冲溶液、电解与化学电池的电极反应、燃烧焓与比热容能量计算；全部数值由程式自算，附评分要点。
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 pH（24 分）
每题 6 分，须列式或说明推理。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 25 °C 时，(a) 计算 0.0100 M 盐酸（强酸，完全电离）的 pH；(b) 计算 0.0100 M 氢氧化钠溶液的 pH；(c) 把两者等体积混合后，溶液的 pH 是多少？并说明混合液呈中性、酸性还是碱性。 | (a) 盐酸完全电离，[H⁺] = 0.0100 M，pH = −log 0.0100 = 2.00。(b) [OH⁻] = 0.0100 M，pOH = 2.00，pH = 14.00 − 2.00 = 12.00。(c) 等体积、等浓度下 H⁺ 与 OH⁻ 的物质的量相等，完全中和成水，故 pH = 7.00（25 °C），溶液呈中性。评分要点：强酸强碱完全电离、pH 与 pOH 换算、中和后 pH。 |
| 2 | 0.100 M 醋酸（CH₃COOH）在 25 °C 的 Ka = 1.8 × 10⁻⁵，且 Ka 远小于浓度。(a) 以 Ka 及浓度计算 [H⁺]；(b) 计算 pH；(c) 计算电离度（百分比），并解释醋酸的 pH 仍低于 7 的原因。 | (a) Ka = [H⁺]²/[HA] ≈ [H⁺]²/0.100，故 [H⁺] = √(1.8×10⁻⁵ × 0.100) = 1.34e-03 M。(b) pH = −log 1.34e-03 = 2.87。(c) 电离度 = 1.34e-03/0.100 × 100% = 1.34%，即有 98.7% 的醋酸分子未电离；因仍有少量 H⁺ 释出，pH 低于 7，但远高于同浓度的强酸（pH 1.00）。评分要点：Ka 近似、开平方、百分比与比较。 |
| 3 | (a) 把 25.0 cm³ 的 0.200 M 盐酸加水稀释至 250.0 cm³，求稀释后浓度及 pH。(b) 由 0.200 M 稀释 10 倍后，pH 增加了多少？(c) 解释为何不断稀释也不能使强酸的 pH 升至高于 7。 | (a) 稀释后浓度 = 0.200 × 25.0/250.0 = 0.020 M，pH = −log 0.020 = 1.70。(b) 原溶液 pH = −log 0.200 = 0.70，稀释 10 倍后 pH 升至 1.70，即增加 1.00。(c) 稀释只会令 [H⁺] 变小，但水自身电离提供的 H⁺ 令 [H⁺] 不会低于 10⁻⁷ M，故 pH 趋近 7 而不会超过 7。评分要点：稀释公式、pH 差、水的电离。 |
| 4 | 25.0 cm³ 的 0.100 M 硫酸（视为二元强酸，完全电离）与 0.200 M 氢氧化钠溶液反应。(a) 求硫酸的物质的量。(b) 求所需氢氧化钠溶液的体积。(c) 若改用 0.100 M 氢氧化钠，所需体积如何改变？以计算说明。 | (a) n(H₂SO₄) = 0.100 × 25.0/1000 = 2.50e-03 mol。(b) 二元酸提供 5.00e-03 mol H⁺，需 NaOH 体积 = 5.00e-03/0.200 = 25.0 cm³。(c) 改用 0.100 M 后浓度减半，体积加倍，需 50.0 cm³；因 H⁺ 的物质的量不变，V ∝ 1/c。评分要点：二元酸计量比、体积计算、反比关系。 |
乙部：滴定、盐类与缓冲（36 分）
