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IB 化學 SL Paper 2 結構題模擬卷｜6 題・50 分・1 小時 15 分
練習卷 · IB 化學 SL Paper 2
IB 化學 SL Paper 2 模擬卷：6 題、50 分、75 分鐘，甲部數據題（反應速率、滴定、量熱、弱酸 pH）佔 30 分，乙部延伸題（電解與酯化）佔 20 分，附完整算式、有效數字處理與評分要點，數值全部由 Python 計算核對，題目全部原創。
卷面資料 年級：中五至中六（IB SL） ｜ 科目：化學 ｜ 時限：75 分鐘 ｜ 總分：50 分 ｜ 題數：6
甲部：數據題（30 分）
結構題：須列出計算步驟，答案須附正確單位；每題所有小題均須作答。全卷 50 分。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 1 | 在 25 °C 下，把大理石碎塊（碳酸鈣）加入 50.0 cm³ 1.00 mol dm⁻³ 鹽酸，量度放出的二氧化碳體積。時間／s：0、20、40、60、80、100；體積／cm³：0、24、40、50、54、55。 （a）計算最初 20 s 的平均反應速率（cm³ s⁻¹）。（2 分） （b）計算第 40 s 至第 60 s 的平均反應速率。（1 分） （c）解釋反應速率隨時間下降的原因。（3 分） （d）說明如何由數據求初始速率，並指出一項可令初始速率上升的改變及其原因。（2 分） |
答案：（a）最初 20 s 平均速率 = 24 cm³ ÷ 20 s = 1.2 cm³ s⁻¹。（b）第 40 s 至第 60 s 速率 = (50 − 40) cm³ ÷ 20 s = 0.5 cm³ s⁻¹。（c）溶液中氫離子濃度隨反應進行而下降，與碳酸鈣表面碰撞的頻率減少；同時碳酸鈣表面被消耗，可接觸面積減少，碰撞頻率進一步下降，故速率減慢。（d）以最初一段數據（0 至 20 s）的斜率作為初始速率；把鹽酸濃度提高、把大理石磨成粉末或提高溫度，都會增加單位時間內有效碰撞的數目，令初始速率上升。 |
| 2 | 25.0 cm³ 未知濃度的乙酸溶液以 0.100 mol dm⁻³ 氫氧化鈉溶液滴定，以酚酞作指示劑，三次滴定平均用去 23.60 cm³。 （a）計算乙酸溶液的濃度（mol dm⁻³）。（3 分） （b）計算 250.0 cm³ 該乙酸溶液所含乙酸的質量（g；Mr = 60.05）。（3 分） （c）解釋為何選用酚酞而不用甲基橙作指示劑。（2 分） |
答案：（a）n(NaOH) = 0.100 × 23.60 ÷ 1000 = 0.00236 mol，乙酸與氫氧化鈉以 1:1 反應；n(CH₃COOH) = 0.00236 mol，c = 0.00236 ÷ 25.0 × 1000 = 0.0944 mol dm⁻³。（b）250.0 cm³ 內 n = 0.0944 × 0.2500 = 0.0236 mol，質量 = 0.0236 × 60.05 = 1.42 g。（c）滴定終點溶液為乙酸鈉，呈弱鹼性（pH 約 8 至 9），酚酞的變色範圍（pH 8.2 至 10.0）與之相符；甲基橙在 pH 3.1 至 4.4 變色，會在到達等當點前已變色，造成明顯負誤差。 |
| 3 | 在簡易量熱計中燃燒 1.15 g 乙醇，用以加熱 150 g 水，水溫由 21.3 °C 升至 43.7 °C。（水的比熱容量 = 4.18 J g⁻¹ K⁻¹；乙醇 Mr = 46.07；文獻 ΔHc = −1367 kJ mol⁻¹） （a）計算水吸收的熱能（kJ）。（2 分） （b）計算乙醇的實驗摩爾燃燒焓（kJ mol⁻¹）。（3 分） （c）計算實驗值佔文獻值的百分比，並提出兩個令實驗值偏低的理由。（2 分） |
