Question

X、Y、Z、W是元素周期表前四周期常見的四種元素，原子序數依次增大。X原子核外有兩種形狀的電子云，四種伸展方向，常溫下以雙原子分子存在，性質穩定；Y的單質是生活中常見的合金材料成分之一，原子核外只有一個未成對電子，Z原子的半徑比X大，其基態原子最外層的p電子是該層s電子的兩倍，W是最常見的黑色金屬之一。
（1）Z位于元素周期表中的位置是         ，W³⁺的最外層電子排布式是______，X的氧化物XO₂與H₂O比較，熔點較高的是______ (填化學式)。
（2）加熱條件下，Z的單質與足量的X的最高價氧化物的水化物的濃溶液反應，生成Z的最髙價含氧酸，寫出此反應的化學方程式                                              。.
（3）比較Y、W性質的活潑性                                 （用一個化學反應方程式表示）。
（4）2013年初，全國各地多個城市都遭遇“十面霾伏”，造成“陰霾天”的主要根源之一是汽車尾氣和燃煤尾氣排放出來的固體小顆粒PM2.5。汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO(g)+2CO(g) 2CO₂(g)+N₂(g)。在密閉容器中發生該反應時，c(CO₂)隨溫度（T）、催化劑的表面積（S）和時間（t）的變化曲線如圖所示。

據此判斷：
該反應為          反應（放熱、吸熱）；在T₂溫度下，0~2s內的平均反應速率：υ(N₂)=              ；
（5）當固體催化劑的質量一定時，增大其表面積可提高化學反應速率。若催化劑的表面積S₁＞S₂，
在上圖中畫出c(CO₂)在T₁、S₂條件下達到平衡過程中的變化曲線。
（6）若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，下列示意圖正確且能說明反應在進行到t₁時刻達到平衡狀態的是        （填代號）。
（下圖中υ_正、K、n、w分別表示正反應速率、平衡常數、物質的量和質量）

Answer 1

（1）第三周期  ⅥA族    3s²3p⁶3d⁵    H₂O
（2）S+6HNO₃(濃) H₂SO₄+6NO₂↑+2H₂O。
（3）Fe₂O₃ + 2Al2Fe+Al₂O₃
（4）放熱  0.025 mol/L·s
（5）
（6）B  D

解析試題分析：（1）X、Y、Z、W是元素周期表前四周期常見的四種元素，原子序數依次增大。X原子核外有兩種形狀的電子云，四種伸展方向，常溫下以雙原子分子存在，性質穩定，故X為N；Y的單質是生活中常見的合金材料成分之一，原子核外只有一個未成對電子，故Y為Al;Z原子的半徑比X大，其基態原子最外層的p電子是該層s電子的兩倍，故Z為S；W是最常見的黑色金屬之一，故W為Fe;由上可知Z位于元素周期表中的位置是第三周期ⅥA族，W³⁺的最外層電子排布式是3s²3p⁶3d⁵，X的氧化物NO₂與H₂O比較，熔點較高的是H₂O。
（2）化學方程式為：S+6HNO₃(濃)H₂SO₄+6NO₂↑+2H₂O
（3）置換反應可以反映金屬的活潑程度，化學反應方程式為：Fe₂O₃ + 2Al2Fe+Al₂O₃
（4）由圖可知，溫度T₁先到達平衡，故溫度T₁＞T₂，溫度越高平衡時，二氧化碳的濃度越低，說明升高溫度平衡向逆反應移動，故正反應為放熱反應。由圖可知，T₂溫度時2s到達平衡，平衡時二氧化碳的濃度變化量為0.1mol/L，故v（CO₂）=0.1mol/L/2s=0.05mol/（L?s），速率之比等于化學計量數之比，故v（N₂）=1/2v（CO₂）=1/2×0.05mol/（L?s）=0.025mol/（L?s）。
（5）接觸面積越大反應速率越快，到達平衡的時間越短，催化劑的表面積S₁＞S₂，S₂條件下達到平衡所用時間更長，但催化劑不影響平衡移動，平衡時二氧化碳的濃度與溫度T₁到達平衡時相同，故c（CO₂）在T₁、S₂條件下達到平衡過程中的變化曲線為：。
（6）A、到達平衡后正、逆速率相等，不再變化，t₁時刻V_正最大，之后隨反應進行速率發生變化，未到達平衡，故A錯誤；B、該反應正反應為放熱反應，隨反應進行溫度升高，化學平衡常數減小，到達平衡后，溫度為定值，達最高，平衡常數不變，為最小，圖象與實際符合，故B正確；C、t₁時刻后二氧化碳、NO的物質的量發生變化，t₁時刻未到達平衡狀態，故C錯誤；D、NO的質量分數為定值，t₁時刻處于平衡狀態，故D正確。
考點：元素周期律，化學平衡，化學反應與能量變化，化學反應速率。