Question

右图装置中，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，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

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气体多少L？
②容器甲中NO₂转化为N₂O₄的转化率是多少？
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    0.01（填大于、小于、等于），其理由是                                  。
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

①体积1.792 L；（3分）           ②25％（4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 （3分）
1.56 g（4分）

解析试题分析：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
2Na₂O₂+2CO₂====2Na₂CO₃+O₂      Δm↑
2×22.4 L      22.4 L      56 g
x          y      2.24 g
56 g︰x＝2×22.4 L×2.24 g 
解得x="1.792" L、y="0.896" L 
n（O₂）="0.04" mol
2NO  +  O₂  ====  2NO₂
2      1       2
0.08 mol 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2NO₂N₂O₄        Δn↓
2        1            1
0.02 mol      0.1 mol×(1－9/10)=0.01mol
所以NO₂转化为N₂O₄的转化率为
（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，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。
（3）实现从B→C的移动，只能通过降温使2NO₂N₂O₄的平衡向右移动（此反应为放热反应）。
即降温时 2NO₂N₂O₄             Δn↓
2    1          1
0.02 mol         0.1 mol×(1－9/10)
即容器中至少应有0.02 mol的NO₂
根据转化关系式可知：2Na₂O₂→O₂→2NO→2NO₂
至少需要Na₂O₂  0.02 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
点评：该题是高考中的常见考点和题型，属于中等难度试题的考查，试题综合性强，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练，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，提升学生的学科素养。