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在周期表中的相對位置如表；U元素與氧元素能形成兩種無色氣體；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種不同能級的電子．
（2）下列反應在恒容密閉容器中進行：2YO₂（g）+O₂（g）$?_{催化劑}^{450℃}$  2YO₃（g）+190kJ                                  
①該反應 450℃時的平衡常數(shù)大于500℃時的平衡常數(shù)（填“大于”、“小于”或“等于”）．
②下列描述中能說明上述反應已達平衡的是bd
   a．ν（O₂）_正=2ν（YO₃）_逆　　              b．容器中氣體的平均分子量不隨時間而變化
   c．容器中氣體的密度不隨時間而變化   d．容器中氣體的分子總數(shù)不隨時間而變化
③在一個固定容積為5L的密閉容器中充入0.20 mol YO₂和0.10molO₂，半分鐘后達到平衡，測得容器中含YO₃0.18mol，則ν（O₂）=0.36mol•L^-1•min^-1：若繼續(xù)通入0.20molYO₂和0，.10molO₂，則平衡向正反應方向移動（填“向正反應方向”、“向逆反應方向”或“不”），再次達到平衡后，0.36mol＜n（YO₃）＜0.40mol．
（3）V的最簡單氣態(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（正反應放向為吸熱反應）并達平衡后，僅改變下表中反應條件x，下列各項中y隨x的增大而增大的是bc．（選填序號）．

選項	a	b	c	d
x	溫度	溫度	加入H2的物質的量	加入甲的物質的量
y	混合氣體的平均相對分子質量	平衡常數(shù)K	混合氣體的密度	達平衡時的甲的轉化率

（4）向含4mol V的最高價含氧酸的稀溶液中，逐漸加入Fe粉至過量．假設生成的氣體只有一種，請在坐標系中畫出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五種能級電子；
（2）①平衡常數(shù)只與溫度有關，吸熱反應平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，放熱反應則相反；
②根據(jù)化學平衡狀態(tài)的標志：正反應速率等于逆反應速率，平衡混合物中各組成成分的含量不變來判斷；
③根據(jù)影響化學平衡的因素來判斷平衡移動方向，利用極限法求出再次達平衡后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2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）△H＞0，
a．該反應是吸熱反應，升高溫度平衡向正反應方向移動；
b．平衡常數(shù)只與溫度有關，溫度改變平衡常數(shù)改變；
c．加入氫氣，混合氣體質量增大、但容器體積不變；
d．加入氨氣，平衡向正反應方向移動，但其轉化率減小；
（4）向含4mol稀硝酸溶液中逐漸加入Fe粉至過量，F(xiàn)e先和稀硝酸反應生成硝酸鐵和NO，當硝酸完全反應后，F(xiàn)e再和鐵離子反應生成亞鐵離子．

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號元素，其原子核外共有1s、2s、2p、3s和3p五種能級電子，故答案為：5；
（2）①化學平衡常數(shù)只與溫度有關，吸熱反應平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，放熱反應平衡常數(shù)隨溫度升高而減小，該反應為放熱反應，450℃時的平衡常數(shù)大于500℃時的平衡常數(shù)，故答案為：大于；
②反應2SO₂（g）+O₂（g）$?_{催化劑}^{450℃}$2SO₃（g）中
a．2ν（O₂）_正=ν（SO₃）_逆時，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)，故a錯誤；           
b．反應為氣體體積減小的反應，而氣體質量不變，容器中氣體的平均分子量不隨時間而變化說明反應達到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．恒容密閉容器中，氣體質量不變，容器中氣體的密度不隨時間而變化不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故c錯誤；  
d．反應為氣體物質的量減小的反應，容器中氣體的分子總數(shù)不隨時間而變化說明反應達到平衡狀態(tài)，故d正確，
故答案為：bd；
③νv（O₂）=$\frac{△c（{O}_{2}）}{△t}$=$\frac{\frac{0.09mol}{5L}}{0.5min}$=0.36mol•L^-1•min^-1，
當生成0.18molSO₃時，繼續(xù)通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，容器內壓強增大，平衡向氣體體積減小的方向移動，即向正反應方向移動；
用極限法求出n（SO₃）的范圍，
假設平衡不移動，此時n（SO₃）=0.18×2=0.36mol，
假設0.40molSO₂完全生成SO₃，根據(jù)反應方程式2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）可知，n（SO₃）=0.4mol，
所以再次達到平衡時，0.36mol＜n（SO₃）＜0.40mol．                                   
故答案為：0.36；向正反應方向；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2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）△H＞0，
a．該反應是吸熱反應，升高溫度平衡向正反應方向移動，氣體的物質的量增大、氣體質量不變，所以其相對分子質量減小，故錯誤；
b．平衡常數(shù)只與溫度有關，溫度改變平衡常數(shù)改變，升高溫度，平衡向正反應方向移動，則平衡常數(shù)增大，故正確；
c．加入氫氣，混合氣體質量增大、但容器體積不變，其密度增大，故正確；
d．加入氨氣，平衡向正反應方向移動，但其轉化率減小，故錯誤；
故答案為：bc；
（4）向含4mol稀硝酸溶液中逐漸加入Fe粉至過量，F(xiàn)e先和稀硝酸反應生成硝酸鐵和NO，當硝酸完全反應后，F(xiàn)e再和鐵離子反應生成亞鐵離子，發(fā)生的反應為Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O、2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，根據(jù)方程式知，4mol硝酸能溶解1molFe，同時生成1mol鐵離子、1molNO，1molFe離子能被0.5molFe還原，此時沒有NO產生，所以其圖象為，故答案為：．

點評 本題以位置結構性質相互關系及應用為載體考查化學反應速率計算、平衡狀態(tài)的判斷、化學平衡常數(shù)計算、化學平衡影響因素等知識點，這些都是高考高頻點，注意（3）中加入反應物平衡右移但該物質轉化率減小而不是增大為易錯點．