例题：工业制造物质

做每一道例题时，先盖住答案、自己尝试，然后把你的方法和解答核对。每道例题都标出最常丢分的失误。

这些是 SPM 风格的原创题，不是历年考卷。

例题1：说出催化剂与条件

题目。 在接触法中，说出把二氧化硫转化为三氧化硫所用的催化剂和操作温度，并写出方程式。

解答。 催化剂是 五氧化二钒 V₂O₅，温度约为 450–550 °C。

方程式为 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃。此反应可逆且放热，所以必须写出 ⇌ 号。

常见失误： 写成单向箭头。这是平衡，要用 ⇌。

例题2：解释温度的选择

题目。 解释为何接触法采用约 450–550 °C 的温度，而不是更低或更高的温度。

解答。 正反应放热，所以较低的温度会把平衡移向更多的三氧化硫（产率更高），但反应速率会太慢，不够经济。

较高的温度会加快反应，却把平衡移回去，降低产率。所选的温度是一种折衷，在够短的时间内给出高产率。

常见失误： 只说「为了加快反应」。完整的答案要说出这个取舍：速率对产率。

例题3：解释压力的选择

题目。 正反应 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ 生成的气体分子比反应物少。

解释为何接触法仍在约 1 atm 下进行。

解答。 由于正反应减少气体的摩尔数（3 → 2），高压会有利于正反应并提高产率。

然而，在约 1 atm 下三氧化硫的产率已经很高，所以建造和运行高压设备会增加庞大的成本，却只换来极少的额外产率。因此大气压是经济的选择。

常见失误： 因为摩尔数减少就断定「必须」用高压，产率已经很高，不值得那个成本。

例题4：比较接触法与哈柏法的压力

题目。 接触法与哈柏法的正反应都放热，且产物一侧的气体摩尔数都较少。

为何哈柏法用很高的压力，而接触法只用约 1 atm？

解答。 在接触法中，在大气压下产率已经很高，所以额外的压力不值得那个成本。

在哈柏法中，低压下氨的产率很差，所以需要 约 200–300 atm 的高压 来移动平衡、取得可接受的产率。压力的决定取决于产率实际上改善了多少。

常见失误： 因为两个反应的方程式看起来相似，就假设两个过程必须用相同的条件。

例题5：用结构解释合金硬度

题目。 从原子排列的角度，解释为何钢比纯铁更硬。

解答。 在纯铁中，原子大小相同，排成整齐的层，受力时各层能彼此滑动，所以纯铁软。

在钢中，铁原子之间存在大小不同的碳原子。它们扰乱整齐的排列、阻止各层滑动，所以钢更硬更强。

常见失误： 说钢更硬是「因为碳硬」。原因是各层被扰乱，而不是碳本身的硬度。

例题6：为用途选择合金

题目。 为制造餐具和刀具建议一种合适的合金，并给一个理由。

解答。 不锈钢（铁加碳、铬和镍）合适，因为它硬，而且重要的是它抗锈，所以餐具保持干净、可安全接触食物。

常见失误： 说普通钢，它会生锈，所以不适合做餐具。

例题7：关于复合材料的推理

题目。 解释为何建筑物的横梁用钢筋混凝土，而不用普通混凝土。

解答。 普通混凝土在受压时强，但在**受拉（张力）**时弱、容易开裂。

钢筋在张力下强。把钢筋放进混凝土里，得到一种在压力和张力两种力下都强的复合材料，所以横梁能承受重载而不开裂。

常见失误： 只说钢筋混凝土「更强」，却没有说出压力和张力，分数就在这个比较里。

例题8：把玻璃配对到用途

题目。 一个烹饪器皿从热烤箱移到冷的表面时不能开裂。

说出一种合适的玻璃并解释你的选择。

解答。 硼硅玻璃合适，因为它能承受骤然的温度变化而不开裂。

这个性质来自它受热时膨胀很小，而那正是在冷热之间移动的器皿所需要的。

常见失误： 选钠钙玻璃，它更便宜，但在骤然温差下会开裂。

例题9：陶瓷的性质与用途

题目。 陶瓷既用作电力线路上的电绝缘子，也用作炉膛内壁的衬里。

解释陶瓷的两种性质如何使它适合这两种用途。

解答。 第一，陶瓷不导电（是良好的绝缘体），所以它阻止电流流向金属塔架，因而适合作电绝缘子。

第二，陶瓷有极高的熔点、耐热，所以在炉内高温下不会熔化或分解。每一种用途都配对到一个特定的性质，而不只是「陶瓷很硬」。

常见失误： 为两种用途给出同一个笼统性质。每种用途都必须配对到真正解释它的那个性质。

运用这些例题

请注意，每个有力的答案都做两件事之一：说出一个条件，然后解释它对速率和产率两者的影响；或者说出一个性质，并把它连到一个用途。这就是本章所看重的两个习惯。

一旦推理变得自动，就进到练习题，用同样的方式给自己批改。一位一对一老师可以检查你的折衷答案是否说出了取舍的两面，而那正是在 SPM化学 笔试里得分或失分的地方。

从例题到分数

这八道例题横跨整章。它们共同训练同样的核心动作：可逆反应写 ⇌，把温度和压力解释为速率对产率的折衷，用被扰乱的滑动层来解释硬度，并用说出的性质来论证每一个材料选择。

反复练习到推理变得自动，然后用本章的练习题测验自己，并按这里展示的方法核对每一个答案。