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中五化学练习卷：有机化学、聚合物与反应速率（12 题・100 分・75 分钟）
练习卷 · 中五化学・12 题・100 分・75 分钟
中五化学练习卷：12 题、100 分、75 分钟，涵盖烷烃与烯烃、燃烧分析求实验式与分子式、酯化与产率、聚合度、反应速率的量气法计算、催化剂与表面积、醇的氧化、结构异构体、皂化与去污原理、塑胶污染及消毒酒精配制；每题附完整答案与评分要点，适合中五备考 DSE 化学科。
卷面资料 年级：中五 ｜ 科目：化学 ｜ 时限：75 分钟 ｜ 总分：100 分 ｜ 题数：12
甲部：烷烃、烯烃与有机物的实验式（第 1 至 4 题）
计算题须列出公式、代入题目数字并注明单位；化学方程式须平衡并标明状态。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 戊烷（C5H12）是最简单的含五个碳原子的烷烃。(a) 写出烷烃同系物的通式，并写出戊烷的结构式。（3 分）(b) 以 C=12.0、H=1.0 计算戊烷的相对分子质量。（2 分）(c) 写出戊烷完全燃烧的化学方程式，并计算 1.0 mol 戊烷完全燃烧所需氧气的摩尔数。（3 分） | (a) 烷烃通式 CnH2n+2。（1 分）戊烷结构式 CH3-CH2-CH2-CH2-CH3。（2 分）(b) 5×12.0 + 12×1.0 = 60.0 + 12.0 = 72.0。（2 分）(c) C5H12 + 8O2 → 5CO2 + 6H2O。（2 分）所需氧气 = 5 + 12÷4 = 8.0 mol。（1 分） |
| 2 | 把 28.0 g 乙烯（C2H4）通入溴水中。(a) 计算乙烯的摩尔数（C=12.0、H=1.0）。（2 分）(b) 写出乙烯与溴的加成反应方程式，并计算所需溴的质量（Br=80.0）。（3 分）(c) 描述反应中可观察到的现象，并解释何以溴水可用来区分烷烃与烯烃。（3 分） | (a) 摩尔数 = 28.0 ÷ 28.0 = 1.0 mol。（2 分）(b) C2H4 + Br2 → C2H4Br2。（2 分）所需 Br2 = 1.0 mol × 160.0 g mol-1 = 160 g。（1 分）(c) 溴水的橙红色迅速褪去（无需光照）。（1 分）烯烃的 C=C 双键可进行加成反应使溴褪色；烷烃只能在紫外光下发生取代反应，褪色极慢或不明显，故可区分。（2 分） |
| 3 | 某碳氢化合物 0.30 g 完全燃烧，生成 0.44 g 二氧化碳及 0.18 g 水。已知该化合物的相对分子质量为 42.0（C=12.0、H=1.0、O=16.0）。(a) 计算生成物中碳与氢的摩尔数。（3 分）(b) 求该化合物的实验式。（2 分）(c) 求其分子式，并写出一个可能结构。（3 分） | (a) n(CO2) = 0.44 ÷ 44.0 = 0.0100 mol，即 n(C) = 0.0100 mol。（1.5 分）n(H2O) = 0.18 ÷ 18.0 = 0.0100 mol，即 n(H) = 0.0200 mol。（1.5 分）(b) C:H = 0.0100:0.0200 = 1:2，实验式为 CH2。（2 分）(c) 实验式质量 = 14.0，42.0 ÷ 14.0 = 3，分子式为 C3H6。（2 分）可能结构：CH2=CH-CH3（丙烯）。（1 分） |
