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中六化学练习卷：酸碱平衡、氧化还原与电化学（12 题・100 分・75 分钟）
练习卷 · 中六化学・12 题・100 分・75 分钟
中六化学练习卷：12 题、100 分、75 分钟。内容涵盖强酸强碱与弱酸的 pH 计算、缓冲溶液、酸碱滴定、电解与法拉第计算、氧化数、原电池电动势、氧化还原滴定、回滴定与纯度、溶度积及气体摩尔体积，每题附完整答案、计算步骤与评分要点。
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
甲部：酸碱平衡与滴定（第 1–5 题）
全部题目均须作答；计算题须列出算式、代入步骤及单位。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 0.0100 M 的盐酸（强酸，完全电离）在 25 °C 时的 pH 是多少？ (b) 求 0.0100 M 氢氧化钠溶液的 pH（Kw = 1.0 × 10⁻¹⁴）。 (c) 求 0.0100 M 氢氧化钡溶液的 pH，并解释为何它与 (b) 不同。 |
(a) [H⁺] = 0.0100 M，pH = −log 0.0100 = 2.00。 (b) [OH⁻] = 0.0100 M，pOH = 1.70，pH = 14 − 1.70 = 12.30。 (c) 氢氧化钡每单位提供两个氢氧离子，[OH⁻] = 0.020 M，pOH = 1.40，pH = 12.00；同一浓度下可提供的 OH⁻ 多一倍，故 pH 较高。 评分要点：pH 计算（3 分）、氢氧离子浓度加倍（3 分）、解释（3 分）。 |
| 2 | 某一元弱酸 HA 的 Ka = 1.8 × 10⁻⁵。0.100 M HA 溶液在 25 °C 时： (a) 求氢离子浓度（解二次方程，不要假设电离度很小）。 (b) 求该溶液的 pH。 (c) 求 HA 的电离度（以百分率表示）。 |
(a) 设 [H⁺] = x，则 Ka = x² ÷ (0.100 − x) = 1.8 × 10⁻⁵，整理得 x² + 1.8 × 10⁻⁵x − 1.8 × 10⁻⁶ = 0。 解得 x = 1.333e-03 M（取正根）。 (b) pH = −log(1.333e-03) = 2.88。 (c) 电离度 = x ÷ 0.100 × 100% = 1.33%。 评分要点：二次方程列式（4 分）、pH（3 分）、电离度（2 分）。 |
| 3 | 将 50.0 cm³ 的 0.100 M 盐酸与 50.0 cm³ 的 0.040 M 氢氧化钠溶液混合（假设体积可加）。 (a) 求混合后过量的氢离子摩尔数。 (b) 求混合溶液的氢离子浓度及 pH。 (c) 若把 0.040 M 换成 0.100 M 氢氧化钠，最终 pH 会是 7 吗？简略解释。 |
(a) H⁺ = 50.0 ÷ 1000 × 0.100 = 5.00e-03 mol；OH⁻ = 50.0 ÷ 1000 × 0.040 = 2.00e-03 mol。 过量 H⁺ = 5.00e-03 − 2.00e-03 = 3.00e-03 mol。 (b) 总体积 = 100.0 cm³ = 0.100 dm³，[H⁺] = 3.00e-03 ÷ 0.100 = 0.030 M，pH = 1.52。 (c) 不会。等摩尔的强酸与强碱中和后只剩水与食盐（NaCl），pH 为 7；但题中酸碱浓度相同而体积亦相同才成立，若任何一方的摩尔数较多，溶液仍呈酸性或碱性。 评分要点：摩尔数（3 分）、浓度与 pH（3 分）、中和点解释（2 分）。 |
| 4 | 以 0.125 M 盐酸滴定 25.0 cm³ 的氢氧化钠溶液，达终点时用去 20.0 cm³ 酸。 (a) 求氢氧化钠溶液的浓度。 (b) 求该 250.0 cm³ 容量瓶中氢氧化钠的摩尔数及质量（M(NaOH) = 40.0）。 (c) 若改用酚酞作指示剂，终点的颜色变化是什么？ |
(a) HCl 摩尔数 = 20.0 ÷ 1000 × 0.125 = 2.50e-03 mol；H⁺ 与 OH⁻ 按 1:1 反应，故 NaOH 摩尔数相同。 [NaOH] = 2.50e-03 ÷ 0.0250 = 0.100 M。 (b) 250.0 cm³ 内摩尔数 = 0.100 × 0.250 = 0.025 mol；质量 = 0.025 × 40.0 = 1.00 g。 (c) 酚酞在碱性时呈粉红色，达终点（由碱转酸）时粉红色刚好褪去变成无色。 评分要点：浓度（4 分）、摩尔数与质量（3 分）、指示剂颜色（1 分）。 |
