Question

已知2NO₂→N₂O₄．图中，容器甲内充有0.1mol NO气体，干燥管内装有一定量的Na₂O₂，从A处缓慢通入CO₂气体，恒温下，容器甲中活塞缓慢地由B向左移动，当移至C处时，容器甲体积缩小至最小，为原体积的

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，随着CO₂的继续通入，活塞又逐渐向右移动．
（1）已知当活塞移至C处时，干燥管中物质增加了2.24g，此时通入的CO₂气体在标准状况下为多少L？容器甲中NO₂转化为N₂O₄的转化率为多少？
（2）当活塞移至C处后，继续通入a mol CO₂，此时活塞恰好回至B处，则a值必小于0.01，其理由是

Na₂O₂是不足量的，则后来通入的CO₂是净增加体积．由于存在着NO₂与N₂O₄之间的化学平衡，且向体积增大的方向移动，故所加入的CO₂的量必少于0.01mol．

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Answer 1

分析：（1）干燥管内质量增重，由于发生反应2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂，利用差量法计算参加反应的二氧化碳的体积；
容器甲中发生反应2NO+O₂=2NO₂，2NO₂?N₂O₄，根据①计算生成氧气的体积，进而计算n（O₂），根据过量计算，判断氧气与NO反应生成的二氧化氮的物质的量，此过程容器甲的体积不变，此后由于发生反应2NO₂?N₂O₄，甲容器的体积减小，根据体积变化，判断混合气体物质的量减少量，根据差量法计算参加反应的二氧化氮的物质的量，再根据转化率定义计算；
（2）活塞移至C，体积不会再减少，则干燥管中Na₂O₂已反应完，活塞由C向D移动，体积扩大，2NO₂?N₂O₄平衡左移，使二者物质的量增多，活塞移至D时，气体物质的量共增加0.01 mol，因此所需CO₂必小于0.01 mol；

解答：解：（1）设通入标准状况下CO₂气体的体积为x，产生氧气的体积为y，则：
2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂      质量装置△m
     2×22.4 L   22.4 L         56 g
      x           y            2.24 g
所以56 g：2.24g=2×22.4 L：x，解得x=1.792L，
56 g：2.24g=22.4 L：y，解得y=0.896L，
答：通入标准状况下的CO₂气体1.792L．
②由①计算可知，生成氧气的物质的量n（O₂）=

0.896L

22.4L

=0.04mol，
   2NO+O₂ ═2NO₂
    2      1        2
0.08mol 0.04 mol  0.08 mol
0.1 mol＞0.08 mol，所以NO过量，生成NO₂的物质的量为0.08 mol．
所以2NO₂?N₂O₄  物质的量减少△n
    2     1          1
0.02 mol       0.1 mol×（1-

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）=0.01mol
所以NO₂转化为N₂O₄的转化率为

0.02mol

0.08mol

×100%=25%，
答：NO₂转化为N₂O₄的转化率为25%．
（2）活塞移至C，体积不会再减少，则干燥管中Na₂O₂已反应完，活塞由C向D移动，体积扩大，2NO₂?N₂O₄平衡左移，使二者物质的量增多，活塞移至D时，气体物质的量共增加0.01 mol，因此所需CO₂必小于0.01 mol，
故答案为：活塞移至C，体积不会再减少，则干燥管中Na₂O₂已反应完，活塞由C向D移动，体积扩大，2NO₂?N₂O₄平衡左移，使二者物质的量增多，活塞移至D时，气体物质的量共增加0.01 mol，因此所需CO₂必小于0.01 mol；

点评：本题考查NO、CO₂和过氧化钠反应的有关计算与判断，试题综合性强，过程复杂，计算量很大，难度很大，为易错题目，该题是高考中的常见考点和题型，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练．