Question

如图装置中，容器甲内充入1mol NO气体，干燥管内装有一定量Na₂O₂，从A处缓慢通入CO₂气体．恒温下，容器甲中活塞缓慢由D向左移动，当移至C处时，容器体积缩小至最小，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（不考虑活塞的摩擦）．
已知当活塞移至C处时，干燥管中物质的质量增加了22.4g．
（1）当活塞移至C处时，通入标准状况下的CO₂气体为

 

L．
（2）当活塞移至C处时，容器甲中NO₂转化为N₂O₄的转化率是多少（注意：本小题要求写出计算过程）？
（3）活塞移至C处后，继续通入a mol CO₂，此时活塞恰好回至D处，则a值必

 

0.1（填“大于”、“小于”或“等于”），其理由是

 

．
（4）若改变干燥管中Na₂O₂的量，要通过调节容器甲的温度及通入CO₂的量，使活塞发生从D到C，又从C到D的移动．Na₂O₂的质量若为b g（b大于15.6g），该如何调节温度和通入CO₂的量？

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,化学方程式的有关计算

专题：化学平衡专题

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；
（2）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；
（3）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；
（4）实现从D→C的移动，只能通过降温使2NO₂?N₂O₄的平衡向右移动（此反应为放热反应），实现从C→D，可以通入较多的CO₂或升温．

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           22.4g
所以56 g：22.4g=2×22.4 L：x，解得x=17.92L，
56 g：22.4g=22.4 L：y，解得y=8.96L，
故答案为：17.92L；
（2）由①计算可知，生成氧气的物质的量n（O₂）=

8.96L

22.4L/mol

=0.4mol，
    2NO+O₂=2NO₂
      2     1       2
  0.8mol   0.4 mol  0.8 mol
1 mol＞0.8mol，所以NO过量，生成NO₂的物质的量为0.8 mol．
所以2NO₂?N₂O₄ 物质的量减少△n
    2      1              1
  0.2 mol 1 mol×（1-

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）=0.1mol
所以NO₂转化为N₂O₄的转化率为

0.2mol

0.8mol

×100%=25%，
答：NO₂转化为N₂O₄的转化率为25%．
（3）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：小于；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；
（4）反应2NO₂?N₂O₄ △H＜0，反应放热，实现从D→C的移动，只能通过降温使2NO₂?N₂O₄的平衡向右移动，气体体积变小；实现从C→D，可以通入较多的CO₂或升温，使产生的气体物质的量增多，
故答案为：实现从D→C的移动，只能通过降温使2NO₂?N₂O₄的平衡向右移动，气体体积变小；实现从C→D，可以通入较多的CO₂或升温，使产生的气体物质的量增多．

点评：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．