中五化学练习卷：化学平衡、反应速率与工业流程（100 分）

2026-11-11

练习卷 · 中五化学 · 平衡与速率

中五化学练习卷：全卷 6 题 24 部分、100 分、75 分钟。涵盖反应速率量测与碰撞理论、平衡常数 Kc 计算、勒沙特列原理、接触法与哈伯法的工业条件，以及摩尔与百分产率计算。每题附完整答案及评分要点，适合操卷及自我检查。

卷面资料　年级：中五　｜　科目：化学　｜　时限：75 分钟　｜　总分：100 分　｜　题数：24

第一部分：反应速率的量测（16 分）

一粒镁带放入过量 1.0 mol dm^-3 盐酸中，每 20 s 记录收集到的氢气体积（cm^3）：0 s 为 0、20 s 为 28、40 s 为 48、60 s 为 62、80 s 为 72、100 s 为 78。所有答案须附单位。

#	题目	答案与评分要点
1	求首 20 s 内的平均产气速率。	答案：平均速率 = 28 ÷ 20 = 1.4 cm^3 s^-1。（评分要点：公式 1 分，代入 1 分，答案及单位 2 分）
2	求 60 s 至 100 s 的平均产气速率，并解释速率下降的原因。	答案：速率 = (78 − 62) ÷ 40 = 0.4 cm^3 s^-1；盐酸浓度随反应消耗而下降，粒子碰撞频率减少，速率因而减慢。（评分要点：计算 2 分，解释 2 分）
3	首 20 s 的速率约为 60 s 至 100 s 速率的多少倍？说出数值。	答案：1.4 ÷ 0.4 = 3.5 倍。（评分要点：比值 2 分，说明速率随时间下降 2 分）
4	若改用 40 摄氏度而非 25 摄氏度，最终收集到的氢气体积会否改变？解释。	答案：最终体积仍为 78 cm^3，因为镁的摩尔数不变；但温度升高令粒子平均动能增加，超过活化能的碰撞比例上升，反应更快到达终点。（评分要点：体积不变 2 分，动能解释 2 分）

第二部分：浓度、表面积与碰撞理论（16 分）

三个实验都产生 0.020 mol dm^-3 的氢气。实验 A：1.0 mol dm^-3 盐酸、镁带，需 25.0 s。实验 B：2.0 mol dm^-3 盐酸、镁带，需 12.5 s。实验 C：1.0 mol dm^-3 盐酸、镁粉，需 6.3 s。

#	题目	答案与评分要点
5	求实验 A 与实验 B 的平均速率。	答案：A = 0.020 ÷ 25.0 = 8.0 × 10^-4 mol dm^-3 s^-1；B = 0.020 ÷ 12.5 = 1.6 × 10^-3 mol dm^-3 s^-1。（评分要点：各 2 分，须附单位）
6	比较 A 与 B，浓度加倍对速率有何影响？写出速率比。	答案：速率比 = 1.6 × 10^-3 ÷ 8.0 × 10^-4 = 2.0，浓度加倍令速率约加倍。（评分要点：比值 2 分，结论 2 分）
7	用碰撞理论解释浓度对速率的影响。	答案：浓度越高，单位体积内的反应粒子数目越多，粒子间碰撞频率增加，单位时间内有效碰撞（能量达活化能）数目上升，速率因而加快。（评分要点：粒子数目 2 分，碰撞频率 2 分）
8	求实验 C 的速率，并解释它与实验 A 的差别。	答案：C = 0.020 ÷ 6.3 = 3.2 × 10^-3 mol dm^-3 s^-1，约为 A 的 4.0 倍；镁粉的表面积远大于镁带，与酸接触的表面更多，碰撞更频繁，故速率更快。（评分要点：速率 2 分，表面积解释 2 分）

第三部分：平衡常数 Kc（18 分）

在 700 K，1.0 dm^3 容器内最初放入 0.100 mol 氢气与 0.100 mol 碘蒸气，反应 H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g) 达平衡时，碘化氢浓度为 0.160 mol dm^-3。

#	题目	答案与评分要点
9	求平衡时氢气与碘蒸气的浓度。	答案：反应生成 0.160 mol dm^-3 HI，即 0.080 mol dm^-3 H2 已反应；平衡浓度各为 0.100 − 0.080 = 0.020 mol dm^-3。（评分要点：变化量 2 分，平衡浓度各 1 分）
10	计算 700 K 时的反应平衡常数 Kc。	答案：Kc = [HI]^2 ÷ ([H2][I2]) = 0.160^2 ÷ (0.020 × 0.020) = 0.0256 ÷ 0.00040 = 64。（评分要点：表达式 2 分，代入 2 分，答案 1 分；此反应前后气体摩尔数相等，Kc 无单位）
11	若在平衡混合物中再加入 0.050 mol 氢气，平衡位置如何移动？碘化氢浓度有何变化？	答案：氢气浓度增加，根据勒沙特列原理，系统向右移动以消耗多余氢气，碘化氢浓度上升（碘蒸气浓度下降）。（评分要点：方向 3 分，浓度变化 2 分）
12	已知正反应为放热反应（ΔH 为 −53 kJ mol^-1）。温度升高时 Kc 如何改变？	答案：Kc 下降；升温有利于吸热的逆反应，平衡向左移动，碘化氢浓度减少、反应物浓度增加，故 Kc 变小。（评分要点：Kc 下降 2 分，解释 2 分）

