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中五化學練習卷：酸鹼滴定、pH 與緩衝溶液（100 分）
練習卷 · 中五化學 · 酸鹼滴定與緩衝
中五化學練習卷：6 題 22 部分、100 分、60 分鐘。按香港中五化學（HKDSE）課程編寫，涵蓋強酸強鹼與弱酸的 pH、稀釋與混合、滴定計算、碳酸鈉兩段滴定、滴定曲線與指示劑選擇、緩衝溶液及水的離子積；附完整答案、逐步評分要點與常見失分提示。
卷面資料 年級：中五 ｜ 科目：化學 ｜ 時限：60 分鐘 ｜ 總分：100 分 ｜ 題數：22
甲部 強酸、強鹼與弱酸的 pH
取 Kw = 1.0 × 10⁻¹⁴（25 °C）。計算須列出公式、代入步驟、數值與單位，答案取三位有效數字。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 1 | 計算 0.050 M 鹽酸溶液的 pH。 | 鹽酸為強酸，完全電離：[H⁺] = 0.050 M；pH = −log(0.050) = 1.30。（4 分：公式 1 分；代入 1 分；數值 1 分；有效數字 1 分） |
| 2 | 計算 0.020 M 氫氧化鈉溶液的 pH。 | [OH⁻] = 0.020 M；pOH = −log(0.020) = 1.70；pH = 14.00 − 1.70 = 12.30。（4 分：pOH 公式 1 分；pOH 數值 1 分；pH 換算 1 分；單位 1 分） |
| 3 | 計算 0.10 M 醋酸溶液的 pH（Ka = 1.8 × 10⁻⁵）。 | 設 [H⁺] = x，Ka = x² ÷ (0.10 − x)；因 x 遠小於 0.10，可取 x² ÷ 0.10 = 1.8 × 10⁻⁵，得 x = √1.8 × 10⁻⁶ = 1.34e-03 M；pH = −log(1.34e-03) = 2.87。（4 分：Ka 式 1 分；近似 1 分；[H⁺] 1 分；pH 1 分） |
| 4 | 承上題，求醋酸的電離度百分比，並說明上題的近似假設是否成立。 | 電離度 = 1.34e-03 ÷ 0.10 × 100 % = 1.34 %；因 1.34 % 遠小於 5 %，故 0.10 − x ≈ 0.10 的假設成立，誤差可忽略。（5 分：定義 1 分；數值 2 分；判斷 1 分；理由 1 分） |
乙部 稀釋、混合與中和
假設體積可加性成立，溫度維持 25 °C。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 5 | 把 25.0 cm³ 的 0.100 M 鹽酸加水稀釋至 250.0 cm³，求稀釋後溶液的濃度和 pH。 | 莫耳數不變：0.100 × 25.0 ÷ 1000 = 2.50 × 10⁻³ mol；濃度 = 2.50 × 10⁻³ ÷ 0.2500 = 0.0100 M；pH = −log(0.0100) = 2.00。（4 分：莫耳數守恆 1 分；濃度 1 分；pH 公式 1 分；數值 1 分） |
| 6 | 把 50.0 cm³ 的 0.100 M 鹽酸與 30.0 cm³ 的 0.100 M 氫氧化鈉混合，求混合液的 pH。 | n(HCl) = 5.00 × 10⁻³ mol，n(NaOH) = 3.00 × 10⁻³ mol；酸過量 2.00 × 10⁻³ mol，總體積 80.0 cm³；[H⁺] = 2.00 × 10⁻³ ÷ 0.0800 = 0.0250 M；pH = −log(0.0250) = 1.60。（5 分：兩者莫耳數 1 分；過量判斷 1 分；體積 1 分；濃度 1 分；pH 1 分） |
| 7 | 把 0.020 M 氫氧化鈉溶液稀釋 100 倍，求稀釋後的 pH。 | 濃度變為 0.020 ÷ 100 = 2.0e-04 M；pOH = −log(2.0e-04) = 3.70；pH = 14.00 − 3.70 = 10.30。（4 分：濃度 1 分；pOH 1 分；換算 1 分；數值 1 分） |
