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HKDSE 化學練習卷（卷二 選修部分：工業化學・分析化學）附答案｜{N} 題、60 分鐘、100 分｜列印及下載
練習卷 · DSE 化學
DSE 化學卷二練習卷：甲部工業化學 15 題、乙部分析化學 10 題選擇題，丙部 5 題結構題，共 {N} 題，60 分鐘、100 分；涵蓋哈伯法與接觸法的條件與產率、原子經濟效益、氯鹼電解、限量試劑、滴定計算、離子鑑定、色層分析與紅外光譜，每題附算式答案與評分要點，並有題目版與答案版 PDF，家長可照步驟批改。
卷面資料 年級：中六（DSE） ｜ 科目：化學 ｜ 時限：60 分鐘 ｜ 總分：100 分 ｜ 題數：30
甲部 工業化學（30 分）
1. 每題 2 分，選出最適合的答案。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 1 | 在哈伯法中，4.0 mol 氮氣與過量氫氣完全反應（N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃，Mr(NH₃) = 17）。最多可生成氨的質量是多少？ | 莫耳比 N₂ : NH₃ = 1 : 2，故 n(NH₃) = 2 × 4.0 = 8.0 mol；m = n × Mr = 8.0 × 17 = 136 g。（2 分） |
| 2 | 承上題，實際只得 102 g 氨。百分產率是多少？ | 百分產率 = 實際產量 ÷ 理論產量 × 100% = 102 ÷ 136 × 100% = 75%。（2 分；把分母用實際產量給 0 分。） |
| 3 | 哈伯法的原子經濟效益（atom economy）是多少？ | 反應物全部原子都進入產物：原子經濟效益 = (2 × 17) ÷ (28 + 3 × 2) × 100% = 34 ÷ 34 × 100% = 100%。（2 分） |
| 4 | 接觸法中，二氧化硫氧化成三氧化硫所用的催化劑及典型條件是： | 催化劑為五氧化二釩（V₂O₅），溫度約 450 ℃、壓力約 1–2 atm。鐵催化劑屬哈伯法，不可混淆。（2 分；催化劑與條件各 1 分。） |
| 5 | 在接觸法中，200 mol SO₂ 與 120 mol O₂ 混合（2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃）。哪一種是限量試劑，最多可得多少 kg SO₃（Mr = 80）？ | SO₂ 所需氧 = 200 ÷ 2 = 100 mol < 120 mol，故 SO₂ 為限量試劑（餘氧 20 mol）；n(SO₃) = 200 mol；m = 200 × 80 = 16000 g = 16 kg。（2 分） |
| 6 | 下列哪一項改變不會提高 2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g)（ΔH < 0）平衡時 SO₃ 的產量？ | 提高溫度會使平衡向吸熱（逆）方向移動，SO₃ 產量下降。增大壓力、加入過量 O₂、不斷抽走 SO₃ 都會提高產量。（2 分） |
| 7 | 在室溫室壓下，氣體莫耳體積取 24.0 dm³ mol⁻¹。0.50 mol 二氧化碳佔多少體積？ | V = n × 莫耳體積 = 0.50 × 24.0 = 12.0 dm³。（2 分） |
| 8 | 電解濃鹽水（氯鹼工業）時，每生成 1.0 mol 氯氣，同時生成多少克氫氧化鈉（Mr(NaOH) = 40）？ | 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂，莫耳比 Cl₂ : NaOH = 1 : 2，故 n(NaOH) = 2.0 mol，m = 2.0 × 40 = 80 g（同時得氯氣 71 g）。（2 分） |
| 9 | 要電解生成 1.0 mol 氯氣，最少需要多少克氯化鈉（Mr(NaCl) = 58.5）？ | n(NaCl) = 2 × 1.0 = 2.0 mol；m = 2.0 × 58.5 = 117 g。（2 分） |
