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中五化学练习卷：酸碱中和、滴定与 pH 计算（12 题・100 分・75 分钟）
练习卷 · 中五化学：酸碱中和、滴定与 pH 全卷
中五化学练习卷：酸碱中和、滴定与 pH 计算，共 12 题、100 分、75 分钟。内容涵盖强弱酸的 pH、稀释与电离度、酸碱滴定计算、碳酸钠的两段滴定、中和焓与浓硫酸的浓度换算，并附完整答案与评分要点。
卷面资料 年级：中六（S6） ｜ 科目：化学 ｜ 时限：75 分钟 ｜ 总分：100 分 ｜ 题数：12
考生须知：本卷分甲、乙、丙三部，全部题目均须作答，总分 100 分，时限 75 分钟。
作答时须写出所用公式及代入步骤，数值答案取三位有效数字并标明单位。
积分题须写出原函数；应用题须指出所用的求导或积分方法，例如二阶导数判别法、连锁律、梯形法则。
建议用 20 分钟完成甲部，30 分钟处理乙部，余下 25 分钟复核丙部。
甲部 酸碱基本概念、pH 与稀释（4 题，28 分）
回答下列各题，须列出计算步骤及单位。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 计算 0.0500 M 氢氯酸（HCl，强酸，完全电离）的 pH 值及氢氧离子浓度 [OH⁻]。 | HCl 完全电离，故 [H⁺] = 0.0500 M（1 分）；pH = −log₁₀(0.0500) = 1.30（2 分）；[OH⁻] = Kw / [H⁺] = 1.00 × 10⁻¹⁴ / 0.0500 = 2.0e-13 M（3 分）。 |
| 2 | 0.00200 M 氢氧化钠溶液（强碱，完全电离）的 pOH 及 pH 分别是多少？ | NaOH 完全电离，[OH⁻] = 0.00200 M；pOH = −log₁₀(0.00200) = 2.70（2 分）；pH = 14.00 − pOH = 11.30（2 分）。要点：碱性溶液须先算 pOH，再用 Kw 关系求 pH（2 分）。 |
| 3 | 将 10.0 cm³ 的 2.00 M 硫酸稀释至 250.0 cm³。假设硫酸完全电离，求稀释后硫酸的摩尔浓度、氢离子浓度及 pH 值。 | 稀释时摩尔数不变：0.0100 dm³ × 2.00 M = 0.0200 mol（2 分）；[H₂SO₄] = 0.0200 / 0.250 = 0.0800 M（2 分）；硫酸为二元酸，[H⁺] = 2 × 0.0800 = 0.160 M（2 分）；pH = −log₁₀(0.160) = 0.80（2 分）。 |
| 4 | 0.100 M 乙酸（CH₃COOH）的 Ka 为 1.80 × 10⁻⁵。求溶液中氢离子浓度、pH 值及乙酸的电离度（%）。（可用近似 [HA] ≈ 起始浓度） | 设 [H⁺] = x，Ka = x² / 0.100 = 1.80 × 10⁻⁵（2 分）；x = √(1.80 × 10⁻⁶) = 0.00134 M（3 分）；pH = 2.87（1 分）；电离度 = x / 0.100 × 100% = 1.34%（2 分）。要点：弱酸只是部分电离，不可当作完全电离。 |
乙部 中和反应、滴定计算与指示剂（4 题，32 分）
滴定计算须写出化学反应式或离子反应式，并标明摩尔比。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 5 | 以 0.100 M 氢氧化钠滴定 25.0 cm³ 未知浓度的氢氯酸，三次滴定的平均用量为 22.40 cm³。求该氢氯酸的摩尔浓度，并写出化学反应式。 | 反应式：HCl + NaOH → NaCl + H₂O（2 分）；n(NaOH) = 0.100 × 22.40 / 1000 = 0.00224 mol（2 分）；摩尔比 1:1，故 n(HCl) = 0.00224 mol（2 分）；[HCl] = 0.00224 / 0.0250 = 0.0896 M（2 分）。 |
| 6 | 以 0.100 M 氢氯酸滴定 25.0 cm³ 的 0.100 M 碳酸钠溶液。以酚酞作指示剂时终点体积为 25.0 cm³，改用甲基橙则为 50.0 cm³。解释两个终点的差异，并写出对应的离子反应式。 | 第一步只中和一个质子：CO₃²⁻ + H⁺ → HCO₃⁻，酚酞在 pH 8–10 变色，此时到达第一个等当点，故用 25.0 cm³（3 分）；第二步 HCO₃⁻ + H⁺ → H₂CO₃ → H₂O + CO₂，甲基橙在 pH 3.1–4.4 变色，需再加 25.0 cm³，全程共 50.0 cm³（3 分）。要点：两段体积相等，反映碳酸钠为二元碱（2 分）。 |