| 8 | 20.0 cm³ 的 0.100 M 硫酸與 0.100 M 氫氧化鈉完全中和，求所需氫氧化鈉溶液的體積，以及生成水的莫耳數。 | n(H₂SO₄) = 2.00 × 10⁻³ mol，可提供 4.00 × 10⁻³ mol H⁺；所需 NaOH 莫耳數相同，體積 = 4.00 × 10⁻³ ÷ 0.100 × 1000 = 40.0 cm³；生成水 4.00e-03 mol。（5 分：H⁺ 莫耳數 1 分；1:1 比例 1 分；體積 2 分；水莫耳數 1 分） |
丙部 酸鹼滴定計算
以 0.100 M 標準鹽酸滴定 25.0 cm³ 未知濃度的氫氧化鈉溶液，用甲基橙作指示劑。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 9 | 三次滴定的讀數差為 24.60 cm³、24.50 cm³ 和 24.70 cm³，求平均滴定體積。 | 平均 = (24.60 + 24.50 + 24.70) ÷ 3 = 24.60 cm³。（4 分：三次相加 1 分；除以三 1 分；數值 1 分；單位 1 分） |
| 10 | 求所用鹽酸的莫耳數。 | n = c × V = 0.100 × 24.60 ÷ 1000 = 2.46e-03 mol。（5 分：公式 1 分；體積換算 dm³ 1 分；代入 1 分；數值 2 分） |
| 11 | HCI 與 NaOH 以 1:1 反應，求氫氧化鈉溶液的濃度。 | n(NaOH) = 2.46e-03 mol；c = n ÷ V = 2.46e-03 ÷ 0.0250 = 0.0984 M。（5 分：1:1 比例 1 分；公式 1 分；代入 1 分；數值 2 分） |
| 12 | 若用上述氫氧化鈉溶液配成 250.0 cm³ 溶液，求其中氫氧化鈉的質量（M(NaOH) = 40.0 g mol⁻¹）。 | n = 0.0984 × 0.2500 = 0.0246 mol；m = n × M = 0.0246 × 40.0 = 0.984 g。（6 分：公式 n = cV 1 分；莫耳數 2 分；乘莫耳質量 1 分；數值 1 分；單位 1 分） |
丁部 碳酸鈉的兩段滴定
用 0.100 M 鹽酸滴定 25.0 cm³ 的 0.100 M 碳酸鈉溶液。常溫常壓下氣體摩爾體積取 24.0 dm³ mol⁻¹。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 13 | 寫出第一段反應的離子方程式，並求到達第一等當點所需鹽酸的體積。 | CO₃²⁻ + H⁺ → HCO₃⁻；n(Na₂CO₃) = 0.100 × 25.0 ÷ 1000 = 2.50e-03 mol，與 H⁺ 比為 1:1，故體積 = 25.0 cm³。（4 分：離子式 2 分；莫耳數 1 分；體積 1 分） |
| 14 | 求到達第二等當點（甲基橙變色）時，累計所用鹽酸的總體積。 | HCO₃⁻ + H⁺ → H₂CO₃ → H₂O + CO₂，第二段同樣用 25.0 cm³；總體積 = 50.0 cm³。（4 分：第二段比例 2 分；總體積 1 分；單位 1 分） |
| 15 | 求整個滴定過程放出的二氧化碳在常溫常壓下的體積（cm³）。 | n(CO₂) = n(Na₂CO₃) = 2.50e-03 mol；V = n × 24.0 = 0.060 dm³ = 60.0 cm³。（5 分：莫耳比 1 分；公式 1 分；dm³ 數值 2 分；換算 cm³ 1 分） |
| 16 | 解釋為何第一段滴定應選用酚酞，而第二段必須改用甲基橙。 | 第一等當點的溶液主要含 HCO₃⁻，pH 約 8.3，落在酚酞變色範圍（8.3–10.0），故用酚酞；第二等當點為 CO₂ 飽和溶液，pH 約 3.9，只落在甲基橙範圍（3.1–4.4）；若第二段仍用酚酞，指示劑在第一等當點後已變無色，無法顯示第二等當點。（4 分：第一段理由 1 分；第二段 pH 1 分；指示劑範圍 1 分；酚酞失效解釋 1 分） |