| 10 | 蘇爾維法中，碳酸氫鈉受熱分解 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂。2.0 mol NaHCO₃ 可得多少克碳酸鈉（Mr(Na₂CO₃) = 106）？ | 莫耳比 2 : 1，n(Na₂CO₃) = 1.0 mol；m = 1.0 × 106 = 106 g。（2 分） |
| 11 | 某反應的總反應物質量為 100 g，目標產物質量為 88 g，其餘為副產物。原子經濟效益是多少？ | 原子經濟效益 = 目標產物質量 ÷ 全部反應物質量 × 100% = 88 ÷ 100 × 100% = 88%。（2 分；若用實際產量除以理論產量，那是百分產率，不是原子經濟效益。） |
| 12 | 關於催化劑在工業反應中的作用，下列哪一項正確？ | 催化劑提供較低活化能的反應途徑，使正逆反應速率同時加快，縮短達平衡所需時間；但不改變反應焓變，也不改變平衡位置與平衡常數。（2 分；答「提高產率」給 0 分。） |
| 13 | 煙氣脫硫把 SO₂ 通過石灰石漿液：CaCO₃ + SO₂ + ½O₂ → CaSO₄ + CO₂。要完全吸收 64 g SO₂，需多少克 CaCO₃（Mr = 100.1）？ | n(SO₂) = 64 ÷ 64 = 1.0 mol，與 CaCO₃ 之比 1 : 1，故需 1.0 mol；m = 1.0 × 100.1 = 100.1 g。（2 分） |
| 14 | 以氫氧燃料電池驅動汽車，相比汽油引擎，最直接的好處是： | 燃料電池的唯一產物是水，行車時不排放二氧化碳、一氧化碳或氮氧化物；但氫氣生產過程是否低碳，仍取決於製氫方法。（2 分；答「氫氣便宜」給 0 分。） |
| 15 | 在氫氧燃料電池中，每消耗 1 mol 氫氣約釋出 2 mol 電子（2H₂ + O₂ → 2H₂O）。以法拉第常數 96500 C mol⁻¹ 計，1 mol 氫氣可送出多少庫侖電量？ | Q = n(e⁻) × F = 2 × 96500 = 193000 C（約 1.9×10⁵ C）。（2 分） |
乙部 分析化學（20 分）
2. 每題 2 分，選出最適合的答案。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 16 | 以火焰試驗辨認鉀離子，火焰呈什麼顏色？ | 鉀呈淡紫色（lilac）。鈉呈金黃色、鈣呈磚紅色、銅呈藍綠色。（2 分；寫「紫色」給 1 分。） |
| 17 | 向含鋅離子的溶液中逐滴加入氫氧化鈉溶液至過量，會觀察到什麼？ | 先出現白色沉澱 Zn(OH)₂，繼續加至過量時沉澱溶解，得無色溶液（鋅的氫氧化物具兩性）。（2 分；只答「白色沉澱」給 1 分。） |
| 18 | 要檢驗某固體是否含碳酸根離子，最適合的做法是： | 加稀鹽酸，若放出氣體並使石灰水變乳濁，即含碳酸根（放出 CO₂）。（2 分；加熱石灰水或直接用石蕊試紙只給 1 分。） |
| 19 | 檢驗溶液中是否含硫酸根離子，正確的試劑與現象是： | 先加稀鹽酸（排除碳酸根、亞硫酸根），再加氯化鋇溶液，得白色沉澱且不溶於稀鹽酸，即硫酸根。（2 分；不先加酸排除干擾給 1 分。） |
| 20 | 以 25.0 cm³、0.100 M 的氫氧化鈉溶液恰好中和 25.0 cm³ 氫氯酸。氫氯酸的濃度是多少？ | n(NaOH) = 0.100 × 25.0 ÷ 1000 = 2.50e-03 mol；反應比 1 : 1，故 n(HCl) 相同；c = 2.50e-03 ÷ 25.0 × 1000 = 0.100 M。（2 分） |
| 21 | 碘滴定中 I₂ + 2S₂O₃²⁻ → 2I⁻ + S₄O₆²⁻。滴定 0.0050 mol I₂ 需多少 mol 硫代硫酸根？ | 由方程式莫耳比 I₂ : S₂O₃²⁻ = 1 : 2，故需 2 × 0.0050 = 0.0100 mol。（2 分） |
| 22 | 某次滴定三次讀數為 21.40、21.50、21.60 cm³，全部在合理範圍內。計算時應採用的平均滴定體積是多少？ | 三次結果相差不超過 0.20 cm³，屬可接受範圍，故取算術平均：(21.40 + 21.50 + 21.60) ÷ 3 = 21.50 cm³。（2 分；擅自丟棄任何一個讀數給 0 分。） |