每题 9 分，注意题目各部分的配分。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 5 | 以 0.100 M 氢氧化钠滴定 25.0 cm³ 未知浓度的一元酸 HA，达终点时用去 23.40 cm³ 氢氧化钠。(a) 求 HA 的浓度。(b) 若样本取自 250.0 cm³ 容量瓶，求瓶中 HA 的总物质的量。(c) 若 HA 的摩尔质量为 60.0 g/mol，求瓶中 HA 的质量。 | (a) n(NaOH) = 0.100 × 23.40/1000 = 2.340e-03 mol，一元酸故 n(HA) 相同，c(HA) = 2.340e-03/0.0250 = 0.0936 M。(b) 容量瓶共 250.0 cm³，是取样体积的 10 倍，n(HA) = 0.0234 mol。(c) m = 0.0234 × 60.0 = 1.40 g。评分要点：滴定计量关系、稀释倍数、质量计算。 |
| 6 | 把 50.0 cm³ 的 1.00 M 盐酸与 50.0 cm³ 的 1.00 M 氢氧化钠在量热计中混合，温度由 24.2 °C 升至 31.0 °C。假设溶液密度 1.00 g/cm³、比热容量 4.18 J g⁻¹ K⁻¹，量热计吸热可忽略。(a) 求放出的热量（J）。(b) 求生成水的物质的量。(c) 求中和焓变 ΔH（kJ/mol），并说明 ΔH 负号的意义。 | (a) 溶液总质量约 100 g，Q = mcΔT = 100 × 4.18 × 6.8 = 2842 J（约 2.84 kJ）。(b) HCl 与 NaOH 各 0.0500 mol，生成水 0.0500 mol。(c) ΔH = −2.84/0.0500 = -56.8 kJ/mol；负号表示放热，即每生成 1 mol 水放出约 56.8 kJ。评分要点：Q = mcΔT、限量试剂、每摩尔水的焓变与符号。 |
| 7 | (a) 判断 0.10 M NH₄Cl、0.10 M NaCl、0.10 M CH₃COONa 三种溶液在 25 °C 的酸碱性，并各用一条离子方程式解释。(b) 把 0.10 M 醋酸与 0.10 M 醋酸钠等体积混合，求缓冲溶液的 pH（Ka = 1.8 × 10⁻⁵）。(c) 解释为何加入少量强酸后，此缓冲溶液的 pH 几乎不变。 | (a) NH₄Cl 呈酸性：NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃ + H₃O⁺；NaCl 呈中性：Na⁺ 与 Cl⁻ 均不水解；CH₃COONa 呈碱性：CH₃COO⁻ + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH⁻。(b) 等体积混合后浓度各为 0.050 M，[HA] = [A⁻]，故 [H⁺] = Ka，pH = pKa = 4.74。(c) 加入的 H⁺ 与 CH₃COO⁻ 结合生成少量 CH₃COOH，H⁺ 被消耗；[HA]/[A⁻] 比值变化极小，依 pH = pKa + log([A⁻]/[HA]) 可知 pH 几乎不变。评分要点：三种盐的水解、缓冲 pH = pKa、缓冲机制。 |
| 8 | (a) 混合 30.0 cm³ 的 0.100 M 盐酸与 20.0 cm³ 的 0.100 M 氢氧化钠，求混合液的 pH。(b) 若氢氧化钠改为 30.0 cm³，求混合液的 pH。(c) 由此解释强酸—强碱滴定曲线在等当点附近 pH 急剧变化的原因，并指出此滴定应选用哪类指示剂。 | (a) H⁺ 物质的量 = 30.0 × 0.100/1000 = 3.000e-03 mol，OH⁻ = 2.000e-03 mol，剩余 H⁺ = 1.000e-03 mol，总体积 50.0 cm³，[H⁺] = 0.020 M，pH = 1.70。(b) 若 NaOH 为 30.0 cm³，酸碱物质的量相等，完全中和，pH = 7.00。(c) 等当点前一滴酸过量即留下大量自由 H⁺，等当点后一滴碱过量即留下大量自由 OH⁻，[H⁺] 变化达几个数量级，故曲线近乎垂直；此类滴定宜用酚酞或甲基橙等变色范围在 pH 3–10 的指示剂。评分要点：过量计算、等当点 pH、指示剂选择理由。 |
丙部：电化学与能量变化（40 分）
