Question

如圖裝置中，容器甲內充入0.1mol NO氣體，干燥管內裝有一定量Na₂O₂，從A處緩慢通入CO₂氣體．恒溫下，容器甲中活塞緩慢由B向左移動，當移至C處時容器體積縮小至最小，為原體積的

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，隨著CO₂的繼續通入，活塞又逐漸向右移動．
（1）①已知當活塞移至C處時，干燥管中物質的質量增加了2.24g．此時，通入標準狀況下的CO₂氣體的體積是多少？容器甲中NO₂轉化為N₂O₄的轉化率是多少？
②活塞移至C處后，繼續通入amolCO₂，此時活塞恰好回至B處．則a值必小于0.01，其理由是

 

．
（2）若改變干燥管中Na₂O₂的量，要通過調節甲容器的溫度及通入CO₂的量，使活塞發生從B到C，又從C到B的移動，則Na₂O₂的質量最小值應大于

 

克？

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學平衡的調控作用

專題：化學平衡專題

分析：（1）根據反應的方程式2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，以及2NO₂?N₂O₄，利用差量法計算和判斷；
（2）實現從B→C的移動，只能通過降溫使2NO₂?N₂O₄的平衡向右移動，根據轉化關系式2Na₂O₂→O₂→2NO→2NO₂計算．

解答： 解：（1）①設通入標準狀況下CO₂氣體的體積為x，產生氧氣的體積為y
       2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂ △m
            2×22.4 L    22.4 L   56 g
              x           y      2.24 g
56g×x=2×22.4L×2.24g，
 22.4L×2.24g=56g×y，
解得x=1.792L，
y=0.896L，
n（O₂）=

0.896L

22.4L/mol

=0.04mol，
2NO+O₂═2NO₂
2        1         2
0.08 mol 0.04 mol  0.08 mol
0.1 mol＞0.08 mol
所以NO過量，生成NO₂的物質的量為0.08 mol．
所以   2NO₂ ?N₂O₄ △n   
      2        1    1
0.02 mol            0.1 mol×（1-

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）=0.01mol
所以NO₂轉化為N₂O₄的轉化率為

0.02

0.08

×100%=25%，
答：通入標準狀況下的CO₂氣體的體積是1.792 L，容器甲中NO₂轉化為N₂O₄的轉化率是25%．
②活塞移至C，體積不會再減少，則干燥管中Na₂O₂已反應完，活塞由C向B移動，體積擴大，2NO₂?N₂O₄平衡左移，使二者物質的量增多，活塞移至D時，氣體物質的量共增加0.01 mol，因此所需CO₂必小于0.01 mol，
故答案為：當活塞由C向B移動時，因體積擴大使平衡：2NO₂?N₂O₄向體積擴大方向移動以至混合氣體物質的量增大；
（2）實現從B→C的移動，只能通過降溫使2NO₂?N₂O₄的平衡向右移動（此反應為放熱反應）．
即降溫時 2NO₂?N₂O₄ △n
          2    1       1
      0.02 mol      0.1 mol×（1-

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）
即容器中至少應有0.02 mol的NO₂
根據轉化關系式可知：2Na₂O₂→O₂→2NO→2NO₂
至少需要Na₂O₂ 0.02 mol，
所以其質量最小值為0.02 mol×78 g/mol=1.56g．
故答案為：1.56．

點評：本題是高考中的常見考點和題型，屬于中等難度試題的考查，試題綜合性強，側重對學生能力的培養和解題方法的指導與訓練，旨在考查學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力，有利于培養學生的邏輯推理能力和發散思維能力，提升學生的學科素養．