Question

（12分）如图装置中，容器甲内充入0.1 mol 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9/ 10，随着CO₂的继续通入，活塞又逐渐向右移动。（不考虑活塞的磨擦）

     

已知： 2Na₂O₂ + 2CO₂ ＝ 2Na₂CO₃ + O₂

（1）已知当活塞移至C处时，干燥管中物质的质量增加了2.24 g。

①此时，通入标准状况下的CO₂气体       L ，容器甲中NO₂转化为N₂O₄的转化率是       

②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     0.01（填大于、小于、等于），其理由是                                  

（2）若改变干燥管中Na₂O₂的量，要通过调节甲容器的温度及通入的量CO₂，使活塞发生从D到C，又从C到D的移动，则Na₂O₂的质量最小值应大于________g。

Answer

（1）①CO2体积1.792 L（2分） ② 25％（2分）

③小于（2分）；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，2NO2N2O4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分）

（2）1.56 g（2分）

【解析】

试题分析：（1）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；根据方程式可知每有1mol的CO2气反应，固态质量增加28g, 现在干燥管中物质的质量增加了2.24 g，所以此时，通入标准状况下的CO2气体的物质的量是2.24 g ÷28g/mol=0.08mol,其体积是0.08mol×22.4L/mol=1.792 L。产生的O2的体积是1.792 L÷2=0.896L,n(O2)=0.04mol，根据方程式2NO(g) + O2(g) ＝2NO2(g)中物质反应时的物质的量的关系可知NO过量,所以产生的NO2的物质的量是0.08mol, 由2NO2 (g) N2O4(g)可知每有2体积的发生反应，会减少1体积，现在容器甲中气体的物质的量减少0.1mol(1-9/10)=0.01mol，所以反应消耗的NO2是0.02mol,因此NO2的平衡转化率是（0.02mol÷0.08mol）×100%=25％；②活塞移至C，体积不会再减少，则干燥管中Na2O2反应完全，活塞由C向D移动，体积扩大，是化学平衡2NO2⇌N2O4逆向移动，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，（2）实现从D→C的移动，使由于2NO2⇌N2O4的正反应是放热反应，所以要通过调节甲容器的温度实现活塞由D→C的移动，只能通过降温。即降温时 2NO2⇌N2O4     物质的量减少△n

        2       1            1

    0.02 mol          0.1 mol×（1-）

即容器中至少应有0.02 mol的NO2，根据方程式在物质之间转化关系式可知：2Na2O2→O2→ 2NO→ 2NO2，至少需要Na2O20.02 mol，所以其质量最小值为0.02 mol×78 g/mol=1.56 g．

考点：考查NO、CO2和过氧化钠反应的有关计算与判断的知识。