Question

X、Y、Z、W是元素周期表前四周期常见的四种元素，原子序数依次增大。X原子核外有两种形状的电子云，四种伸展方向，常温下以双原子分子存在，性质稳定；Y的单质是生活中常见的合金材料成分之一，原子核外只有一个未成对电子，Z原子的半径比X大，其基态原子最外层的p电子是该层s电子的两倍，W是最常见的黑色金属之一。
（1）Z位于元素周期表中的位置是         ，W³⁺的最外层电子排布式是______，X的氧化物XO₂与H₂O比较，熔点较高的是______ (填化学式)。
（2）加热条件下，Z的单质与足量的X的最高价氧化物的水化物的浓溶液反应，生成Z的最髙价含氧酸，写出此反应的化学方程式                                              。.
（3）比较Y、W性质的活泼性                                 （用一个化学反应方程式表示）。
（4）2013年初，全国各地多个城市都遭遇“十面霾伏”，造成“阴霾天”的主要根源之一是汽车尾气和燃煤尾气排放出来的固体小颗粒PM2.5。汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO(g) 2CO₂(g)+N₂(g)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO₂)随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线如图所示。

据此判断：
该反应为          反应（放热、吸热）；在T₂温度下，0~2s内的平均反应速率：υ(N₂)=              ；
（5）当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S₁＞S₂，
在上图中画出c(CO₂)在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。
（6）若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是        （填代号）。
（下图中υ_正、K、n、w分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量）

Answer 1

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

试题分析：（1）X、Y、Z、W是元素周期表前四周期常见的四种元素，原子序数依次增大。X原子核外有两种形状的电子云，四种伸展方向，常温下以双原子分子存在，性质稳定，故X为N；Y的单质是生活中常见的合金材料成分之一，原子核外只有一个未成对电子，故Y为Al;Z原子的半径比X大，其基态原子最外层的p电子是该层s电子的两倍，故Z为S；W是最常见的黑色金属之一，故W为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⁺的最外层电子排布式是3s²3p⁶3d⁵，X的氧化物NO₂与H₂O比较，熔点较高的是H₂O。
（2）化学方程式为：S+6HNO₃(浓)H₂SO₄+6NO₂↑+2H₂O
（3）置换反应可以反映金属的活泼程度，化学反应方程式为：Fe₂O₃ + 2Al2Fe+Al₂O₃
（4）由图可知，温度T₁先到达平衡，故温度T₁＞T₂，温度越高平衡时，二氧化碳的浓度越低，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应。由图可知，T₂温度时2s到达平衡，平衡时二氧化碳的浓度变化量为0.1mol/L，故v（CO₂）=0.1mol/L/2s=0.05mol/（L?s），速率之比等于化学计量数之比，故v（N₂）=1/2v（CO₂）=1/2×0.05mol/（L?s）=0.025mol/（L?s）。
（5）接触面积越大反应速率越快，到达平衡的时间越短，催化剂的表面积S₁＞S₂，S₂条件下达到平衡所用时间更长，但催化剂不影响平衡移动，平衡时二氧化碳的浓度与温度T₁到达平衡时相同，故c（CO₂）在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线为：。
（6）A、到达平衡后正、逆速率相等，不再变化，t₁时刻V_正最大，之后随反应进行速率发生变化，未到达平衡，故A错误；B、该反应正反应为放热反应，随反应进行温度升高，化学平衡常数减小，到达平衡后，温度为定值，达最高，平衡常数不变，为最小，图象与实际符合，故B正确；C、t₁时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化，t₁时刻未到达平衡状态，故C错误；D、NO的质量分数为定值，t₁时刻处于平衡状态，故D正确。