戊部 滴定曲線與指示劑選擇
指示劑變色範圍：甲基橙 3.1–4.4；酚酞 8.3–10.0。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 17 | 0.100 M 鹽酸以 0.100 M 氫氧化鈉滴定。求等當點的 pH，並說明兩種指示劑是否都適用。 | 等當點只剩 NaCl（中性鹽），pH = 7.00；強酸強鹼滴定的 pH 突躍約由 3 至 11，跨過兩個變色範圍，故甲基橙和酚酞都適用。（4 分：pH 7.00 1 分；解釋中性 1 分；突躍範圍 1 分；結論 1 分） |
| 18 | 0.10 M 醋酸以 0.10 M 氫氧化鈉滴定（Ka = 1.8 × 10⁻⁵）。求等當點時溶液的 pH，並選出合適的指示劑。 | 等當點生成醋酸鈉，濃度 0.050 M；Kb = Kw ÷ Ka = 5.56e-10；[OH⁻] = √(Kb × 0.050) = 5.27e-06 M；pOH = 5.28，pH = 8.72；落在酚酞範圍，故選酚酞（甲基橙在 pH 4 前已變色，會提早「到終點」）。（5 分：鹽濃度 1 分；Kb 1 分；[OH⁻] 1 分；pH 1 分；指示劑 1 分） |
| 19 | 0.10 M 氨水以 0.10 M 鹽酸滴定（Kb(NH₃) = 1.8 × 10⁻⁵）。求等當點 pH，並解釋為何不能用酚酞。 | 等當點生成 NH₄Cl 0.050 M；Ka(NH₄⁺) = Kw ÷ Kb = 5.56e-10；[H⁺] = √(Ka × 0.050) = 5.27e-06 M；pH = 5.28，屬酸性，只有甲基橙適用；酚酞在 pH 8.3 以下已無色，整個滴定都在其變色範圍之下，觀察不到終點。（5 分：Ka 1 分；[H⁺] 1 分；pH 1 分；指示劑選擇 1 分；酚酞失效 1 分） |
己部 緩衝溶液與水的離子積
醋酸的 Ka = 1.8 × 10⁻⁵（25 °C）；緩衝溶液以 [H⁺] = Ka × [酸] ÷ [鹽] 計算。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 20 | 把 0.10 M 醋酸與 0.10 M 醋酸鈉等體積混合，求混合液的 pH。 | 等體積混合後兩者濃度同為 0.050 M，比值仍為 1:1；[H⁺] = Ka × 0.050 ÷ 0.050 = 1.80e-05 M；pH = 4.74 = pKa。（5 分：濃度變化 1 分；比值 1 分；公式 1 分；[H⁺] 1 分；pH 1 分） |
| 21 | 在 1.00 dm³ 上述緩衝溶液中加入 0.010 mol 氯化氫氣體（體積不變），求新 pH 及 pH 的變化。 | 加入的 H⁺ 把 0.010 mol 醋酸根轉為醋酸：[酸] = 0.11 M、[鹽] = 0.09 M；[H⁺] = 1.8 × 10⁻⁵ × 0.11 ÷ 0.09 = 2.20e-05 M；pH = 4.66，只下降 0.087；若同量酸加入純水，pH 會由 7 跌至 2，可見緩衝作用。（4 分：新濃度 2 分；pH 1 分；變化量 1 分） |
| 22 | 50 °C 時 Kw = 5.5 × 10⁻¹⁴。求該溫度下純水的 pH，並說明水是否仍為中性。 | 純水中 [H⁺] = [OH⁻] = √Kw = 2.35e-07 M；pH = −log(2.35e-07) = 6.63；因 [H⁺] 仍等於 [OH⁻]，水依然中性，只是 pH 小於 7；可見「pH 7 等於中性」只在 25 °C 成立。（5 分：√Kw 1 分；[H⁺] 1 分；pH 1 分；中性判斷 1 分；溫度條件 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。