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IB 化學 SL Paper 2 模擬卷（第四份・10 題・50 分・75 分鐘・可用計算機）
練習卷 · IB 化學
IB 化學 SL Paper 2 第四份模擬卷：10 題、50 分、限時 75 分鐘，可用計算機，涵蓋氣體摩爾體積、燃燒焓變、平衡常數、電解、一級反應、弱酸 pH、實驗式與分子式、中和焓變、氧化還原滴定與酯化產率，附完整答案與評分要點。
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 | 將 2.40 g 鎂完全溶於過量稀鹽酸，在室溫常壓下收集氫氣（摩爾體積 24.0 dm³ mol⁻¹）。(a) 寫出反應的化學方程式。(b) 計算鎂的摩爾數（Ar: Mg = 24.3）。(c) 計算生成氫氣的體積。(d) 若氣體未冷卻至室溫便量度，體積會偏大還是偏小？解釋。 | (a) Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂(g)。 (b) n(Mg) ＝ 2.40 ÷ 24.3 ＝ 0.0988 mol。 (c) 摩爾比 n(H₂) : n(Mg) ＝ 1 : 1，故 n(H₂) ＝ 0.0988 mol，V ＝ 0.0988 × 24.0 ＝ 2.37 dm³。 (d) 偏大；氣體受熱膨脹，同一摩爾數在較高溫度佔有較大體積。 評分要點：(a) 1 分（方程式平衡）、(b) 1 分、(c) 2 分（摩爾比 1 分、體積 1 分）、(d) 1 分。 |
| 2 | 0.500 g 乙醇（Mr ＝ 46.0）在氧氣中完全燃燒，放出的熱量令 150 g 水的溫度由 21.0 °C 升至 33.0 °C（水的比熱容量 4.18 J g⁻¹ K⁻¹）。(a) 計算水吸收的熱量（J）。(b) 計算乙醇的摩爾數。(c) 計算乙醇的燃燒焓變（kJ mol⁻¹）。(d) 解釋為何實驗值與文獻值 −1367 kJ mol⁻¹ 相差很遠。 | (a) q ＝ mcΔT ＝ 150 × 4.18 × 12.0 ＝ 7524 J。 (b) n(乙醇) ＝ 0.500 ÷ 46.0 ＝ 0.01087 mol。 (c) ΔH ＝ −7524 ÷ 0.01087 ÷ 1000 ＝ −692.2 kJ mol⁻¹。 (d) 熱量大量散失到周圍環境、燃燒不完全、部分水蒸發帶走熱量，故放出的熱量被低估，實驗值（絕對值）明顯偏小。 評分要點：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 2 分（符號與數值各 1 分）、(d) 1 分。 |
| 3 | 在 1.00 dm³ 容器中，0.500 mol H₂ 與 0.500 mol I₂ 在恒溫下反應，達平衡時 HI 的濃度為 0.760 mol dm⁻³。H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g) (a) 計算反應中消耗的 H₂ 摩爾數。(b) 求平衡時 H₂ 與 I₂ 的濃度。(c) 寫出 Kc 表示式並計算 Kc。(d) 若把容器體積壓縮一半，Kc 會否改變？解釋。 | (a) 由方程式 1 mol H₂ 生成 2 mol HI，故消耗 H₂ ＝ 0.760 ÷ 2 ＝ 0.380 mol。 (b) [H₂] ＝ [I₂] ＝ 0.500 − 0.380 ＝ 0.120 mol dm⁻³。 (c) Kc ＝ [HI]² ÷ ([H₂][I₂]) ＝ 0.760² ÷ 0.120² ＝ 40.1（無單位）。 (d) 不變；Kc 只隨溫度改變，改變體積只改變各物濃度，商值在恒溫下仍相同。 評分要點：(a) 1 分、(b) 2 分、(c) 1 分、(d) 1 分。 |
