Question

15．U、V、W、Y是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，U、Y在周期表中的相對(duì)位置如表；U元素與氧元素能形成兩種無(wú)色氣體；W是地殼中含量最多的金屬元素．

U
		Y

根據(jù)題意完成下列填空：
（1）元素W的原子核外共有5種不同能級(jí)的電子．
（2）下列反應(yīng)在恒容密閉容器中進(jìn)行：2YO₂（g）+O₂（g）$?_{催化劑}^{450℃}$  2YO₃（g）+190kJ                                  
①該反應(yīng) 450℃時(shí)的平衡常數(shù)大于500℃時(shí)的平衡常數(shù)（填“大于”、“小于”或“等于”）．
②下列描述中能說(shuō)明上述反應(yīng)已達(dá)平衡的是bd
   a．ν（O₂）_正=2ν（YO₃）_逆　　              b．容器中氣體的平均分子量不隨時(shí)間而變化
   c．容器中氣體的密度不隨時(shí)間而變化   d．容器中氣體的分子總數(shù)不隨時(shí)間而變化
③在一個(gè)固定容積為5L的密閉容器中充入0.20 mol YO₂和0.10molO₂，半分鐘后達(dá)到平衡，測(cè)得容器中含YO₃0.18mol，則ν（O₂）=0.36mol•L^-1•min^-1：若繼續(xù)通入0.20molYO₂和0，.10molO₂，則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)（填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”），再次達(dá)到平衡后，0.36mol＜n（YO₃）＜0.40mol．
（3）V的最簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物甲的水溶液顯堿性．
一定條件下，甲在恒容密閉容器中發(fā)生分解反應(yīng)（正反應(yīng)放向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)）并達(dá)平衡后，僅改變下表中反應(yīng)條件x，下列各項(xiàng)中y隨x的增大而增大的是bc．（選填序號(hào)）．

選項(xiàng)	a	b	c	d
x	溫度	溫度	加入H2的物質(zhì)的量	加入甲的物質(zhì)的量
y	混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量	平衡常數(shù)K	混合氣體的密度	達(dá)平衡時(shí)的甲的轉(zhuǎn)化率

（4）向含4mol V的最高價(jià)含氧酸的稀溶液中，逐漸加入Fe粉至過(guò)量．假設(shè)生成的氣體只有一種，請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)系中畫出n（Fe²⁺）隨n（Fe）變化的示意圖．

Answer 1

分析 U、V、W、Y是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，根據(jù)元素在周期表中的位置知，U為第二周期元素、Y為第三周期元素，U元素與氧元素能形成兩種無(wú)色氣體，則U為C元素，Y為S元素；W是地殼中含量最多的金屬元素，則W是Al元素；V的最簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物甲的水溶液顯堿性，為氨水，則V為N元素，
（1）元素Al的原子核外共有1s、2s、2p、3s和3p五種能級(jí)電子；
（2）①平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，吸熱反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，放熱反應(yīng)則相反；
②根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志：正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，平衡混合物中各組成成分的含量不變來(lái)判斷；
③根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素來(lái)判斷平衡移動(dòng)方向，利用極限法求出再次達(dá)平衡后n（SO₃）的范圍；
（3）一定條件下，甲在固定體積的密閉容器中發(fā)生分解反應(yīng)2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）△H＞0，
a．該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
b．平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度改變平衡常數(shù)改變；
c．加入氫氣，混合氣體質(zhì)量增大、但容器體積不變；
d．加入氨氣，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但其轉(zhuǎn)化率減��；
（4）向含4mol稀硝酸溶液中逐漸加入Fe粉至過(guò)量，F(xiàn)e先和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸鐵和NO，當(dāng)硝酸完全反應(yīng)后，F(xiàn)e再和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子．

解答 解：U、V、W、Y、Z是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，根據(jù)元素在周期表中的位置知，U為第二周期元素、Y為第三周期元素，U元素與氧元素能形成兩種無(wú)色氣體，則U為C元素，Y為S元素；W是地殼中含量最多的金屬元素，則W是Al元素；Z為短周期主族元素且原子序數(shù)大于S，所以Z為Cl元素；
V的最簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物甲的水溶液顯堿性，為氨水，則V為N元素，
（1）元素Al屬于13號(hào)元素，其原子核外共有1s、2s、2p、3s和3p五種能級(jí)電子，故答案為：5；
（2）①化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，吸熱反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，放熱反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度升高而減小，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，450℃時(shí)的平衡常數(shù)大于500℃時(shí)的平衡常數(shù)，故答案為：大于；
②反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）$?_{催化劑}^{450℃}$2SO₃（g）中
a．2ν（O₂）_正=ν（SO₃）_逆時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；           
b．反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，而氣體質(zhì)量不變，容器中氣體的平均分子量不隨時(shí)間而變化說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．恒容密閉容器中，氣體質(zhì)量不變，容器中氣體的密度不隨時(shí)間而變化不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；  
d．反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，容器中氣體的分子總數(shù)不隨時(shí)間而變化說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d正確，
故答案為：bd；
③νv（O₂）=$\frac{△c（{O}_{2}）}{△t}$=$\frac{\frac{0.09mol}{5L}}{0.5min}$=0.36mol•L^-1•min^-1，
當(dāng)生成0.18molSO₃時(shí)，繼續(xù)通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，容器內(nèi)壓強(qiáng)增大，平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
用極限法求出n（SO₃）的范圍，
假設(shè)平衡不移動(dòng)，此時(shí)n（SO₃）=0.18×2=0.36mol，
假設(shè)0.40molSO₂完全生成SO₃，根據(jù)反應(yīng)方程式2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）可知，n（SO₃）=0.4mol，
所以再次達(dá)到平衡時(shí)，0.36mol＜n（SO₃）＜0.40mol．                                   
故答案為：0.36；向正反應(yīng)方向；0.36；0.40；
（3）一定條件下，甲在固定體積的密閉容器中發(fā)生分解反應(yīng)2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）△H＞0，
a．該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，氣體的物質(zhì)的量增大、氣體質(zhì)量不變，所以其相對(duì)分子質(zhì)量減小，故錯(cuò)誤；
b．平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度改變平衡常數(shù)改變，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則平衡常數(shù)增大，故正確；
c．加入氫氣，混合氣體質(zhì)量增大、但容器體積不變，其密度增大，故正確；
d．加入氨氣，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但其轉(zhuǎn)化率減小，故錯(cuò)誤；
故答案為：bc；
（4）向含4mol稀硝酸溶液中逐漸加入Fe粉至過(guò)量，F(xiàn)e先和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸鐵和NO，當(dāng)硝酸完全反應(yīng)后，F(xiàn)e再和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，發(fā)生的反應(yīng)為Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O、2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，根據(jù)方程式知，4mol硝酸能溶解1molFe，同時(shí)生成1mol鐵離子、1molNO，1molFe離子能被0.5molFe還原，此時(shí)沒(méi)有NO產(chǎn)生，所以其圖象為，故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題以位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)相互關(guān)系及應(yīng)用為載體考查化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算、平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素等知識(shí)點(diǎn)，這些都是高考高頻點(diǎn)，注意（3）中加入反應(yīng)物平衡右移但該物質(zhì)轉(zhuǎn)化率減小而不是增大為易錯(cuò)點(diǎn)．