每题 10 分，须作完整计算或解释。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 9 | 以 2.0 A 的电流电解硫酸铜(II) 溶液 30.0 分钟，两极均为铜片（Cu = 63.5，F = 96500 C/mol）。(a) 求通过的电量及阴极增重的质量。(b) 写出阴极与阳极的半反应式。(c) 若两极改用惰性电极，阳极产物是什么？写出半反应式。 | (a) Q = It = 2.0 × 1800 = 3600 C；n(e⁻) = 3600/96500 = 0.0373 mol；n(Cu) = 0.0187 mol，质量 = 0.0187 × 63.5 = 1.18 g。(b) 阴极：Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu；阳极（铜片）：Cu → Cu²⁺ + 2e⁻。(c) 惰性电极时阳极水被氧化：2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻，产生氧气。评分要点：法拉第计算、两极半反应、活泼与惰性阳极之别。 |
| 10 | 以 1.00 A 的电流电解稀硫酸 965 秒，两极分别产生氢气与氧气（F = 96500 C/mol，室温摩尔体积 24.0 dm³/mol）。(a) 求通过的电量及电子的物质的量。(b) 求阴极产生氢气的物质的量及体积。(c) 求阳极氧气的体积，并解释两者体积比为 2 : 1 的原因。 | (a) Q = 1.00 × 965 = 965 C，n(e⁻) = 965/96500 = 0.010 mol。(b) 阴极：2H⁺ + 2e⁻ → H₂，n(H₂) = 0.0050 mol，体积 = 0.0050 × 24000 = 120 cm³。(c) 阳极：2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻，n(O₂) = 0.0025 mol，体积 = 60 cm³；每 4 mol 电子生成 2 mol H₂ 及 1 mol O₂，故体积比恒为 2 : 1。评分要点：电量、两极计量比、体积换算。 |
| 11 | 锌—铜简单化学电池中，锌片浸于 1 M ZnSO₄、铜片浸于 1 M CuSO₄，以盐桥连接。E°(Zn²⁺/Zn) = −0.76 V，E°(Cu²⁺/Cu) = +0.34 V。(a) 计算电池的电动势。(b) 指出阳极、阴极、外电路电子流向及盐桥中离子的移动方向。(c) 写出电池总反应，并解释放电一段时间后锌片质量及硫酸铜溶液蓝色深度的变化。 | (a) EMF = E°(阴极) − E°(阳极) = (+0.34) − (−0.76) = 1.10 V。(b) 锌为阳极（氧化），铜为阴极（还原）；电子经外电路由锌流向铜；盐桥中 Cl⁻ 移向锌半电池、K⁺（或 Na⁺）移向铜半电池，以维持电中性。(c) 总反应：Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu；锌片溶解故质量减少，Cu²⁺ 被消耗故蓝色变浅。评分要点：电动势计算、电极判断、盐桥离子流向、总反应与观察。 |
| 12 | 燃烧 2.00 g 甲烷（CH₄，摩尔质量 16.0 g/mol）放出 111 kJ 热量。(a) 求甲烷的燃烧焓 ΔHc（kJ/mol）。(b) 把 500 g 水由 20 °C 加热至 80 °C 需多少能量（c = 4.18 J g⁻¹ K⁻¹）？(c) 假设热效率 100%，需燃烧多少克甲烷？ | (a) n(CH₄) = 2.00/16.0 = 0.1250 mol，ΔHc = −111/0.1250 = -888 kJ/mol。(b) Q = mcΔT = 500 × 4.18 × 60 = 125400 J = 125.4 kJ。(c) n(CH₄) = 125.4/888 = 0.1412 mol，质量 = 2.26 g。评分要点：燃烧焓、比热容公式、能量守恒换算。 |
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