Question

9．原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W，四种元素的原子序数之和为32，在周期表中X是原子半径最小的元素，Y、Z左右相邻，Z、W位于同主族．将等物质的量的X、Y的单质充入一密闭容器中，在适当催化剂和恒温、恒压条件下发生可逆反应．下列说法中，正确的是（　　）

• A． 达到化学平衡时，正反应速率与逆反应速率不相等
• B． 反应过程中，Y的单质的体积分数始终为50%
• C． 达到化学平衡时，X、Y的两种单质在混合气体中的物质的量之比为1：1
• D． 达到化学平衡的过程中，混合气体平均相对分子质量逐渐减小

Answer 1

分析 原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W，在周期表中X是原子半径最小的元素，则X为H元素；Z、W位于同主族，设Z的原子序数为x，则W的原子序数为x+8，Y、Z左右相邻，Y的原子序数为x-1，由四种元素的原子序数之和为32，则1+（x-1）+x+（x+8）=32，解得x=8，即Y为N元素，Z为O元素，W为S元素，则该可逆反应为氢气与氨气合成氨气的反应．
A、根据化学平衡的特征可知，达到化学平衡时，正反应速率与逆反应速率相等；
B、由题等物质的量的Y、Z两种单质反应，设均为n，根据三段式列出体积分数的式子解；
C、Y、Z以1：3的体积比转化，则达到化学平衡时，Y、Z两种单质在混合气体中的物质的量之比不能为1：1；
D、该反应质量不变，但反应中气体的物质的量减小，由M=$\frac{m}{n}$判断．

解答 解：原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W，在周期表中X是原子半径最小的元素，则X为H元素；Z、W位于同主族，设Z的原子序数为x，则W的原子序数为x+8，Y、Z左右相邻，Y的原子序数为x-1，由四种元素的原子序数之和为32，则1+（x-1）+x+（x+8）=32，解得x=8，即Y为N元素，Z为O元素，W为S元素，该反应为N₂+3H₂$?_{催化剂}^{高温高压}$2NH₃，
A、根据化学平衡的特征可知，达到化学平衡时，正反应速率与逆反应速率相等，故A错误；
B、由题等物质的量的Y、Z两种单质反应，设均为n，根据三段式：
            N₂ +3H₂$?_{催化剂}^{高温高压}$2NH₃
起始量：n        n               0
转化量：x       3x              2x
某时刻：n-x    n-3x           2x
则Y单质的体积分数为$\frac{n-x}{n-x+n-3x+2x}$×100%=50%，故B正确；
C、Y、Z以1：3的体积比转化，则达到化学平衡时，Y、Z两种单质在混合气体中的物质的量之比不能为1：1，故C错误；
D、由质量守恒可知，质量不变，但反应中气体的物质的量减小，则由M=$\frac{m}{V}$可知达到化学平衡的过程中气体平均相对分子质量增大，故D错误；
故答案为：B

点评 本题为综合性题，考查物质结构与性质，根据信息来推断元素是解答本题的关键，考查了化学平衡状态的判断以及化学平衡的综合运用．