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IB 化學 SL Paper 2 模擬卷（10 題・50 分・75 分鐘・可用計算機）
練習卷 · IB 化學
IB Chemistry SL Paper 2 模擬卷：10 題、50 分、限時 75 分鐘，可用計算機，涵蓋酸鹼滴定、中和焓變、電解與法拉第計算、平衡常數 Kc、反應級數與速率方程、pH 與稀釋、碘量法測維他命 C、酯化與百分產率、氣體摩爾體積、鍵焓，每題附逐步答案與評分要點。
卷面資料 年級：IB DP 第一年（Grade 11） ｜ 科目：化學 ｜ 時限：75 分鐘 ｜ 總分：50 分 ｜ 題數：10
甲部（第 1 至 5 題・25 分）
全部題目均須作答。本卷可用計算機。計算題須展示步驟，數值答案取三位有效數字（另有指明者除外），並在答案末標明單位。所有數據為示例，並非任何考試機構的歷屆試題。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 1 | 以 0.100 mol dm⁻³ 氫氧化鈉溶液滴定 25.0 cm³ 未知濃度的硫酸，達終點時用去 24.8 cm³ 氫氧化鈉溶液。 (a) 寫出中和反應的平衡化學方程式。 (b) 計算所用氫氧化鈉的摩爾數。 (c) 計算硫酸溶液的濃度（mol dm⁻³，三位有效數字）。 (d) 若以甲基橙作指示劑，說明終點時的顏色變化。 |
(a) H₂SO₄ ＋ 2NaOH → Na₂SO₄ ＋ 2H₂O（或 2H⁺ ＋ 2OH⁻ → 2H₂O）。 (b) n(NaOH) ＝ 0.100 × 0.0250 ＝ 2.5000e-03 mol。 (c) 由方程式，n(H₂SO₄) ＝ n(NaOH) ÷ 2 ＝ 1.2500e-03 mol；c ＝ 1.2500e-03 ÷ 0.0248 ＝ 0.0504 mol dm⁻³，即約 0.050 mol dm⁻³。 (d) 甲基橙在酸性呈紅色、鹼性呈黃色；達終點（pH 約 4 至 6）時由紅轉為橙黃色，滴一滴過量即明顯轉黃。 評分要點：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 2 分（摩爾比與濃度各 1）、(d) 1 分。 |
| 2 | 把 50.0 cm³ 1.00 mol dm⁻³ 鹽酸與 50.0 cm³ 1.00 mol dm⁻³ 氫氧化鈉溶液在保溫杯中混合，溶液溫度由 24.3 °C 升至 31.0 °C。假設溶液密度為 1.00 g cm⁻³、比熱容為 4.18 J g⁻¹ K⁻¹。 (a) 計算混合溶液上升的溫度（ΔT）。 (b) 計算反應放出的熱量（J）。 (c) 計算中和焓變 ΔH（kJ mol⁻¹，以每摩爾水生成計）。 (d) 說明為何實驗值通常較文獻值（約 −57.3 kJ mol⁻¹）小。 |
(a) ΔT ＝ 31.0 − 24.3 ＝ 6.7 °C（即 6.7 K）。 (b) 質量 ＝ 50.0 ＋ 50.0 ＝ 100.0 g；q ＝ mcΔT ＝ 100.0 × 4.18 × 6.7 ＝ 2800.6 J。 (c) n(H₂O) ＝ 0.0500 × 1.00 ＝ 0.0500 mol；ΔH ＝ −q ÷ n ＝ −2800.6 ÷ 0.0500 ＝ -56012 J mol⁻¹ ≈ -56.0 kJ mol⁻¹。 (d) 保溫杯向環境散熱、溫度計與杯壁吸熱，令測得的 ΔT 偏小，故放出的熱量與 |ΔH| 都偏小。 評分要點：(a) 1 分、(b) 2 分、(c) 1 分、(d) 1 分。 |
