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中五化學練習卷：反應速率、化學平衡與酸鹼滴定（12 題・100 分・75 分鐘）
練習卷 · 中五化學：反應速率、化學平衡與酸鹼滴定全卷
中五化學練習卷，涵蓋平均速率與速率方程、反應級數與速率常數、碰撞理論與溫度效應、化學平衡與 Kc、勒沙特列原理，以及強弱酸 pH、Ka、緩衝溶液與酸鹼滴定，共 12 題，附完整答案與評分要點。全卷數值由 python 自算並核對。
卷面資料 年級：中五（S5） ｜ 科目：化學 ｜ 時限：75 分鐘 ｜ 總分：100 分 ｜ 題數：12
甲部：反應速率（30 分）
甲部
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 1 | 1. 在 25 °C 下進行反應 A → 產物，測得 A 的濃度由 0.80 mol dm⁻³ 降至 0.50 mol dm⁻³ 需時 60 s。(a) 求該時段內 A 的平均消耗速率；(b) 若速率維持不變，再過 40 s 後 A 的濃度為多少？（6 分） | 1. (a) 平均速率 = Δ[A]/Δt = (0.80 − 0.50)/60 = 0.30/60 = 5.0e-03 mol dm⁻³ s⁻¹（3 分）；(b) 再過 40 s，[A] = 0.50 − 5.0e-03 × 40 = 0.30 mol dm⁻³（3 分）。 評分要點：速率必須帶正號並寫單位；用 (0.80 − 0.50) 次序倒轉得負值扣 1 分。 |
| 2 | 2. 某分解反應為一級反應，其半衰期為 25.0 min。(a) 求速率常數 k（單位 min⁻¹）；(b) 反應物濃度降至原來的八分之一需時多久？（7 分） | 2. (a) 一級反應 t½ = ln2 / k，故 k = 0.693/25.0 = 0.0277 ≈ 0.028 min⁻¹（4 分）；(b) 濃度降至 1/8 需 3 個半衰期，t = 3 × 25.0 = 75.0 min（3 分）。 評分要點：只寫「3 個半衰期」而無時間者得 1 分；用 k 代入 積分式求得同值亦給滿分。 |
| 3 | 3. 就反應 aA + bB → 產物，測得下列初速率數據（速率單位 mol dm⁻³ s⁻¹）：實驗(1) [A] = 0.10、[B] = 0.10、速率 2.0 × 10⁻³；實驗(2) [A] = 0.10、[B] = 0.20、速率 8.0 × 10⁻³；實驗(3) [A] = 0.20、[B] = 0.10、速率 4.0 × 10⁻³。(a) 求對 A 及對 B 的反應級數；(b) 寫出速率方程；(c) 求速率常數 k 及其單位。（8 分） | 3. (a) 比較實驗(1)與(2)：[A] 不變、[B] 加倍，速率由 2.0 × 10⁻³ 升至 8.0 × 10⁻³（4 倍），故對 B 為二級；比較(1)與(3)：[B] 不變、[A] 加倍，速率加倍，故對 A 為一級（3 分）；(b) 速率 = k[A][B]²（2 分）；(c) k = 2.0 × 10⁻³/(0.10 × 0.10²) = 2.0，單位 dm⁶ mol⁻² s⁻¹（3 分）。 評分要點：級數必須由數據比值推導；只寫答案不寫比較過程最多 1 分。 |
| 4 | 4. 某反應的速率在溫度每升高 10 K 時約增加一倍。溫度由 300 K 升至 330 K。(a) 求 330 K 時的速率是 300 K 的多少倍；(b) 若 300 K 時 k = 3.0 × 10⁻⁴ s⁻¹，求 330 K 時的 k；(c) 以碰撞理論解釋升溫使速率增加的原因。（9 分） | 4. (a) 每升 10 K 速率 ×2，30 K 共 3 段，故 330 K 速率為 300 K 的 2³ = 8 倍（3 分）；(b) k(330 K) = 3.0 × 10⁻⁴ × 8 = 2.4e-03 s⁻¹（3 分）；(c) 升溫使分子平均動能上升，能量 ≥ 活化能的分子比例大幅增加，同時碰撞頻率略增，故有效碰撞數目顯著上升（3 分）。 評分要點：(c) 必須同時提及「活化能」與「有效碰撞」，缺一扣 1 分。 |
乙部：化學平衡（30 分）
乙部
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 5 | 5. 在 2.0 dm³ 的密閉容器中，0.50 mol N₂O₄ 分解至平衡：N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g)。平衡時容器內 N₂O₄ 餘 0.20 mol。(a) 求平衡時 NO₂ 的物質的量；(b) 求平衡常數 Kc（附單位）。（6 分） | 5. (a) 已分解的 N₂O₄ = 0.50 − 0.20 = 0.30 mol，按計量比 1 : 2，n(NO₂) = 2 × 0.30 = 0.60 mol（3 分）；(b) [N₂O₄] = 0.20/2.0 = 0.10、[NO₂] = 0.60/2.0 = 0.30 mol dm⁻³，Kc = 0.30²/0.10 = 0.90 mol dm⁻³（3 分）。 評分要點：忘記除以體積 2.0 dm³ 者 (b) 全錯 0 分；Kc 單位錯扣 1 分。 |
