Question

2．U、W、Y是原子序数依次增大的短周期主族元素，在周期表中的相对位置如右表；U元素与氧元素能形成两种无色气体；W是地壳中含量最多的金属元素．

	U
W			Y

（1）元素U的原子核外共有3种不同能级的电子．
（2）能提高W与稀硫酸反应速率的方法是bd
a．使用浓硫酸    b．加热   c．加压    d．使用等质量的W粉末
（3）在恒容密闭容器中进行：2YO₂（g）+O₂（g）$?_{催化剂}^{450℃}$ 2YO₃（g）△H₂=-190kJ/mol
①该反应 450℃时的平衡常数＞ 500℃时的平衡常数（填＜，＞或=）．
②下列描述中能说明上述反应已达平衡的是abd
a．2ν（O₂）_正=ν（YO₃）_逆　　           b．气体的平均分子量不随时间而变化
c．反应时气体的密度不随时间而变化  d．反应时气体的分子总数不随时间而变化
③在一个固定容积为2L的密闭容器中充入0.20mol YO₂和0.10molO₂，半分钟后达到平衡，测得容器中含YO₃0.18mol，则ν（O₂）=0.09mol/（L．min）：平衡常数为16200．若继续通入0.20molYO₂和0.10molO₂，再次达到平衡后，YO₃物质的量约为0.368mol．

Answer 1

分析 U、W、Y是原子序数依次增大的短周期主族元素，W是地壳中含量最多的金属元素，W是Al元素；根据元素在周期表中的位置可知U为C元素、Y为S元素．
（1）元素U为碳，原子核外电子排布式为1s²2s²2p²；
（2）升高温度、增大反应物接触面积，可以加快反应速率，对有气体参加的反应，增大压强可以提高反应速率，本题中适当增大氢离子浓度可以加快反应速率，但Al在浓硫酸中会发生钝化现象；
（3）①正反应放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小；
②可逆反应到达平衡时，同种物质的正、逆反应速率相等（不同种物质的正、逆速率之比等于其化学计量数之比），各组分的含量保持不变，物理量随反应进行由变化到不变，说明到达平衡；
③利用三段式计算平衡时各组分物质的量、各组分变化量，再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算ν（O₂），根据K=$\frac{{c}^{2}（Y{O}_{3}）}{{c}^{2}（Y{O}_{2}）×v（{O}_{2}）}$计算平衡常数．
等效为开始加入0.40molYO₂和0.20molO₂，结合平衡常数计算．

解答 解：U、W、Y是原子序数依次增大的短周期主族元素，W是地壳中含量最多的金属元素，W是Al元素；根据元素在周期表中的位置可知U为C元素、Y为S元素．
（1）元素U为碳，原子核外电子排布式为1s²2s²2p²，其原子核外共有1s、2s、2p三种能级电子，
故答案为：3；
（2）a．Al在浓硫酸中会发生钝化现象，使用浓硫酸不能加快反应速率，故a错误；
b．升高温度，可以加快反应速率，故b正确；
c．没有气体参加反应，加压不能加快反应速率，故c错误；
d．使用等质量的W粉末，增大接触面积，可以加快反应速率，故d正确，
故选：bd；
（3）①正反应放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，即450℃时的平衡常数大于500℃时的平衡常数，
故答案为：＞；
②a．2ν（O₂）_正=ν（YO₃）_逆时，说明YO₃正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故a正确；
b．反应为气体物质的量减小的反应，而气体质量不变，随反应进行平均分子量增大，容器中气体的平均分子量不随时间而变化说明反应达到平衡状态，故b正确；
c．气体总质量不变，恒容密闭容器中气体的密度始终不变，故c错误；
d．反应为气体物质的量减小的反应，容器中气体的分子总数不随时间而变化说明反应达到平衡状态，故d正确，
故选：abd；
③半分钟后达到平衡，测得容器中含YO₃0.18mol，则：
                     2YO₂（g）+O₂（g）?2YO₃（g）
起始（mol）：0.2             0.1            0
变化（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），
平衡常数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，
等效为开始加入0.40molYO₂和0.20molO₂，设平衡时YO₃物质的量为x，则：
                  2YO₂（g）+O₂（g）?2YO₃（g）
起始（mol）：0.4          0.2             0
变化（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
故答案为：0.09mol/（L．min）；16200；0.368mol．

点评 本题以元素推断为载体，考查核外电子排布、化学反应速率影响因素、平衡常数、化学平衡状态判断、化学平衡有关计算等，（3）中计算量大，为易错点，平衡状态判断中变化量不再变化时说明到达平衡．