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中五化學練習卷：酸鹼中和、滴定與 pH 計算（12 題・100 分・75 分鐘）
練習卷 · 中五化學：酸鹼中和、滴定與 pH 全卷
中五化學練習卷：酸鹼中和、滴定與 pH 計算，共 12 題、100 分、75 分鐘。內容涵蓋強弱酸的 pH、稀釋與電離度、酸鹼滴定計算、碳酸鈉的兩段滴定、中和焓與濃硫酸的濃度換算，並附完整答案與評分要點。
卷面資料 年級：中六（S6） ｜ 科目：化學 ｜ 時限：75 分鐘 ｜ 總分：100 分 ｜ 題數：12
考生須知：本卷分甲、乙、丙三部，全部題目均須作答，總分 100 分，時限 75 分鐘。
作答時須寫出所用公式及代入步驟，數值答案取三位有效數字並標明單位。
積分題須寫出原函數；應用題須指出所用的求導或積分方法，例如二階導數判別法、連鎖律、梯形法則。
建議用 20 分鐘完成甲部，30 分鐘處理乙部，餘下 25 分鐘覆核丙部。
甲部 酸鹼基本概念、pH 與稀釋（4 題，28 分）
回答下列各題，須列出計算步驟及單位。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 1 | 計算 0.0500 M 氫氯酸（HCl，強酸，完全電離）的 pH 值及氫氧離子濃度 [OH⁻]。 | HCl 完全電離，故 [H⁺] = 0.0500 M（1 分）；pH = −log₁₀(0.0500) = 1.30（2 分）；[OH⁻] = Kw / [H⁺] = 1.00 × 10⁻¹⁴ / 0.0500 = 2.0e-13 M（3 分）。 |
| 2 | 0.00200 M 氫氧化鈉溶液（強鹼，完全電離）的 pOH 及 pH 分別是多少？ | NaOH 完全電離，[OH⁻] = 0.00200 M；pOH = −log₁₀(0.00200) = 2.70（2 分）；pH = 14.00 − pOH = 11.30（2 分）。要點：鹼性溶液須先算 pOH，再用 Kw 關係求 pH（2 分）。 |
| 3 | 將 10.0 cm³ 的 2.00 M 硫酸稀釋至 250.0 cm³。假設硫酸完全電離，求稀釋後硫酸的摩爾濃度、氫離子濃度及 pH 值。 | 稀釋時摩爾數不變：0.0100 dm³ × 2.00 M = 0.0200 mol（2 分）；[H₂SO₄] = 0.0200 / 0.250 = 0.0800 M（2 分）；硫酸為二元酸，[H⁺] = 2 × 0.0800 = 0.160 M（2 分）；pH = −log₁₀(0.160) = 0.80（2 分）。 |
| 4 | 0.100 M 乙酸（CH₃COOH）的 Ka 為 1.80 × 10⁻⁵。求溶液中氫離子濃度、pH 值及乙酸的電離度（%）。（可用近似 [HA] ≈ 起始濃度） | 設 [H⁺] = x，Ka = x² / 0.100 = 1.80 × 10⁻⁵（2 分）；x = √(1.80 × 10⁻⁶) = 0.00134 M（3 分）；pH = 2.87（1 分）；電離度 = x / 0.100 × 100% = 1.34%（2 分）。要點：弱酸只是部分電離，不可當作完全電離。 |
乙部 中和反應、滴定計算與指示劑（4 題，32 分）
滴定計算須寫出化學反應式或離子反應式，並標明摩爾比。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 5 | 以 0.100 M 氫氧化鈉滴定 25.0 cm³ 未知濃度的氫氯酸，三次滴定的平均用量為 22.40 cm³。求該氫氯酸的摩爾濃度，並寫出化學反應式。 | 反應式：HCl + NaOH → NaCl + H₂O（2 分）；n(NaOH) = 0.100 × 22.40 / 1000 = 0.00224 mol（2 分）；摩爾比 1:1，故 n(HCl) = 0.00224 mol（2 分）；[HCl] = 0.00224 / 0.0250 = 0.0896 M（2 分）。 |
| 6 | 以 0.100 M 氫氯酸滴定 25.0 cm³ 的 0.100 M 碳酸鈉溶液。以酚酞作指示劑時終點體積為 25.0 cm³，改用甲基橙則為 50.0 cm³。解釋兩個終點的差異，並寫出對應的離子反應式。 | 第一步只中和一個質子：CO₃²⁻ + H⁺ → HCO₃⁻，酚酞在 pH 8–10 變色，此時到達第一個等當點，故用 25.0 cm³（3 分）；第二步 HCO₃⁻ + H⁺ → H₂CO₃ → H₂O + CO₂，甲基橙在 pH 3.1–4.4 變色，需再加 25.0 cm³，全程共 50.0 cm³（3 分）。要點：兩段體積相等，反映碳酸鈉為二元鹼（2 分）。 |