| 3 | 以 2.50 A 的電流電解硫酸銅(II) 溶液 30.0 分鐘（電極均為惰性）。法拉第常數取 96500 C mol⁻¹，摩爾體積在常溫常壓取 24.0 dm³ mol⁻¹。 (a) 計算通過的電荷量（C）。 (b) 計算陰極析出銅的質量（g）。 (c) 寫出陽極反應，並計算陽極放出氧氣的體積（cm³）。 (d) 解釋為何電解過程中溶液的藍色逐漸變淡。 |
(a) Q ＝ It ＝ 2.50 × 1800 ＝ 4500 C。 (b) n(e⁻) ＝ 4500 ÷ 96500 ＝ 0.04663 mol；Cu²⁺ ＋ 2e⁻ → Cu，故 n(Cu) ＝ 0.04663 ÷ 2 ＝ 0.02332 mol，m ＝ 63.5 × 0.02332 ＝ 1.48 g。 (c) 陽極：2H₂O → O₂ ＋ 4H⁺ ＋ 4e⁻；n(O₂) ＝ 0.04663 ÷ 4 ＝ 0.01166 mol，V ＝ 0.01166 × 24.0 × 1000 ＝ 280 cm³。 (d) Cu²⁺ 在陰極不斷被還原成銅，溶液中 Cu²⁺ 濃度下降，故藍色（來自含水 Cu²⁺ 離子）逐漸變淡。 評分要點：(a) 1 分、(b) 2 分、(c) 1 分、(d) 1 分。 |
| 4 | 在 1.00 dm³ 容器中把 1.00 mol 氫氣與 1.00 mol 碘蒸氣混合，加熱至某溫度達平衡，測得平衡時碘化氫的摩爾數為 1.56 mol。反應：H₂(g) ＋ I₂(g) ⇌ 2HI(g)。 (a) 列出平衡時各物質的摩爾數。 (b) 寫出 Kc 的表達式（以濃度表示）。 (c) 計算該溫度下的 Kc。 (d) 若容器體積減半而溫度不變，說明 HI 的摩爾數會如何改變。 |
(a) 由方程式，生成 1.56 mol HI 需消耗 0.78 mol H₂ 與 0.78 mol I₂；平衡時 n(H₂) ＝ n(I₂) ＝ 1.00 − 0.78 ＝ 0.22 mol，n(HI) ＝ 1.56 mol。 (b) Kc ＝ [HI]² ÷ ([H₂][I₂])。 (c) 體積 1.00 dm³，故三者濃度分別為 1.56、0.22、0.22 mol dm⁻³；Kc ＝ 1.56² ÷ (0.22 × 0.22) ＝ 50.3。 (d) 兩邊氣體摩爾數相等（2 對 2），改變體積不改變平衡位置，故 HI 的摩爾數不變（各濃度同比例上升，Q 仍等於 Kc）。 評分要點：(a) 2 分、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 1 分。 |
| 5 | 某反應 A ＋ 2B → 產物的初始速率數據如下： 實驗 1：[A] ＝ 0.10 mol dm⁻³、[B] ＝ 0.10 mol dm⁻³、初始速率 ＝ 2.0e-04 mol dm⁻³ s⁻¹； 實驗 2：[A] ＝ 0.20 mol dm⁻³、[B] ＝ 0.10 mol dm⁻³、初始速率 ＝ 4.0e-04 mol dm⁻³ s⁻¹； 實驗 3：[A] ＝ 0.10 mol dm⁻³、[B] ＝ 0.20 mol dm⁻³、初始速率 ＝ 8.0e-04 mol dm⁻³ s⁻¹。 (a) 求反應對 A 的級數。 (b) 求反應對 B 的級數。 (c) 寫出速率方程，並計算速率常數 k（連單位）。 (d) 說明為何不能由化學方程式的係數直接得出反應級數。 |
(a) 比較實驗 1 與 2：[A] 加倍、[B] 不變，速率由 2.0e-04 升至 4.0e-04（2 倍），故對 A 為一級。 (b) 比較實驗 1 與 3：[B] 加倍、[A] 不變，速率由 2.0e-04 升至 8.0e-04（4 倍），倍數 ＝ 2ⁿ ＝ 4，故對 B 為二級。 (c) 速率 ＝ k[A][B]²；以實驗 1 代入：k ＝ 2.0e-04 ÷ (0.10 × 0.10²) ＝ 0.20 mol⁻² dm⁶ s⁻¹。 (d) 反應級數由實驗速率數據決定，取決於最慢步驟（速率決定步驟）的分子數與機理；方程式的係數只表示總化學計量，與機理無必然關係。 評分要點：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 2 分、(d) 1 分。 |