| 7 | 把 5.00 g 碳酸钙（CaCO₃，摩尔质量 100.1 g/mol）加入过量的 1.00 M 氢氯酸中。求（a）在室温常压（摩尔体积 24.0 dm³/mol）下生成二氧化碳的体积；（b）最少需要 1.00 M 氢氯酸的体积。 | （a）n(CaCO₃) = 5.00 / 100.1 = 0.04995 mol（2 分）；CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂，摩尔比 1:1，故 n(CO₂) 相同（2 分）；V = 0.04995 × 24.0 = 1.20 dm³（2 分）。（b）n(HCl) = 2 × 0.04995 = 0.09990 mol，V = 0.09990 / 1.00 = 0.0999 dm³ = 99.9 cm³（2 分）。 |
| 8 | 把 50.0 cm³ 的 0.500 M 氢氯酸与 50.0 cm³ 的 0.500 M 氢氧化钠混合（溶液总质量 100 g，比热容量 4.18 J g⁻¹ K⁻¹），温度上升 3.42 °C。求中和反应放出的热量及摩尔中和焓 ΔH，并判断与文献值 −57.1 kJ/mol 是否接近。 | n(H⁺) = 0.500 × 0.0500 = 0.0250 mol，n(OH⁻) 相同，水生成量 0.0250 mol（2 分）；q = mcΔT = 100 × 4.18 × 3.42 = 1428 J = 1.428 kJ（3 分）；ΔH = −q / n = −1.428 / 0.0250 = −57.1 kJ/mol（3 分）；与文献值 −57.1 kJ/mol 相差约 0.0 kJ/mol，属可接受实验误差（散热、比热假设）（2 分）。 |
丙部 热化学、工业应用与误差分析（4 题，40 分）
热化学及数据处理题须列出公式、代入数值，并讨论误差来源。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 9 | 浓硫酸含 98.0% 硫酸（质量百分比），密度为 1.84 g/cm³。（a）求该浓硫酸的摩尔浓度；（b）要配制 500.0 cm³ 的 2.00 M 硫酸，需取多少体积的浓硫酸？ | （a）取 1.00 dm³：质量 = 1000 × 1.84 = 1840 g（2 分）；纯硫酸质量 = 1840 × 0.980 = 1803.2 g，n = 1803.2 / 98.08 = 18.385 mol（2 分）；故浓度约为 18.4 M（1 分）。（b）稀释前后摩尔数不变：2.00 × 0.500 = 18.38 × V（2 分）；V = 1.000 / 18.4 = 0.0544 dm³ = 54.4 cm³（3 分）。要点：把浓酸加入水中并不断搅拌，不可倒转（2 分）。 |
| 10 | 以 0.100 M 氢氯酸滴定 25.0 cm³ 未知浓度的氢氧化钠溶液，三次滴定用去酸的体积分别为 22.40 cm³、22.35 cm³ 及 22.45 cm³。求平均滴定体积及氢氧化钠的摩尔浓度，并说明为何要取三次结果的平均值。 | 平均体积 = (22.40 + 22.35 + 22.45) / 3 = 22.40 cm³（2 分）；n(HCl) = 0.100 × 22.40 / 1000 = 0.00224 mol（2 分）；NaOH + HCl → NaCl + H₂O，摩尔比 1:1（2 分）；[NaOH] = 0.00224 / 0.0250 = 0.0896 M（2 分）；取平均值可减少单次读数的随机误差，三次结果相差在 ±0.10 cm³ 内表示数据一致（2 分）。 |
| 11 | 把 25.0 cm³ 的 0.100 M 氢氯酸与 25.0 cm³ 的 0.100 M 氢氧化钠混合后，再加入 1.0 cm³ 的 0.100 M 氢氯酸。求最后溶液的 pH 值（假设体积可加和，温度 25 °C）。 | 混合时 n(H⁺) = n(OH⁻) = 0.100 × 0.0250 = 0.00250 mol，完全中和，pH = 7.00（3 分）；再加入的 H⁺ = 0.100 × 1.0 / 1000 = 1.0 × 10⁻⁴ mol（2 分）；过量 [H⁺] = 1.0 × 10⁻⁴ / 0.0510 = 0.00196 M（3 分）；pH = −log₁₀(0.00196) = 2.71（2 分）。要点：中和后只剩过量的强酸决定 pH。 |
| 12 | 用 0.100 M 氢氧化钠标定 25.0 cm³ 硫酸，达终点时用去 20.0 cm³ 碱液。（a）求硫酸的摩尔浓度；（b）写出滴定时应选用的指示剂及理由；（c）说明为何滴定前要把锥形瓶内壁用蒸馏水冲洗。 | （a）H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O，摩尔比 1:2（2 分）；n(NaOH) = 0.100 × 20.0 / 1000 = 0.00200 mol（2 分）；n(H₂SO₄) = 0.00100 mol，[H₂SO₄] = 0.00100 / 0.0250 = 0.0400 M（2 分）。（b）强酸与强碱滴定，等当点 pH = 7，可用酚酞（变色范围 pH 8.2–10.0）或甲基橙（3 分）。（c）冲洗可把溅到内壁的碱液冲入溶液中，避免碱液残留令结果偏低；加入蒸馏水不改变碱的摩尔数（3 分）。 |
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