| 7 | 把 5.00 g 碳酸鈣（CaCO₃，摩爾質量 100.1 g/mol）加入過量的 1.00 M 氫氯酸中。求（a）在室溫常壓（摩爾體積 24.0 dm³/mol）下生成二氧化碳的體積；（b）最少需要 1.00 M 氫氯酸的體積。 | （a）n(CaCO₃) = 5.00 / 100.1 = 0.04995 mol（2 分）；CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂，摩爾比 1:1，故 n(CO₂) 相同（2 分）；V = 0.04995 × 24.0 = 1.20 dm³（2 分）。（b）n(HCl) = 2 × 0.04995 = 0.09990 mol，V = 0.09990 / 1.00 = 0.0999 dm³ = 99.9 cm³（2 分）。 |
| 8 | 把 50.0 cm³ 的 0.500 M 氫氯酸與 50.0 cm³ 的 0.500 M 氫氧化鈉混合（溶液總質量 100 g，比熱容量 4.18 J g⁻¹ K⁻¹），溫度上升 3.42 °C。求中和反應放出的熱量及摩爾中和焓 ΔH，並判斷與文獻值 −57.1 kJ/mol 是否接近。 | n(H⁺) = 0.500 × 0.0500 = 0.0250 mol，n(OH⁻) 相同，水生成量 0.0250 mol（2 分）；q = mcΔT = 100 × 4.18 × 3.42 = 1428 J = 1.428 kJ（3 分）；ΔH = −q / n = −1.428 / 0.0250 = −57.1 kJ/mol（3 分）；與文獻值 −57.1 kJ/mol 相差約 0.0 kJ/mol，屬可接受實驗誤差（散熱、比熱假設）（2 分）。 |
丙部 熱化學、工業應用與誤差分析（4 題，40 分）
熱化學及數據處理題須列出公式、代入數值，並討論誤差來源。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 9 | 濃硫酸含 98.0% 硫酸（質量百分比），密度為 1.84 g/cm³。（a）求該濃硫酸的摩爾濃度；（b）要配製 500.0 cm³ 的 2.00 M 硫酸，需取多少體積的濃硫酸？ | （a）取 1.00 dm³：質量 = 1000 × 1.84 = 1840 g（2 分）；純硫酸質量 = 1840 × 0.980 = 1803.2 g，n = 1803.2 / 98.08 = 18.385 mol（2 分）；故濃度約為 18.4 M（1 分）。（b）稀釋前後摩爾數不變：2.00 × 0.500 = 18.38 × V（2 分）；V = 1.000 / 18.4 = 0.0544 dm³ = 54.4 cm³（3 分）。要點：把濃酸加入水中並不斷攪拌，不可倒轉（2 分）。 |
| 10 | 以 0.100 M 氫氯酸滴定 25.0 cm³ 未知濃度的氫氧化鈉溶液，三次滴定用去酸的體積分別為 22.40 cm³、22.35 cm³ 及 22.45 cm³。求平均滴定體積及氫氧化鈉的摩爾濃度，並說明為何要取三次結果的平均值。 | 平均體積 = (22.40 + 22.35 + 22.45) / 3 = 22.40 cm³（2 分）；n(HCl) = 0.100 × 22.40 / 1000 = 0.00224 mol（2 分）；NaOH + HCl → NaCl + H₂O，摩爾比 1:1（2 分）；[NaOH] = 0.00224 / 0.0250 = 0.0896 M（2 分）；取平均值可減少單次讀數的隨機誤差，三次結果相差在 ±0.10 cm³ 內表示數據一致（2 分）。 |
| 11 | 把 25.0 cm³ 的 0.100 M 氫氯酸與 25.0 cm³ 的 0.100 M 氫氧化鈉混合後，再加入 1.0 cm³ 的 0.100 M 氫氯酸。求最後溶液的 pH 值（假設體積可加和，溫度 25 °C）。 | 混合時 n(H⁺) = n(OH⁻) = 0.100 × 0.0250 = 0.00250 mol，完全中和，pH = 7.00（3 分）；再加入的 H⁺ = 0.100 × 1.0 / 1000 = 1.0 × 10⁻⁴ mol（2 分）；過量 [H⁺] = 1.0 × 10⁻⁴ / 0.0510 = 0.00196 M（3 分）；pH = −log₁₀(0.00196) = 2.71（2 分）。要點：中和後只剩過量的強酸決定 pH。 |
| 12 | 用 0.100 M 氫氧化鈉標定 25.0 cm³ 硫酸，達終點時用去 20.0 cm³ 鹼液。（a）求硫酸的摩爾濃度；（b）寫出滴定時應選用的指示劑及理由；（c）說明為何滴定前要把錐形瓶內壁用蒸餾水沖洗。 | （a）H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O，摩爾比 1:2（2 分）；n(NaOH) = 0.100 × 20.0 / 1000 = 0.00200 mol（2 分）；n(H₂SO₄) = 0.00100 mol，[H₂SO₄] = 0.00100 / 0.0250 = 0.0400 M（2 分）。（b）強酸與強鹼滴定，等當點 pH = 7，可用酚酞（變色範圍 pH 8.2–10.0）或甲基橙（3 分）。（c）沖洗可把濺到內壁的鹼液沖入溶液中，避免鹼液殘留令結果偏低；加入蒸餾水不改變鹼的摩爾數（3 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。