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(shù)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(zhì)穩(wěn)定；Y的單質(zhì)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(tài)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(diǎn)較高的是______ (填化學(xué)式)。

（2）加熱條件下，Z的單質(zhì)與足量的X的最高價氧化物的水化物的濃溶液反應(yīng)，生成 Z的最髙價含氧酸，寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式                                               。.

（3）比較Y、W性質(zhì)的活潑性                                  （用一個化學(xué)反應(yīng)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(fā)生該反應(yīng)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(jù)此判斷：

該反應(yīng)為           反應(yīng)（放熱、吸熱）；在T₂溫度下，0~2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率：υ(N₂)=               ；

（5）當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時，增大其表面積可提高化學(xué)反應(yīng)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(dá)到平衡過程中的變化曲線。

（6）若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行，下列示意圖正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到t₁時刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是         （填代號）。

（下圖中υ_正、K、n、w分別表示正反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、物質(zhì)的量和質(zhì)量）

 

 

Answer 1

【答案】

（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(shù)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(zhì)穩(wěn)定，故X為N；Y的單質(zhì)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(tài)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(diǎn)較高的是H₂O。

（2）化學(xué)方程式為：S+6HNO₃(濃) H₂SO₄+6NO₂↑+2H₂O

（3）置換反應(yīng)可以反映金屬的活潑程度，化學(xué)反應(yīng)方程式為：Fe₂O₃ + 2Al2Fe+Al₂O₃

（4）由圖可知，溫度T₁先到達(dá)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(yīng)移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。由圖可知，T₂溫度時2s到達(dá)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(xué)計(jì)量數(shù)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(yīng)速率越快，到達(dá)平衡的時間越短，催化劑的表面積S₁＞S₂，S₂條件下達(dá)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(dá)平衡時相同，故c（CO₂）在T₁、S₂條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線為：。

（6）A、到達(dá)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(yīng)進(jìn)行速率發(fā)生變化，未到達(dá)平衡，故A錯誤；B、該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)行溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)減小，到達(dá)平衡后，溫度為定值，達(dá)最高，平衡常數(shù)不變，為最小，圖象與實(shí)際符合，故B正確；C、t₁時刻后二氧化碳、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化，t₁時刻未到達(dá)平衡狀態(tài)，故C錯誤；D、NO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為定值，t₁時刻處于平衡狀態(tài)，故D正確。

考點(diǎn)：元素周期律，化學(xué)平衡，化學(xué)反應(yīng)與能量變化，化學(xué)反應(yīng)速率。