Question

2．U、W、Y是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，在周期表中的相對(duì)位置如右表；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
W			Y

（1）元素U的原子核外共有3種不同能級(jí)的電子．
（2）能提高W與稀硫酸反應(yīng)速率的方法是bd
a．使用濃硫酸    b．加熱   c．加壓    d．使用等質(zhì)量的W粉末
（3）在恒容密閉容器中進(jìn)行：2YO₂（g）+O₂（g）$?_{催化劑}^{450℃}$ 2YO₃（g）△H₂=-190kJ/mol
①該反應(yīng) 450℃時(shí)的平衡常數(shù)＞ 500℃時(shí)的平衡常數(shù)（填＜，＞或=）．
②下列描述中能說(shuō)明上述反應(yīng)已達(dá)平衡的是abd
a．2ν（O₂）_正=ν（YO₃）_逆　　           b．氣體的平均分子量不隨時(shí)間而變化
c．反應(yīng)時(shí)氣體的密度不隨時(shí)間而變化  d．反應(yīng)時(shí)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2L的密閉容器中充入0.20mol 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）=0.09mol/（L．min）：平衡常數(shù)為16200．若繼續(xù)通入0.20molYO₂和0.10molO₂，再次達(dá)到平衡后，YO₃物質(zhì)的量約為0.368mol．

Answer 1

分析 U、W、Y是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，W是地殼中含量最多的金屬元素，W是Al元素；根據(jù)元素在周期表中的位置可知U為C元素、Y為S元素．
（1）元素U為碳，原子核外電子排布式為1s²2s²2p²；
（2）升高溫度、增大反應(yīng)物接觸面積，可以加快反應(yīng)速率，對(duì)有氣體參加的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)可以提高反應(yīng)速率，本題中適當(dāng)增大氫離子濃度可以加快反應(yīng)速率，但Al在濃硫酸中會(huì)發(fā)生鈍化現(xiàn)象；
（3）①正反應(yīng)放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小；
②可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正、逆反應(yīng)速率相等（不同種物質(zhì)的正、逆速率之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比），各組分的含量保持不變，物理量隨反應(yīng)進(jìn)行由變化到不變，說(shuō)明到達(dá)平衡；
③利用三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分物質(zhì)的量、各組分變化量，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算ν（O₂），根據(jù)K=$\frac{{c}^{2}（Y{O}_{3}）}{{c}^{2}（Y{O}_{2}）×v（{O}_{2}）}$計(jì)算平衡常數(shù)．
等效為開始加入0.40molYO₂和0.20molO₂，結(jié)合平衡常數(shù)計(jì)算．

解答 解：U、W、Y是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，W是地殼中含量最多的金屬元素，W是Al元素；根據(jù)元素在周期表中的位置可知U為C元素、Y為S元素．
（1）元素U為碳，原子核外電子排布式為1s²2s²2p²，其原子核外共有1s、2s、2p三種能級(jí)電子，
故答案為：3；
（2）a．Al在濃硫酸中會(huì)發(fā)生鈍化現(xiàn)象，使用濃硫酸不能加快反應(yīng)速率，故a錯(cuò)誤；
b．升高溫度，可以加快反應(yīng)速率，故b正確；
c．沒(méi)有氣體參加反應(yīng)，加壓不能加快反應(yīng)速率，故c錯(cuò)誤；
d．使用等質(zhì)量的W粉末，增大接觸面積，可以加快反應(yīng)速率，故d正確，
故選：bd；
（3）①正反應(yīng)放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，即450℃時(shí)的平衡常數(shù)大于500℃時(shí)的平衡常數(shù)，
故答案為：＞；
②a．2ν（O₂）_正=ν（YO₃）_逆時(shí)，說(shuō)明YO₃正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a正確；
b．反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，而氣體質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進(jìn)行平均分子量增大，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．氣體總質(zhì)量不變，恒容密閉容器中氣體的密度始終不變，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，
故選：abd；
③半分鐘后達(dá)到平衡，測(cè)得容器中含YO₃0.18mol，則：
                     2YO₂（g）+O₂（g）?2YO₃（g）
起始（mol）：0.2             0.1            0
變化（mol）：0.18           0.09          0.18
平衡（mol）：0.02           0.01          0.18
故ν（O₂）=$\frac{\frac{0.09mol}{2L}}{0.5min}$=0.09mol/（L．min），
平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（Y{O}_{3}）}{{c}^{2}（Y{O}_{2}）×v（{O}_{2}）}$=$\frac{（\frac{0.18}{2}）^{2}}{（\frac{0.02}{2}）^{2}×\frac{0.01}{2}}$=16200，
等效為開始加入0.40molYO₂和0.20molO₂，設(shè)平衡時(shí)YO₃物質(zhì)的量為x，則：
                  2YO₂（g）+O₂（g）?2YO₃（g）
起始（mol）：0.4          0.2             0
變化（mol）：x            0.5x            x 
平衡（mol）：0.4-x      0.2-0.5x       x 
所以$\frac{（\frac{x}{2}）^{2}}{（\frac{0.4-x}{2}）^{2}×\frac{0.2-0.5x}{2}}$=16200，
解得x≈0.368
故答案為：0.09mol/（L．min）；16200；0.368mol．

點(diǎn)評(píng) 本題以元素推斷為載體，考查核外電子排布、化學(xué)反應(yīng)速率影響因素、平衡常數(shù)、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算等，（3）中計(jì)算量大，為易錯(cuò)點(diǎn)，平衡狀態(tài)判斷中變化量不再變化時(shí)說(shuō)明到達(dá)平衡．