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IGCSE 化學 0620 Paper 6 實驗與數據分析練習卷（6 題・50 分・60 分鐘）
練習卷 · IGCSE 化學 0620 Paper 6 實驗技能
IGCSE 化學 0620 Paper 6 實驗與數據分析練習卷：6 題原創題目、50 分、60 分鐘，涵蓋酸鹼滴定與指示劑、氣體收集與摩爾體積、結晶水計算、電解定量、反應速率量度及色層分析，附完整答案與評分要點，全部數值逐題核算。
卷面資料 年級：中四至中五（IGCSE 考生） ｜ 科目：化學 ｜ 時限：60 分鐘 ｜ 總分：50 分 ｜ 題數：6
甲部 滴定、氣體與結晶水（25 分）
第 1–3 題
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 1 | (a) 25.0 cm³ 未知濃度的硫酸與 0.100 mol/dm³ 氫氧化鈉溶液滴定，以酚酞作指示劑，三次平均滴定體積為 23.60 cm³。反應為 H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O。求硫酸的濃度（mol/dm³），並寫出計算步驟與單位。（5 分） (b) 說明為何滴定管須先用該標準溶液沖洗兩次、為何錐形瓶只可用蒸餾水沖洗、白色瓷片的作用，以及為何要重複滴定取平均值。（4 分） |
答案： (a) n(NaOH) = 0.100 × 23.60 / 1000 = 0.00236 mol；由方程式摩爾比 1:2，n(H₂SO₄) = 0.00236 / 2 = 0.00118 mol；c(H₂SO₄) = 0.00118 / (25 / 1000) = 0.0472 mol/dm³。 (b) 滴定管內壁殘留的水會稀釋標準溶液，令讀數偏大，故須用標準溶液沖洗；錐形瓶內的水只稀釋待測酸、不改變其摩爾數，故用蒸餾水沖洗即可，若用酸沖洗會令結果偏大；白色瓷片令藍至粉紅的終點顏色更易察覺；重複滴定取平均值可減低隨機誤差。評分要點：摩爾比 1:2、單位 mol/dm³、終點由無色變粉紅（維持 30 秒不退）。 |
| 2 | (a) 鎂帶與稀鹽酸反應：Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂。實驗在室溫室壓下用氣體注射器收集到 72 cm³ 氫氣（摩爾體積 24 dm³/mol）。求生成氫氣的摩爾數、已反應鎂的質量（g），以及首 30 秒收集 40 cm³ 時的平均速率（cm³/s）。（5 分） (b) 說明實驗前用砂紙打磨鎂帶的原因、讀取氣體體積前須待一分鐘的原因，以及如何由體積－時間圖線求初始速率。（3 分） |
答案： (a) n(H₂) = 72 / 24000 = 0.0030 mol；由方程式摩爾比 1:1，n(Mg) = 0.0030 mol；m(Mg) = 0.0030 × 24.3 = 0.0729 g；速率 = 40 / 30 = 1.33 cm³/s。 (b) 鎂帶表面有氧化鎂層，會阻礙反應並令氣體量偏低，打磨可露出金屬；反應會放熱使氣體膨脹，須待溫度回復室溫，否則體積讀數偏大；在圖線起始處畫切線，切線斜率即初始速率（cm³/s）。評分要點：24.3 為鎂的相對原子質量、摩爾比 1:1、速率帶單位。 |
| 3 | (a) 把 5 g 藍色硫酸銅晶體（CuSO₄·xH₂O）放入坩堝加熱至恆重，剩餘白色固體 3.20 g（Mr：CuSO₄ = 159.6，H₂O = 18.0）。求失去水的質量、水的摩爾數、無水鹽的摩爾數，並計算 x（取整數）。（5 分） (b) 說明為何要加熱至恆重、為何在乾燥器中冷卻後才稱量，以及若加熱未完全，計出的 x 會偏大還是偏小。（3 分） |