乙部（第 6 至 10 題・25 分）
全部題目均須作答。本卷可用計算機。計算題須展示步驟，數值答案取三位有效數字（另有指明者除外），並在答案末標明單位。所有數據為示例，並非任何考試機構的歷屆試題。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 6 | 在 25 °C 下作答，Kw ＝ 1.0 × 10⁻¹⁴。 (a) 計算 0.010 mol dm⁻³ 鹽酸的 pH。 (b) 把 10.0 cm³ 該鹽酸加水稀釋至總體積 1.00 dm³，計算稀釋後溶液的 pH。 (c) 計算 0.010 mol dm⁻³ 氫氧化鈉溶液的 pH。 (d) 把 25.0 cm³ 0.10 mol dm⁻³ 鹽酸與 20.0 cm³ 0.10 mol dm⁻³ 氫氧化鈉混合，計算混合液的 pH（取三位有效數字）。 |
(a) [H⁺] ＝ 0.010 mol dm⁻³（強酸完全電離），pH ＝ −log 0.010 ＝ 2.00。 (b) 稀釋 100 倍，[H⁺] ＝ 1.0 × 10⁻⁴ mol dm⁻³，pH ＝ 4.00。 (c) [OH⁻] ＝ 0.010 mol dm⁻³，pOH ＝ 2.00，pH ＝ 14.00 − 2.00 ＝ 12.00。 (d) n(H⁺) ＝ 0.0250 × 0.10 ＝ 0.0025 mol，n(OH⁻) ＝ 0.0200 × 0.10 ＝ 0.0020 mol；剩餘 H⁺ ＝ 5.0000e-04 mol，總體積 45.0 cm³，[H⁺] ＝ 0.01111 mol dm⁻³，pH ＝ 1.95。 評分要點：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 2 分。 |
| 7 | 把 25.0 cm³ 維他命 C 飲品樣本以 0.0200 mol dm⁻³ 碘溶液滴定，平均用去 18.6 cm³。反應為 C₆H₈O₆ ＋ I₂ → C₆H₆O₆ ＋ 2HI（1 摩爾維他命 C 與 1 摩爾碘反應），維他命 C 的摩爾質量為 176.1 g mol⁻¹。 (a) 計算所用碘的摩爾數。 (b) 計算 25.0 cm³ 樣本中維他命 C 的質量（mg）。 (c) 計算飲品中維他命 C 的濃度（g dm⁻³）。 (d) 說明滴定時為何要迅速進行，並解釋加入澱粉指示劑的時機。 |
(a) n(I₂) ＝ 0.0200 × 0.0186 ＝ 3.720e-04 mol。 (b) 摩爾比 1：1，n(維他命 C) ＝ 3.720e-04 mol；m ＝ 176.1 × 3.720e-04 ＝ 0.06551 g ＝ 65.5 mg。 (c) 每 25.0 cm³ 有 0.06551 g，故濃度 ＝ 0.06551 ÷ 0.0250 ＝ 2.62 g dm⁻³。 (d) 維他命 C 易被空氣中的氧氧化，滴定須迅速以免結果偏低；澱粉指示劑應在接近終點（溶液呈淡黃色）時才加入，因大量碘會與澱粉生成深色錯合物並可能令澱粉變質，使終點判斷失準。 評分要點：(a) 1 分、(b) 2 分、(c) 1 分、(d) 1 分。 |
| 8 | 把 10.0 g 乙酸（摩爾質量 60.0 g mol⁻¹）與過量乙醇在濃硫酸催化下加熱，蒸餾後得乙酸乙酯 12.80 g（摩爾質量 88.0 g mol⁻¹）。 (a) 寫出反應的平衡方程式並命名產物。 (b) 計算乙酸的摩爾數。 (c) 計算乙酸乙酯的理論產量（g）。 (d) 計算百分產率。 (e) 說明濃硫酸在此反應的兩個作用。 |