| 4 | 以 2.50 A 的電流電解硫酸銅(II) 溶液 40.0 分鐘，電極均為惰性電極（F ＝ 96 500 C mol⁻¹，摩爾體積 24.0 dm³ mol⁻¹，Ar: Cu = 63.5）。(a) 計算通過的電量（C）。(b) 計算電子的摩爾數。(c) 計算陰極析出銅的質量（g）。(d) 計算陽極生成氧氣的體積（dm³）。 | (a) Q ＝ It ＝ 2.50 × 2400 ＝ 6000 C。 (b) n(e⁻) ＝ 6000 ÷ 96500 ＝ 0.0622 mol。 (c) Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu，n(Cu) ＝ 0.0622 ÷ 2，m ＝ 0.0311 × 63.5 ＝ 1.97 g。 (d) 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻，n(O₂) ＝ 0.0622 ÷ 4 ＝ 0.0155 mol，V ＝ 0.0155 × 24.0 ＝ 0.373 dm³。 評分要點：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 2 分（摩爾比 1 分、體積 1 分）。 |
| 5 | 某一級反應在 298 K 的速率常數 k ＝ 4.62 × 10⁻³ s⁻¹。(a) 計算該反應的半衰期。(b) 起始濃度 0.800 mol dm⁻³，計算 450 s 後剩餘的濃度。(c) 計算 450 s 後剩餘的百分率。(d) 說明一級反應的濃度對速率有何關係，並指出濃度對時間圖的形狀。 | (a) t½ ＝ ln2 ÷ k ＝ 0.693 ÷ 4.62×10⁻³ ＝ 150.0 s。 (b) 450 s ＝ 3 個半衰期，剩餘 ＝ 0.800 × (1/2)³ ＝ 0.100 mol dm⁻³。 (c) 剩餘百分率 ＝ (1/2)³ × 100% ＝ 12.5%。 (d) 速率與濃度成正比（rate ＝ k[A]¹）；濃度對時間圖為指數衰減曲線（不對稱，濃度越高下降越快）。 評分要點：(a) 1 分、(b) 2 分、(c) 1 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 | 25 °C 時某弱酸 HA 的 Ka ＝ 1.80 × 10⁻⁵。(a) 寫出 Ka 的表示式，並計算 0.0200 mol dm⁻³ HA 溶液中的 [H⁺]（假設電離度很小）。(b) 計算該溶液的 pH。(c) 把溶液稀釋 10 倍後再計算 pH。(d) 解釋稀釋後 pH 的上升為何少於 1 個單位。 | (a) Ka ＝ [H⁺][A⁻] ÷ [HA]；[H⁺] ＝ √(Ka × c) ＝ √(1.80×10⁻⁵ × 0.0200) ＝ 6.00e-04 mol dm⁻³。 (b) pH ＝ −log6.00e-04 ＝ 3.22。 (c) 稀釋 10 倍後 c ＝ 0.00200 mol dm⁻³，[H⁺] ＝ 1.90e-04 mol dm⁻³，pH ＝ 3.72。 (d) 弱酸只部分電離；稀釋時電離度上升，補回部分 H⁺，故 [H⁺] 只下降約 √10 倍（pH 上升約 0.50 而非 1.00）。 評分要點：(a) 2 分、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 1 分。 |
| 7 | 某化合物含碳 40.0%、氫 6.7%、氧 53.3%（質量百分比），相對分子質量為 180（Ar: C = 12.01、H = 1.008、O = 16.00）。(a) 計算各元素的摩爾比並求實驗式。(b) 計算實驗式的式量。(c) 求分子式。(d) 該化合物能還原銀氨溶液，寫出它的名稱。 | (a) n(C) : n(H) : n(O) ＝ 40.0/12.01 : 6.7/1.008 : 53.3/16.00 ＝ 3.331 : 6.647 : 3.331，化簡為 1 : 2.0 : 1.0，實驗式為 CH₂O。 (b) 式量 ＝ 12.01 + 2×1.008 + 16.00 ＝ 30.03。 (c) 180 ÷ 30.03 ＝ 5.99 ≈ 6，分子式為 (CH₂O)×6 ＝ C₆H₁₂O₆。 (d) 葡萄糖（己醛糖）。 評分要點：(a) 2 分、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 1 分。 |