乙部：氧化还原、电解与电池（第 6–9 题）
提示：pH = −log[H⁺]，pOH = −log[OH⁻]，pH + pOH = 14（25 °C）；一法拉第电量为 96500 C。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 5 | 把 0.10 M 醋酸（Ka = 1.8 × 10⁻⁵）与 0.10 M 醋酸钠按 1:1 体积混合成缓冲溶液。 (a) 求此缓冲溶液的 pH。 (b) 在 1.0 dm³ 此溶液中加入 0.010 mol 盐酸（忽略体积变化），求新的 pH。 (c) 比较 (a) 与 (b)，说明缓冲溶液的作用原理。 |
(a) 同浓度同体积混合，[CH₃COOH] = [CH₃COO⁻] = 0.050 M，比值为 1。 pH = pKa + log(1) = pKa = 4.74。 (b) 加入的 H⁺ 与 CH₃COO⁻ 反应：酸变为 0.11 mol、盐变为 0.09 mol（以 1.0 dm³ 计）。 pH = 4.74 + log(0.09 ÷ 0.11) = 4.74 + (-0.087) = 4.66。 (c) pH 只由 4.74 降至 4.66，变化约 0.09。缓冲溶液同时含弱酸与其共轭碱：加入的 H⁺ 被共轭碱吸收，加入的 OH⁻ 被弱酸中和，故 pH 变化很小。 评分要点：初始 pH（3 分）、加入酸后 pH（4 分）、缓冲原理（2 分）。 |
| 6 | 以 2.0 A 的电流电解硫酸铜(II)溶液 30.0 分钟（96500 C 为一摩尔电子）。 (a) 求通过的电量。 (b) 求阴极析出铜的质量（M(Cu) = 63.5）。 (c) 若要析出 3.175 g 铜，需时多少分钟？ |
(a) 电量 Q = I × t = 2.0 × (30 × 60) = 3600 C。 (b) 电子摩尔数 = 3600 ÷ 96500 = 0.03731 mol；Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu，故 Cu 摩尔数 = 0.03731 ÷ 2 = 0.01865 mol。 质量 = 0.01865 × 63.5 = 1.18 g。 (c) 3.175 g 铜 = 3.175 ÷ 63.5 = 0.0500 mol，需 0.1000 mol 电子，Q = 9650 C，t = 9650 ÷ 2.0 = 4825 s = 80.4 分钟。 评分要点：电量（2 分）、质量（4 分）、时间（2 分）。 |
| 7 | (a) 求 MnO₄⁻ 中锰的氧化数。 (b) 求 Cr₂O₇²⁻ 中铬的氧化数，并指出铬的最高常见氧化态。 (c) 求 NH₄NO₃ 中两个氮原子的氧化数，并说明为何它们不同。 |
(a) 设 Mn 为 x：x + 4(−2) = −1，x = +7。 (b) 设 Cr 为 x：2x + 7(−2) = −2，2x = +12，x = +6；+6 是铬在铬酸盐与重铬酸盐中的最高常见氧化态。 (c) NH₄⁺ 部分：x + 4(+1) = +1，x = −3；NO₃⁻ 部分：x + 3(−2) = −1，x = +5。两者不同是因为一个氮与氢相连（电子偏向氮较少），另一个氮与高电负性的氧相连（电子偏向氧）。 评分要点：锰（3 分）、铬（3 分）、硝酸铵两个氮（2 分）。 |
| 8 | 一个锌铜原电池：Zn(s) | Zn²⁺(aq) || Cu²⁺(aq) | Cu(s)。 已知 E°(Cu²⁺/Cu) = +0.34 V，E°(Zn²⁺/Zn) = −0.76 V。 (a) 求电池的标准电动势。 (b) 指出哪一极是阳极、发生的是氧化还是还原，并写出该半反应。 (c) 若把铜电极换成银电极（E°(Ag⁺/Ag) = +0.80 V），电池电动势变为多少？ |
(a) E°cell = E°(阴极) − E°(阳极) = +0.34 − (-0.76) = 1.10 V。 (b) 锌为阳极，发生氧化：Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻。铜为阴极，发生还原：Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s)。 (c) E°cell = +0.80 − (-0.76) = 1.56 V；电极电势较高者为阴极，故银仍为阴极，锌仍为阳极。 评分要点：电动势（3 分）、阳极与半反应（4 分）、换电极后（2 分）。 |
丙部：定量分析与溶解度（第 10–12 题）