答案：（a）q = 150 × 4.18 × 22.4 = 14045 J = 14.04 kJ。（b）n(C₂H₅OH) = 1.15 ÷ 46.07 = 0.0250 mol；ΔHc = − 14.04 ÷ 0.0250 = −562.6 kJ mol⁻¹。（c）百分比 = 562.6 ÷ 1367 × 100% = 41.2%；偏低原因：部分熱能散失到周圍空氣及量熱計本身、燃燒不完全（產生一氧化碳或碳粒）、以及部分水蒸氣未凝結而帶走汽化熱。 |
| 4 | 在 25 °C 下，0.100 mol dm⁻³ 乙酸的 Ka = 1.74 × 10⁻⁵。 （a）寫出 Ka 的表達式。（1 分） （b）計算平衡時氫離子濃度（mol dm⁻³）。（2 分） （c）計算該溶液的 pH。（1 分） （d）計算乙酸的電離度（%）。（1 分） （e）加入少量乙酸鈉固體後，說明 pH 與電離度如何改變並解釋。（2 分） |
答案：（a）Ka = [H⁺][CH₃COO⁻] ÷ [CH₃COOH]。（b）設 [H⁺] = [CH₃COO⁻] = x，x² ÷ 0.100 = 1.74 × 10⁻⁵，x = 1.32 × 10⁻³ mol dm⁻³。（c）pH = −log(1.32 × 10⁻³) = 2.88。（d）電離度 = 1.32 × 10⁻³ ÷ 0.100 × 100% = 1.3%。（e）乙酸根離子濃度上升，平衡向左移動（同離子效應），中和部分氫離子，pH 上升；同時電離度下降，因為電離被抑制。 |
乙部：延伸題（20 分）
結構題：須列出計算步驟，答案須附正確單位；每題所有小題均須作答。全卷 50 分。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 5 | 以 2.50 A 的穩定電流電解硫酸銅(II)溶液 30.0 分鐘，用銅作陰極。（法拉第常數 = 96 485 C mol⁻¹；Cu 的相對原子質量 = 63.55） （a）計算通過的電荷（C）。（2 分） （b）計算電子的摩爾數。（1 分） （c）計算陰極析出銅的質量（g）。（3 分） （d）寫出陽極的反應式，並解釋溶液藍色逐漸變淡的原因。（2 分） （e）若電流效率只有 92%，實際析出的銅質量是多少？（2 分） |
答案：（a）Q = I × t = 2.50 × 1800 = 4500 C。（b）n(e⁻) = 4500 ÷ 96 485 = 0.04664 mol。（c）Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu，n(Cu) = 0.04664 ÷ 2 = 0.02332 mol，質量 = 0.02332 × 63.55 = 1.48 g。（d）陽極：Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻；陽極溶解的銅離子補充了陰極沉積所消耗的銅離子，但銅離子總量在理想情況下不變，實際因部分銅離子遷移與對流不均，加上電流效率不足，溶液顏色會變淡。（e）實際質量 = 1.48 × 0.92 = 1.36 g。 |
| 6 | 12.0 g 乙酸與過量乙醇在濃硫酸催化下加熱，得 14.5 g 乙酸乙酯。（Mr：乙酸 60.05；乙醇 46.07；乙酸乙酯 88.11） （a）計算乙酸的摩爾數。（1 分） （b）計算乙酸乙酯的理論產量（g）。（2 分） （c）計算百分產率（%）。（2 分） （d）計算此反應的原子經濟性（%）。（2 分） （e）提出三項可提高乙酸乙酯產量的方法，並簡述理由。（3 分） |
答案：（a）n = 12.0 ÷ 60.05 = 0.2 mol。（b）摩爾比 1:1，理論產量 = 0.2 × 88.11 = 17.6 g。（c）百分產率 = 14.5 ÷ 17.6 × 100% = 82.4%。（d）原子經濟性 = 88.11 ÷ (60.05 + 46.07) × 100% = 83%。（e）①用分水器或蒸餾把生成的水移走，令平衡向右移動；②使用過量乙醇，提高反應物濃度；③把生成的酯蒸餾移出反應體系，避免逆反應（水解）發生。 |
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。
