Question

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

（1）元素U的原子核外共有3種不同能級的電子．
（2）能提高W與稀硫酸反應速率的方法是bd
a．使用濃硫酸    b．加熱   c．加壓    d．使用等質量的W粉末
（3）在恒容密閉容器中進行：2YO₂（g）+O₂（g）$?_{催化劑}^{450℃}$ 2YO₃（g）△H₂=-190kJ/mol
①該反應 450℃時的平衡常數＞ 500℃時的平衡常數（填＜，＞或=）．
②下列描述中能說明上述反應已達平衡的是abd
a．2ν（O₂）_正=ν（YO₃）_逆　　           b．氣體的平均分子量不隨時間而變化
c．反應時氣體的密度不隨時間而變化  d．反應時氣體的分子總數不隨時間而變化
③在一個固定容積為2L的密閉容器中充入0.20mol YO₂和0.10molO₂，半分鐘后達到平衡，測得容器中含YO₃0.18mol，則ν（O₂）=0.09mol/（L．min）：平衡常數為16200．若繼續通入0.20molYO₂和0.10molO₂，再次達到平衡后，YO₃物質的量約為0.368mol．

Answer 1

分析 U、W、Y是原子序數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、增大反應物接觸面積，可以加快反應速率，對有氣體參加的反應，增大壓強可以提高反應速率，本題中適當增大氫離子濃度可以加快反應速率，但Al在濃硫酸中會發生鈍化現象；
（3）①正反應放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數減小；
②可逆反應到達平衡時，同種物質的正、逆反應速率相等（不同種物質的正、逆速率之比等于其化學計量數之比），各組分的含量保持不變，物理量隨反應進行由變化到不變，說明到達平衡；
③利用三段式計算平衡時各組分物質的量、各組分變化量，再根據v=$\frac{△c}{△t}$計算ν（O₂），根據K=$\frac{{c}^{2}（Y{O}_{3}）}{{c}^{2}（Y{O}_{2}）×v（{O}_{2}）}$計算平衡常數．
等效為開始加入0.40molYO₂和0.20molO₂，結合平衡常數計算．

解答 解：U、W、Y是原子序數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三種能級電子，
故答案為：3；
（2）a．Al在濃硫酸中會發生鈍化現象，使用濃硫酸不能加快反應速率，故a錯誤；
b．升高溫度，可以加快反應速率，故b正確；
c．沒有氣體參加反應，加壓不能加快反應速率，故c錯誤；
d．使用等質量的W粉末，增大接觸面積，可以加快反應速率，故d正確，
故選：bd；
（3）①正反應放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數減小，即450℃時的平衡常數大于500℃時的平衡常數，
故答案為：＞；
②a．2ν（O₂）_正=ν（YO₃）_逆時，說明YO₃正、逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故a正確；
b．反應為氣體物質的量減小的反應，而氣體質量不變，隨反應進行平均分子量增大，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，故b正確；
c．氣體總質量不變，恒容密閉容器中氣體的密度始終不變，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不隨時間而變化說明反應達到平衡狀態，故d正確，
故選：abd；
③半分鐘后達到平衡，測得容器中含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，設平衡時YO₃物質的量為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．

點評 本題以元素推斷為載體，考查核外電子排布、化學反應速率影響因素、平衡常數、化學平衡狀態判斷、化學平衡有關計算等，（3）中計算量大，為易錯點，平衡狀態判斷中變化量不再變化時說明到達平衡．