| 6 | 6. 在 700 K 時，H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g) 的 Kc = 54。在 1.0 dm³ 容器中混合 0.10 mol H₂、0.10 mol I₂ 及 0.20 mol HI。(a) 求反應商 Qc；(b) 判斷淨反應的方向並加以說明。（7 分） | 6. (a) Qc = [HI]²/([H₂][I₂]) = 0.20²/(0.10 × 0.10) = 4.0（4 分）；(b) Qc = 4.0 < Kc = 54，反應尚未達平衡，淨反應向正方向（生成 HI）進行，直至 Qc 增至 54（3 分）。 評分要點：只答「向右」而無 Qc 與 Kc 比較者得 1 分。 |
| 7 | 7. 在 1.0 dm³ 容器中，1.0 mol H₂ 與 1.0 mol I₂ 反應至平衡，平衡時 HI 為 1.50 mol。(a) 求平衡時 H₂ 及 I₂ 的濃度；(b) 求 Kc。（8 分） | 7. (a) 生成 1.50 mol HI 需消耗 0.75 mol H₂ 及 0.75 mol I₂，故平衡時 [H₂] = [I₂] = 1.0 − 0.75 = 0.25 mol dm⁻³（4 分）；(b) Kc = 1.50²/(0.25 × 0.25) = 36.0（4 分）。 評分要點：以「起始 − 變化 + 平衡」表列（ICE 表）作答者，即使計錯數亦給 2 分方法分。 |
| 8 | 8. 工業合成氨：N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)，ΔH = −92 kJ mol⁻¹。實驗顯示 400 °C 時轉化率為 78%，500 °C 時為 62%。(a) 求轉化率的相對下降百分比；(b) 以勒沙特列原理解釋溫度對產率的影響；(c) 工業上仍採用約 450 °C 操作，試加解釋。（9 分） | 8. (a) 相對下降 = (78 − 62)/78 × 100% = 20.5%（3 分）；(b) 正反應為放熱（ΔH < 0），升高溫度使平衡向吸熱方向（逆反應）移動，NH₃ 產率因而下降（3 分）；(c) 450 °C 是速率與產率的折衷：溫度太低雖有利平衡，但反應速率過慢且鐵催化劑活性不足，故工業上採用中等溫度配合高壓（3 分）。 評分要點：(c) 必須指出「速率／催化劑」與「產率」的取捨，只寫「折衷」得 1 分。 |
丙部：酸鹼與滴定（40 分）
丙部
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 9 | 9. 求 25 °C 時 0.020 mol dm⁻³ HCl(aq) 的 pH（假設完全電離），並說明所用假設。（8 分） | 9. HCl 為強酸，完全電離，故 [H⁺] = [HCl] = 0.020 mol dm⁻³（2 分）；pH = −log(0.020) = 1.70（4 分）；假設：水自身電離貢獻可忽略、活度係數取 1（2 分）。 評分要點：答案取 1.70 或 1.7 均可；用 pH = −log(0.02) 直接得 1.70 而無說明者得 6 分。 |
| 10 | 10. 0.10 mol dm⁻³ 弱酸 HA 在 25 °C 的 Ka = 1.8 × 10⁻⁵。(a) 求 [H⁺]；(b) 求 pH；(c) 求 HA 的電離度（以百分比表示）。（9 分） | 10. (a) Ka = [H⁺]²/[HA]，[H⁺] = √(1.8 × 10⁻⁵ × 0.10) = 1.34e-03 mol dm⁻³（3 分，答 1.34 × 10⁻³ 亦接受）；(b) pH = −log(1.34e-03) = 2.87（3 分）；(c) 電離度 = 1.34e-03/0.10 × 100% = 1.34%（3 分）。 評分要點：必須先假設 x ≪ 0.10 才能用簡式；若用二次式解得同值不扣分。 |
| 11 | 11. 緩衝溶液由 0.10 mol dm⁻³ HA（pKa = 4.76）與 0.050 mol dm⁻³ NaA 等體積混合配成。(a) 求該溶液的 pH；(b) 解釋加入少量 NaOH 後 pH 大致不變的原因。（11 分） | 11. (a) 等體積混合後濃度同比例變化，比值不變，[A⁻]/[HA] = 0.050/0.10 = 0.50；pH = pKa + log(0.50) = 4.76 − 0.30 = 4.46（6 分）；(b) 加入的 OH⁻ 與 HA 反應生成 A⁻，[HA] 略減而 [A⁻] 略增，兩者比值變化極小，故 pH 幾乎不變（5 分）。 評分要點：(a) 忘記取對數或把比值倒轉者扣 3 分；(b) 必須寫出中和反應式方得滿分。 |
| 12 | 12. 用 0.100 mol dm⁻³ NaOH 滴定 20.0 cm³ 未知濃度的 HCl，達終點時用去 25.0 cm³ NaOH。(a) 求被中和的 NaOH 物質的量；(b) 求 HCl 的濃度；(c) 若改用 0.050 mol dm⁻³ NaOH，達終點需用多少體積？（12 分） | 12. (a) n(NaOH) = 0.100 × 25.0/1000 = 2.50e-03 mol（4 分）；(b) HCl + NaOH → NaCl + H₂O，1 : 1，故 n(HCl) = 2.50e-03 mol，[HCl] = 2.50e-03/0.0200 = 0.125 mol dm⁻³（4 分）；(c) 濃度減半而物質的量不變，體積加倍：V = 2.50e-03/0.050 × 1000 = 50.0 cm³（4 分）。 評分要點：未寫 1 : 1 計量關係而直接代入者扣 2 分；體積單位用 dm³ 而未換算扣 1 分。 |
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