| 4 | 把 46.0 g 乙醇与过量的乙羧酸（乙酸）在浓硫酸催化下加热回流，生成酯。(a) 计算乙醇的摩尔数（C=12.0、H=1.0、O=16.0）。（2 分）(b) 写出生成酯的名称及反应方程式，并计算酯的相对分子质量。（3 分）(c) 若酯化反应的产率为 80%，计算实际所得的酯的质量。（3 分） | (a) n(乙醇) = 46.0 ÷ 46.0 = 1.0 mol。（2 分）(b) 生成乙基乙酯酸酯（ethyl ethanoate，乙酸乙酯）：CH3COOH + C2H5OH ⇌ CH3COOC2H5 + H2O。（2 分）相对分子质量 = 4×12.0 + 8×1.0 + 2×16.0 = 88.0。（1 分）(c) 理论产量 = 1.0 mol × 88.0 g mol-1 = 88.0 g；实际产量 = 88.0 × 80% = 70.4 g。（3 分） |
乙部：聚合反应、反应速率与醇的氧化（第 5 至 8 题）
速率计算须用实验数据，并以 cm3 s-1 表示；解释题须指出碰撞频率或能量分布的改变。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 5 | 某聚乙烯样本的平均相对分子质量为 5,600（C=12.0、H=1.0）。(a) 计算该样本的聚合度（即平均每分子含多少个重复单位）。（4 分）(b) 说明加成聚合与缩合聚合在反应物及副产物上的两项分别，并各举一例。（5 分） | (a) 重复单位 C2H4 的相对分子质量 = 2×12.0 + 4×1.0 = 28.0。（2 分）聚合度 = 5,600 ÷ 28.0 = 200。（2 分）(b) 加成聚合：单体含 C=C，反应中双键打开互相连接，不产生副产物（例：乙烯聚合成聚乙烯）。（3 分）缩合聚合：两个单体各含两个官能基，反应时脱去小分子（如水），主链含酯键或酰胺键（例：己二胺与己二酸缩合成耐纶）。（2 分） |
| 6 | 把过量锌粒加入 50.0 cm3 的稀盐酸中，并以气体注射器收集氢气。实验首 30 秒收集得 24.0 cm3 氢气，第 60 秒时累积体积为 36.0 cm3（室温常压）。(a) 计算首 30 秒的平均生成速率（cm3 s-1）。（3 分）(b) 计算第 30 至 60 秒之间的平均生成速率。（3 分）(c) 解释速率随时间下降的原因，并说明这实验如何证明盐酸是限量反应物。（3 分） | (a) 平均速率 = 24.0 ÷ 30 = 0.80 cm3 s-1。（3 分）(b) 第 30 至 60 秒共收集 36.0 − 24.0 = 12.0 cm3，速率 = 12.0 ÷ 30 = 0.40 cm3 s-1。（3 分）(c) 随反应进行盐酸的浓度下降，单位时间内的碰撞次数减少，故速率下降。（2 分）曲线最后趋于平缓（气体体积不再增加）而锌仍有剩余，说明盐酸已被耗尽，是限量反应物。（1 分） |
| 7 | 同一质量的碳酸钙分别以粉末状及大理石碎块跟 1.0 M 盐酸反应，并另以粉末状碳酸钙在 40 °C 下重复实验。(a) 解释粉末状反应较快的原因。（3 分）(b) 说明催化剂如何加快反应，并解释催化剂为何不改变反应的总热效应。（3 分）(c) 解释温度升高如何影响碰撞频率及有效碰撞的比例。（2 分） | (a) 粉末的表面积对体积比大，可供盐酸粒子碰撞的表面较多，碰撞频率较高，故反应较快；但两者的最终气体体积相同。（3 分）(b) 催化剂提供另一条较低活化能的反应途径，令较多碰撞成为有效碰撞；催化剂在反应前后不被消耗，亦不改变反应物与生成物的能量差，故总热效应不变。（3 分）(c) 温度升高令粒子平均动能增加，碰撞频率上升，而动能超过活化能的粒子比例亦显著增加，故有效碰撞比例上升。（2 分） |
| 8 | 乙醇可被酸化重铬酸钾溶液氧化。(a) 描述反应过程中溶液的颜色变化，并指出铬的氧化数变化。（3 分）(b) 写出生成物的名称及结构式，并写出一个完整氧化反应方程式。（3 分）(c) 解释实验中为何要把混合物加热回流，以及为何要用酸化（而非碱性）重铬酸钾。（2 分） | (a) 溶液由橙色变绿色。（2 分）重铬酸根中 Cr 的氧化数由 +6（橙色）降至 +3（绿色）。（1 分）(b) 生成物为乙羧酸（乙酸）CH3COOH。（1 分）CH3CH2OH + 2[O] → CH3COOH + H2O，或 3C2H5OH + 2Cr2O7(2-) + 16H+ → 3CH3COOH + 4Cr3+ + 11H2O。（2 分）(c) 回流可避免乙醇及乙酸挥发损失，同时保持反应混合物沸腾以加快反应。（1 分）酸化可提高重铬酸根的氧化能力，并提供 H+ 使还原反应得以进行。（1 分） |