摩尔体积取 24.0 dm³ mol⁻¹；百分率取三位有效数字，并注明单位。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 9 | 在酸性溶液中，MnO₄⁻ 与 Fe²⁺ 反应：MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5Fe²⁺ → Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O。 (a) 说明为何 1 mol MnO₄⁻ 可氧化 5 mol Fe²⁺。 (b) 25.0 cm³ 的 Fe²⁺ 溶液需用 24.0 cm³ 的 0.0200 M KMnO₄ 才达终点，求 Fe²⁺ 的浓度。 (c) 求该 25.0 cm³ 溶液中 Fe²⁺ 的摩尔数。 |
(a) 锰由 +7 降至 +2，每个 MnO₄⁻ 接受 5 个电子；铁由 +2 升至 +3，每个 Fe²⁺ 放出 1 个电子。电子得失必须相等，故比例为 1:5。 (b) MnO₄⁻ 摩尔数 = 0.0240 × 0.0200 = 4.80e-04 mol。 电子摩尔数 = 4.80e-04 × 5 = 2.40e-03 mol，即 Fe²⁺ 摩尔数。 [Fe²⁺] = 2.40e-03 ÷ 0.0250 = 0.0960 M。 (c) 摩尔数 = 2.40e-03 mol（约 2.40 mmol）。 评分要点：电子守恒（3 分）、浓度（4 分）、摩尔数（1 分）。 |
| 10 | 1.20 g 含杂质的碳酸钙样本溶于 50.0 cm³ 的 0.500 M 盐酸中（碳酸钙与盐酸按 1:2 反应）。 过量的酸用 25.0 cm³ 的 0.500 M 氢氧化钠中和。 (a) 求与碳酸钙反应的盐酸摩尔数。 (b) 求样本中碳酸钙的质量（M(CaCO₃) = 100.1）。 (c) 求样本的纯度百分率。 |
(a) 盐酸总摩尔数 = 0.0500 × 0.500 = 0.0250 mol；中和用去 = 0.0250 × 0.500 = 0.0125 mol。 与碳酸钙反应的酸 = 0.0250 − 0.0125 = 0.0125 mol。 (b) CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O，故 CaCO₃ 摩尔数 = 0.0125 ÷ 2 = 0.0063 mol。 质量 = 0.0063 × 100.1 = 0.626 g。 (c) 纯度 = 0.626 ÷ 1.20 × 100% = 52.1%。 评分要点：反应掉的酸（4 分）、碳酸钙质量（3 分）、纯度（1 分）。 |
| 11 | 氯化银的溶度积 Ksp = 1.8 × 10⁻¹⁰（25 °C）。 (a) 求纯水中氯化银的溶解度（mol dm⁻³）。 (b) 求在 0.010 M 氯化钠溶液中的溶解度。 (c) 解释 (b) 与 (a) 相差多少倍，并指出这效应的名称。 |
(a) 设溶解度为 s：Ksp = s² = 1.8 × 10⁻¹⁰，s = 1.342e-05 M。 (b) [Cl⁻] ≈ 0.010 M，[Ag⁺] = Ksp ÷ 0.010 = 1.80e-08 M，即溶解度。 (c) 相差 745 倍；同离子效应（common ion effect）令平衡向左移动，溶解度大幅下降。 评分要点：纯水溶解度（3 分）、盐水中溶解度（3 分）、倍数与名称（2 分）。 |
| 12 | 以 5.0 A 的电流电解稀硫酸 1.0 小时，阳极得氧气、阴极得氢气（96500 C 为一摩尔电子；摩尔体积 24.0 dm³）。 (a) 求通过的电子摩尔数。 (b) 求阴极产生的氢气体积（dm³，24.0 dm³ mol⁻¹）。 (c) 求阳极产生的氧气体积，并解释为何两者体积比为 2:1。 |
(a) Q = 5.0 × 3600 = 18000 C，电子摩尔数 = 18000 ÷ 96500 = 0.18653 mol。 (b) 2H⁺ + 2e⁻ → H₂，故 H₂ 摩尔数 = 0.18653 ÷ 2 = 0.09326 mol，体积 = 0.09326 × 24.0 = 2.24 dm³。 (c) 4OH⁻ → O₂ + 2H₂O + 4e⁻，O₂ 摩尔数 = 0.18653 ÷ 4 = 0.04663 mol，体积 = 0.04663 × 24.0 = 1.12 dm³。 每产生 1 mol O₂ 转移 4 mol 电子，而每产生 1 mol H₂ 只转移 2 mol，故同一电量下 H₂ 的摩尔数（及体积）是 O₂ 的两倍。 评分要点：电子摩尔数（3 分）、氢气体积（3 分）、氧气体积与解释（2 分）。 |
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