答案： (a) 水質量 = 5 − 3.20 = 1.80 g；n(H₂O) = 1.80 / 18.0 = 0.1000 mol；n(CuSO₄) = 3.20 / 159.6 = 0.02005 mol；x = 0.1000 / 0.02005 = 4.99 ≈ 5，故晶體為 CuSO₄·5H₂O。 (b) 加熱至恆重（兩次稱量相差 ≤0.01 g）才可確定水已全部趕走；熱坩堝在空氣中會吸收水氣，須在乾燥器中冷卻；若加熱未完全，剩餘固體偏重、算出的無水鹽摩爾數偏大，x 會偏小。評分要點：先減質量求水、分別除以相對分子質量、x 取整數 5。 |
乙部 電解、速率與色層（25 分）
第 4–6 題
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 4 | (a) 以 2 A 的電流電解硫酸銅溶液 15 分鐘，兩極均用銅片，陰極有銅沉積（1 摩爾電子 = 96500 C，Ar：Cu = 63.5）。求通過的電量（C）、電子的摩爾數、沉積銅的摩爾數與質量（g）。（5 分） (b) 說明陽極銅片質量減少的成因，以及為何長時間電解後溶液的藍色大致不變。（3 分） |
答案： (a) Q = I × t = 2 × 900 = 1800 C；n(e⁻) = 1800 / 96500 = 0.018653 mol；Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu，故 n(Cu) = 0.018653 / 2 = 0.009326 mol；m(Cu) = 0.009326 × 63.5 = 0.592 g。 (b) 陽極銅原子失去電子變成 Cu²⁺ 進入溶液（Cu → Cu²⁺ + 2e⁻），故質量減少；陰極每沉積一個 Cu²⁺，陽極同時溶出一個 Cu²⁺，溶液中銅離子濃度大致守恆，故藍色不變。評分要點：Q = It、96500 C/mol、2 電子對 1 個銅離子。 |
| 5 | (a) 同一質量的鎂帶分別與 1.0 mol/dm³ 及 0.5 mol/dm³ 鹽酸反應，各收集 50 cm³ 氫氣，所需時間分別為 20 秒與 80 秒。求兩者的平均速率（cm³/s）及速率比。（5 分） (b) 用碰撞理論解釋濃度如何影響速率，並說明比較兩個實驗時為何要保持鎂的質量與表面積相同，以及如何證明溫度（而非濃度）是影響因素。（4 分） |
答案： (a) 速率₁ = 50 / 20 = 2.50 cm³/s；速率₂ = 50 / 80 = 0.625 cm³/s；比值 = 2.50 / 0.625 = 4，即濃度加倍、速率約為四倍。 (b) 濃度越高，單位體積內氫離子數目越多，與鎂表面碰撞的頻率越高，故速率上升；鎂的質量與表面積會直接影響可反應的接觸面積，必須固定才可作公平比較（只改變一個變數）；保持濃度與鎂相同，只把溫度由 20 °C 升至 40 °C，若速率明顯上升即證明溫度有影響。評分要點：速率帶 cm³/s、碰撞頻率、控制變數。 |
| 6 | (a) 用濾紙色層法分離三種食用色素，溶劑前沿距起始線 8.4 cm，三個色斑中心距起始線分別為 3.5、5.9、7.1 cm。求三個 Rf 值（3 位小數），並判斷樣本含哪些對照色素（對照 B 的 Rf = 0.42、對照 C 的 Rf = 0.70）。（5 分） (b) 說明為何用鉛筆而不用原子筆畫起始線、為何溶劑水平必須低於起始線，以及為何要待色層紙風乾後才量度色斑位置。（3 分） |
答案： (a) Rf = 色斑移動距離 / 溶劑前沿距離：3.5 / 8.4 = 0.417；5.9 / 8.4 = 0.702；7.1 / 8.4 = 0.845。首兩個色斑的 Rf（0.417、0.702）與對照 B（0.42）、對照 C（0.70）相符，故樣本含 B 及 C；第三個色斑無對應對照。 (b) 鉛筆的石墨不溶於溶劑、不會隨溶劑上升；原子筆墨會溶解並隨溶劑移動，污染結果；溶劑若浸過起始線，色素會直接溶入溶劑而無法分離；色層紙濕時色素仍在移動、位置不穩定，風乾後色斑固定才可準確量度。評分要點：Rf 無單位、數值小於 1，並與對照比對、起始線用鉛筆。 |
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