| 23 | 以 25.0 cm³ 白醋（假設密度 1.00 g cm⁻³）與平均 21.50 cm³、0.100 M 的氫氧化鈉溶液滴定 （1 : 1 反應，Mr(CH₃COOH) = 60）。醋酸的質量對體積百分比是多少？ | n(NaOH) = 0.100 × 21.50 ÷ 1000 = 2.150e-03 mol = n(酸)；m(酸) = 2.150e-03 × 60 = 0.129 g；樣本質量 25.0 g（密度 1.00），故 0.129 ÷ 25.0 × 100% ≈ 0.52%（w/w）。（2 分；忘記用密度把體積換成質量給 1 分。） |
| 24 | 紙色層分析中，某色素斑點由起點線移動 3.2 cm，溶劑前緣移動 8.0 cm。它的 Rf 值是多少？ | Rf = 斑點移動距離 ÷ 溶劑前緣距離 = 3.2 ÷ 8.0 = 0.40（無單位）。（2 分） |
| 25 | 某有機化合物的紅外光譜在約 1700 cm⁻¹ 有強吸收峰。這最可能表示含哪一個官能基？ | 約 1700 cm⁻¹ 的強峰屬 C=O 伸縮振動（羰基）。寬而大的 2500–3300 cm⁻¹ 才是 O—H 羧酸，3300 cm⁻¹ 尖峰通常是 O—H 醇或 N—H。（2 分） |
丙部 結構題（50 分）
3. 回答下列各題，須列出算式、單位及有效數字（如適用）。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 26 | 哈伯法製氨：N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)，ΔH = −92 kJ mol⁻¹。 (a) 寫出平衡反應式，並指出工業上使用的催化劑。(2 分) (b) 解釋為何操作溫度取約 450 ℃，而非更低或更高。(3 分) (c) 以 200 mol N₂ 與 700 mol H₂ 反應，找出限量試劑，求氨的理論質量（kg）；若實際得 5.4 kg，求百分產率。(3 分) (d) 解釋為何工廠不斷把氨液化抽走可提高產率。(2 分) |
(a) N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)；催化劑為鐵（含 K₂O、Al₂O₃ 助催化劑）。（2 分） (b) 反應放熱，低溫有利平衡但速率太慢；高溫速率快但平衡左移、產率低；450 ℃ 是速率與產率的折衷，加上催化劑已足夠提速。（3 分） (c) 所需 H₂ = 3 × 200 = 600 mol < 700 mol，故 N₂ 為限量試劑；n(NH₃) = 2 × 200 = 400 mol；m = 400 × 17 ÷ 1000 = 6.8 kg；百分產率 = 5.4 ÷ 6.8 × 100% = 80%。（3 分） (d) 抽走生成物使生成物濃度下降，Q < K，平衡向右移動，故氨的產量增加。（2 分） |
| 27 | 以標準氫氧化鈉溶液滴定白醋，測定醋酸含量。每次取 25.0 cm³ 白醋，三次滴定體積為 21.40、21.50、21.60 cm³，NaOH 濃度 0.100 M，反應為 1 : 1，Mr(CH₃COOH) = 60。 (a) 說明為何取三次的平均值，並算出平均滴定體積。(3 分) (b) 求白醋中醋酸的濃度（M）。(3 分) (c) 求醋酸的質量濃度（g dm⁻³）。(2 分) (d) 若改用未經校準的滴定管，對結果有什麼影響？(2 分) |
(a) 三次讀數相差 ≤ 0.20 cm³，屬一致（concordant），取平均可減低隨機誤差：(21.40 + 21.50 + 21.60) ÷ 3 = 21.50 cm³。（3 分） (b) n(NaOH) = 0.100 × 21.50 ÷ 1000 = 2.15e-03 mol；1 : 1 故 n(酸) 相同；c = 2.15e-03 ÷ 25.0 × 1000 = 0.0860 M。（3 分） (c) 質量濃度 = 0.0860 × 60 = 5.16 g dm⁻³。（2 分） (d) 未校準的滴定管有系統誤差，會使所有讀數同向偏大或偏小，平均值不能消除，結果會有固定偏差；應以標準溶液校準滴定管。（2 分） |