(a) CH₃COOH ＋ C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ ＋ H₂O；產物為乙酸乙酯（ethyl ethanoate）。 (b) n ＝ 10.0 ÷ 60.0 ＝ 0.1667 mol。 (c) 摩爾比 1：1，理論產量 ＝ 0.1667 × 88.0 ＝ 14.67 g。 (d) 百分產率 ＝ 12.80 ÷ 14.67 × 100% ＝ 87.3%。 (e) 濃硫酸作催化劑加快達平衡；亦作脫水劑吸去生成的水，令平衡右移提高產率。 評分要點：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 1 分、(e) 1 分。 |
| 9 | 把 2.40 g 鎂條加入過量稀鹽酸中，收集放出的氫氣（Ar：Mg ＝ 24.3，摩爾體積在常溫常壓取 24.0 dm³ mol⁻¹）。 (a) 寫出反應的平衡方程式。 (b) 計算鎂的摩爾數。 (c) 計算常溫常壓下收集到的氫氣體積（dm³ 及 cm³）。 (d) 計算生成氯化鎂的質量（g，Mr ＝ 95.3）。 (e) 說明為何實際收集到的氣體體積略少於計算值。 |
(a) Mg ＋ 2HCl → MgCl₂ ＋ H₂。 (b) n(Mg) ＝ 2.40 ÷ 24.3 ＝ 0.0988 mol。 (c) 摩爾比 1：1，n(H₂) ＝ 0.0988 mol；V ＝ 0.0988 × 24.0 ＝ 2.37 dm³ ＝ 2370 cm³。 (d) n(MgCl₂) ＝ 0.0988 mol，m ＝ 0.0988 × 95.3 ＝ 9.41 g。 (e) 部分氫氣溶於水或實驗前已逸出、注射器與導管內有空氣殘留、反應放熱令氣體溫度略高於室溫而體積讀數偏差，都會令實測值偏離計算值。 評分要點：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 1 分、(e) 1 分。 |
| 10 | 燃燒甲烷的反應：CH₄(g) ＋ 2O₂(g) → CO₂(g) ＋ 2H₂O(g)。平均鍵焓（kJ mol⁻¹）：C−H 414、O＝O 498、C＝O 799、O−H 464。 (a) 列出反應中需要打斷的鍵及其數目。 (b) 列出反應中生成的鍵及其數目。 (c) 計算打斷鍵所需的總能量與生成鍵放出的總能量。 (d) 計算反應的 ΔH（kJ mol⁻¹），並判斷反應屬放熱或吸熱。 (e) 說明為何用鍵焓算出的 ΔH 與標準燃燒焓（以液態水計）不同。 |
(a) 打斷：4 條 C−H、2 條 O＝O。 (b) 生成：2 條 C＝O（在 CO₂ 中）、4 條 O−H（在 2 個 H₂O 中）。 (c) 打斷所需 ＝ 4 × 414 ＋ 2 × 498 ＝ 1656 ＋ 996 ＝ 2652 kJ mol⁻¹；生成放出 ＝ 2 × 799 ＋ 4 × 464 ＝ 1598 ＋ 1856 ＝ 3454 kJ mol⁻¹。 (d) ΔH ＝ 打斷 − 生成 ＝ 2652 − 3454 ＝ -802 kJ mol⁻¹；值為負，屬放熱反應。 (e) 鍵焓是氣態分子的平均值，且本題水以氣態計算；標準燃燒焓中水為液態，凝結會額外放出約 44 kJ mol⁻¹（每摩爾水），故兩者相差約 88 kJ mol⁻¹。 評分要點：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 1 分、(e) 1 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。