| 8 | 把 25.0 cm³ 0.500 mol dm⁻³ 鹽酸與 25.0 cm³ 0.500 mol dm⁻³ 氫氧化鈉溶液在保溫杯中混合，溫度上升 3.5 °C。假設混合液密度 1.00 g cm⁻³、比熱容量 4.18 J g⁻¹ K⁻¹、熱損失可忽略。(a) 計算混合液的質量。(b) 計算反應放出的熱量（J）。(c) 計算生成水的摩爾數。(d) 計算中和焓變（kJ mol⁻¹），並與文獻值 −57.3 kJ mol⁻¹ 比較。 | (a) 質量 ＝ (25.0 + 25.0) × 1.00 ＝ 50.0 g。 (b) q ＝ mcΔT ＝ 50.0 × 4.18 × 3.5 ＝ 731.5 J。 (c) n(H₂O) ＝ 0.500 × 25.0 ÷ 1000 ＝ 0.0125 mol（酸與鹼摩爾數相同，兩者完全反應）。 (d) ΔH ＝ −731.5 ÷ 0.0125 ÷ 1000 ＝ −58.5 kJ mol⁻¹；與文獻值 −57.3 kJ mol⁻¹ 接近，差異來自熱損失、溶液並非純水及量度誤差。 評分要點：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 2 分（數值 1 分、比較 1 分）。 |
| 9 | 取 25.0 cm³ 未知濃度的硫酸鐵(II) 溶液，在酸性條件下用 0.0200 mol dm⁻³ 高錳酸鉀溶液滴定，終點時用去 18.5 cm³。(a) 寫出 MnO₄⁻ 還原為 Mn²⁺ 的半反應方程式。(b) 計算用去的 MnO₄⁻ 摩爾數。(c) 由電子守恆計算 Fe²⁺ 的摩爾數。(d) 計算 Fe²⁺ 溶液的濃度。 | (a) MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O。 (b) n(MnO₄⁻) ＝ 0.0200 × 0.0185 ＝ 3.70e-04 mol。 (c) 每摩爾 MnO₄⁻ 得 5 摩爾電子，每摩爾 Fe²⁺ 失 1 摩爾電子，故 n(Fe²⁺) ＝ 5 × 3.70e-04 ＝ 1.85e-03 mol。 (d) [Fe²⁺] ＝ 1.85e-03 ÷ 0.0250 ＝ 0.0740 mol dm⁻³。 評分要點：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 2 分（電子比 1 分、摩爾數 1 分）、(d) 1 分。 |
| 10 | 12.0 g 乙醇與 18.0 g 乙酸在濃硫酸催化下加熱，生成乙酸乙酯（Mr: 乙醇 46.0、乙酸 60.05、乙酸乙酯 88.1）。(a) 計算兩者的摩爾數，並指出限量試劑。(b) 計算乙酸乙酯的理論產量（g）。(c) 實驗實際得到 16.5 g，計算產率（%）。(d) 提出兩個可提高產率的方法。 | (a) n(乙醇) ＝ 12.0 ÷ 46.0 ＝ 0.2609 mol；n(乙酸) ＝ 18.0 ÷ 60.05 ＝ 0.2998 mol；乙醇較少，為限量試劑。 (b) 摩爾比 1 : 1，理論摩爾數 ＝ 0.2609 mol，質量 ＝ 0.2609 × 88.1 ＝ 22.98 g。 (c) 產率 ＝ 16.5 ÷ 22.98 × 100% ＝ 71.8%。 (d) 加入過量乙醇（較便宜的一邊）令平衡右移；不斷移除生成的酯或水（例如蒸餾出酯），使平衡持續右移。 評分要點：(a) 2 分、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 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。