第四部分：勒沙特列原理与接触法（18 分）

接触法制硫酸的关键步骤为 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)，ΔH 为 −197 kJ mol^-1。工业条件约为 1 至 2 atm、450 摄氏度、五氧化二钒催化剂。

#	题目	答案与评分要点
13	增大压强对二氧化硫的转化率有何影响？以气体摩尔数解释。	答案：增大压强，平衡向右移动，转化率上升；因为反应物一侧共有 3 mol 气体，产物一侧只有 2 mol 气体，加压有利于气体摩尔数较少的一侧。（评分要点：方向 2 分，摩尔数解释 2 分）
14	既然正反应放热，为何不采用远低于 450 摄氏度的温度？	答案：降温虽有利平衡右移，但反应速率随温度下降而大幅减慢，催化剂在低温下活性不足，达到平衡需时过长；450 摄氏度是在转化率与速率之间的折中。（评分要点：速率 2 分，催化剂活性 2 分，折中结论 1 分）
15	五氧化二钒催化剂对平衡位置与 Kc 有何影响？	答案：两者都不变；催化剂同时加快正、逆反应，缩短达到平衡的时间，但不会改变平衡时各物质的浓度，故 Kc 不变。（评分要点：平衡位置不变 2 分，Kc 不变并解释 3 分）
16	为何工业上只用约 1 至 2 atm，而不采用极高压？	答案：极高压需要更厚更贵的设备、压缩能耗大，而且安全风险高；在 1 至 2 atm 配合催化剂已可获得足够高的转化率，成本效益较佳。（评分要点：成本 2 分，安全或效益 2 分）

第五部分：哈伯法与平衡计算（16 分）

在 1.0 dm^3 容器内，最初放入 1.0 mol 氮气与 3.0 mol 氢气，反应 N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) 达平衡时，氨的摩尔数为 1.2 mol。

#	题目	答案与评分要点
17	求平衡时氮气与氢气的摩尔数。	答案：生成 1.2 mol NH3 消耗 0.60 mol N2 与 1.80 mol H2；平衡时 N2 为 1.0 − 0.60 = 0.40 mol，H2 为 3.0 − 1.80 = 1.20 mol。（评分要点：消耗量 2 分，两个平衡摩尔数各 1 分）
18	计算此温度下的平衡常数 Kc。	答案：Kc = [NH3]^2 ÷ ([N2][H2]^3) = 1.2^2 ÷ (0.40 × 1.20^3) = 1.44 ÷ 0.6912 = 2.08。（评分要点：表达式 2 分，代入 2 分，答案 1 分；单位为 mol^-2 dm^6）
19	求氮气的转化率。	答案：转化率 = (1.0 − 0.40) ÷ 1.0 × 100% = 60%。（评分要点：公式 2 分，答案 2 分）
20	工业上为何采用约 450 摄氏度而非室温？	答案：室温下反应速率极慢，催化剂活性不足；450 摄氏度可令反应在合理时间内达到平衡，虽然转化率略降，但整体产能更高。（评分要点：速率 2 分，产能结论 1 分）

第六部分：摩尔计算与百分产率（16 分）

某化工厂以 2.8 kg 氮气与过量氢气制氨（相对原子质量：N 为 14.0、H 为 1.0），实际得到 2.72 kg 氨。

#	题目	答案与评分要点
21	求 2.8 kg 氮气的摩尔数。	答案：摩尔质量 = 28.0 g mol^-1，n = 2800 ÷ 28.0 = 100 mol。（评分要点：摩尔质量 2 分，答案及单位 2 分）
22	求氨的理论产量（以 kg 表示）。	答案：由方程式 1 mol N2 生成 2 mol NH3，理论氨 = 200 mol；质量 = 200 × 17.0 = 3400 g = 3.40 kg。（评分要点：摩尔比 2 分，摩尔数 1 分，质量 1 分）
23	计算百分产率。	答案：百分产率 = 2.72 ÷ 3.40 × 100% = 80%。（评分要点：公式 2 分，答案 2 分）
24	提出两项可提高氨产率的工业措施，并各以平衡原理解释。	答案：一、增大压强，反应物 4 mol 气体变 2 mol 产物，加压有利右移；二、把氨液化移走或用冷凝分离，减少产物浓度，平衡持续右移；（亦可循环未反应的氮与氢）。（评分要点：每项措施 1 分、解释 1 分）

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