丙部：异构体、皂化、塑胶与环境（第 9 至 12 题）
结构题须画出完整结构式（显示所有键）；分类及命名须依 IUPAC 规则。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 9 | 分子式为 C4H10 及 C4H9OH 的化合物各有多个结构异构体。(a) 画出 C4H10 的所有结构异构体，并写出名称。（3 分）(b) 指出 C4H9OH 的结构异构体数目，并画出其中两个。（3 分）(c) 把 C4H9OH 的异构体分类为一级、二级及三级醇，并说明分类准则。（3 分） | (a) 两个：CH3CH2CH2CH3（丁烷）及 CH3CH(CH3)CH3（2-甲基丙烷）。（3 分）(b) 共 4 个异构体（碳链异构及位置异构）：CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH(OH)CH3、CH3CH(CH3)CH2OH、(CH3)3COH；任画两个。（3 分）(c) 一级醇：与 -OH 相连的碳只接一个其他碳（如丁-1-醇、2-甲基丙-1-醇）；二级醇：接两个其他碳（如丁-2-醇）；三级醇：接三个其他碳（如 2-甲基丙-2-醇）。（3 分） |
| 10 | 油脂与氢氧化钠溶液共热可制得肥皂。(a) 写出这反应的名称及文字方程式。（3 分）(b) 以肥皂的结构解释它如何去除油污。（3 分）(c) 解释为何在硬水中肥皂的去污效能较差。（2 分） | (a) 反应名称为皂化（碱性水解）：油脂 + 氢氧化钠 → 肥皂（脂肪酸钠）+ 甘油。（3 分）(b) 肥皂分子有亲水的离子头（-COO-Na+）及亲油的长碳氢尾；油尾插入油污，亲水头留在水中，形成微胞把油污包围并乳化，经揉搓及冲水带走。（3 分）(c) 硬水含较多 Ca2+、Mg2+，会与肥皂生成不溶的脂肪酸钙／镁盐沉淀，消耗肥皂并在衣物上留下浮渣，故去污效能下降。（2 分） |
| 11 | 塑胶污染是香港常见的环境问题。(a) 比较加成聚合物与缩合聚合物在聚合物主链接构上的分别。（3 分）(b) 解释聚乙烯为何在自然环境中难以分解。（3 分）(c) 提出两项可减少塑胶废物的具体方法，并各说明其原理。（3 分） | (a) 加成聚合物的主链全由碳–碳单键组成（碳链骨干）；缩合聚合物的主链含酯键或酰胺键等杂原子官能基。（3 分）(b) 聚乙烯的主链为非极性的 C–C 单键，键能高且无可水解的官能基，微生物缺乏可分解它的酶，故难以生物降解。（3 分）(c) 源头减废（自备购物袋、避免即弃餐具）以减少产生；（1.5 分）分类回收及循环再造（如胶樽回收再造成纤维）以延长物料寿命，减少堆填。（1.5 分） |
| 12 | 药房出售的消毒酒精标示为 75% (v/v) 乙醇。(a) 计算配制 500 cm3 该消毒酒精所需的纯乙醇体积。（3 分）(b) 描述正确的稀释步骤，并说明为何不可把水倒入浓乙醇中。（3 分）(c) 提出两项使用及储存时的实验室安全措施。（2 分） | (a) 所需乙醇体积 = 500 × 75% = 375 cm3。（3 分）(b) 先量取 375 cm3 纯乙醇倒入量筒，再缓慢加入蒸馏水至 500 cm3 刻度并拌匀（不可把水直接倒入浓乙醇）。（2 分）乙醇与水混合时体积收缩并放热，把水倒入浓乙醇会令局部过热、溅出及剧烈沸腾，故应把乙醇加入水中。（1 分）(c) 远离火源及热源（乙醇易燃，蒸气可被火花点燃）；储存于密闭容器并置于阴凉通风处、标明名称及浓度。（2 分） |
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