Question

16．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D處向左移動，當移至C處時容器體積縮至最小，為原體積的$\frac{9}{10}$，干燥管中物質的質量增加了2.24g．隨著CO₂的繼續通入，活塞又逐漸向右移動．下列說法中正確的是（　　）

• A． 活塞從D處移動到C處的過程中，通入的CO₂氣體為2.24 L （標準狀況）
• B． NO₂轉化為N₂O₄的轉化率為20%
• C． 容器甲中NO已反應完
• D． 活塞移至C處后，繼續通入a mol CO₂，此時活塞恰好回至D處，則a小于0.01

Answer 1

分析 A．干燥管內質量增重，由于發生反應2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，利用差量法計算參加反應的二氧化碳的體積；
B．容器甲中發生反應2NO+O₂=2NO₂，2NO₂?N₂O₄，根據①計算生成氧氣的體積，進而計算n（O₂），根據過量計算，判斷氧氣與NO反應生成的二氧化氮的物質的量，此過程容器甲的體積不變，此后由于發生反應2NO₂?N₂O₄，甲容器的體積減小，根據體積變化，判斷混合氣體物質的量減少量，根據差量法計算參加反應的二氧化氮的物質的量，再根據轉化率定義計算；
C．根據B的計算判斷NO是否完全反應；
D．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D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．

解答 解：A．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，則：
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂      質量裝置△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，即：通入二氧化碳的體積為1.792L，故A錯誤；
B．由A計算可知，生成氧氣的物質的量：n（O₂）=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=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過量，生成NO₂的物質的量為0.08 mol，
所以2NO₂?N₂O₄  物質的量減少△n
   2      1            1
0.02 mol       0.1 mol×（1-$\frac{9}{10}$）=0.01mol
所以NO₂轉化為N₂O₄的轉化率為：$\frac{0.02mol}{0.08mol}$×100%=25%，故B錯誤；
C．根據B的計算可知，NO還剩余：0.1mol-0.08mol=0.02mol，故C錯誤；
D．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D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D正確；
故選D．

點評 本題考查了混合物反應的計算，側重考查NO、CO₂和過氧化鈉反應的有關計算與判斷，試題綜合性強，過程復雜，計算量很大，難度很大，為易錯題目，該題是高考中的常見考點和題型，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，側重對學生能力的培養和解題方法的指導與訓練．