| 28 | 一瓶無色溶液含一種陽離子和一種陰離子，可能是 K⁺、Na⁺、Ca²⁺ 與 Cl⁻、CO₃²⁻、SO₄²⁻ 中的組合。化驗結果如下： ① 火焰試驗：淡紫色火焰。 ② 加稀硝酸後再加硝酸銀溶液：白色沉澱，沉澱溶於稀氨水。 ③ 加稀硝酸時無氣泡。 (a) 由①②③推斷溶液所含的陽離子與陰離子，並寫出化合物名稱。(4 分) (b) 解釋②為何先加稀硝酸而不是稀鹽酸。(3 分) (c) 設計一個簡單實驗，進一步確認陰離子（寫出試劑與預期現象）。(3 分) |
(a) ① 淡紫色火焰 → K⁺；② 白色沉澱且溶於稀氨水 → Cl⁻（AgCl）；③ 無氣泡 → 不含 CO₃²⁻；亦未見不溶於酸的白色沉澱，故不是 SO₄²⁻。化合物為氯化鉀（KCl）。（4 分） (b) 稀鹽酸本身含 Cl⁻，會與 AgNO₃ 生成白色 AgCl 沉澱，造成假陽性；稀硝酸可先除去 CO₃²⁻ 等干擾而又不引入 Cl⁻。（3 分） (c) 取樣加稀硝酸（已排除碳酸根）後加硝酸鋇溶液：若無白色沉澱，即不含硫酸根，配合陽離子鑑定可確認為氯化物；或作氯氣/漂白性測試：加二氧化錳與濃硫酸加熱，放出的氣體使濕潤藍石蕊試紙先紅後褪色。（3 分） |
| 29 | 接觸法製硫酸由硫燃燒開始：S + O₂ → SO₂；2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃；SO₃ + H₂O → H₂SO₄（實際用濃硫酸吸收）。 (a) 寫出上述三個反應式，並指出第二步的催化劑與溫度。(4 分) (b) 燃燒 320 kg 硫，假設各步完全反應，求 SO₂、SO₃ 及 H₂SO₄ 的理論質量（kg）。(3 分) (c) 若整條流程的總產率為 95%，實際可得硫酸多少 kg？(1 分) (d) 提出兩項減少 SO₂ 排放的措施。(2 分) |
(a) S + O₂ → SO₂；2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃（催化劑 V₂O₅，約 450 ℃、1–2 atm）；SO₃ + H₂O → H₂SO₄。（4 分） (b) n(S) = 320 × 1000 ÷ 32.0 = 10000 mol；硫原子守恆，故 n(SO₂) = n(SO₃) = n(H₂SO₄) = 10000 mol；m(SO₂) = 10000 × 64.0 ÷ 1000 = 640 kg；m(SO₃) = 800 kg；m(H₂SO₄) = 980 kg。（3 分） (c) 實際 = 980 × 95% = 931 kg。（1 分） (d) 煙氣脫硫（石灰石漿液吸收 SO₂）、改用低硫燃料、加裝洗滌塔或把 SO₂ 回收製硫酸，任兩項。（2 分） |
| 30 | 電解濃鹽水（氯鹼工業）以 10.0 A 電流進行 2.00 小時，反應為 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂（法拉第常數 96500 C mol⁻¹，室溫氣體莫耳體積 24.0 dm³ mol⁻¹）。 (a) 求通過的電量（C）。(2 分) (b) 求生成氯氣的莫耳數。(3 分) (c) 求氯氣在室溫下的體積（dm³）。(3 分) (d) 同時生成的氫氧化鈉有多少克？(2 分) |
(a) Q = It = 10.0 × 2.00 × 3600 = 72000 C。（2 分；忘記 × 3600 給 0 分。） (b) n(e⁻) = Q/F = 72000 ÷ 96500 = 0.7461 mol；Cl₂ 需 2 個電子，n(Cl₂) = 0.7461 ÷ 2 = 0.3731 mol。（3 分） (c) V = n × 24.0 = 0.3731 × 24.0 = 8.95 dm³。（3 分） (d) 莫耳比 Cl₂ : NaOH = 1 : 2，n(NaOH) = 0.7461 mol；m = 0.7461 × 40 = 29.8 g。（2 分） |
TutorZone 練習卷｜題目與文章為原創，並非任何學校或出版社的教材。
