Question

在一体积可变的密闭容器中，充入0.1molNO气体，活塞处于B处，当A处缓缓通入CO₂气体使其与乙处物质D发生反应，产生气体进入甲中，活塞从B处逐渐移到C处，体积达到最小值，此时甲处气体体积为原来的

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．据此回答下列问题：

（1）写出甲处发生反应的化学方程式：

 

；
（2）试解释活塞从B处移到C处达到最小值的理由：上

 

；
（3）到达C处后，若继续通CO₂，出现的现象是

 

，若要甲中气体体积不变，则乙处物质D的质量最少应为

 

．

Answer 1

分析：在一体积可变的密闭容器中，充入0.1molNO气体，活塞处于B处，当A处缓缓通入CO₂气体使其与乙处物质D发生反应，产生气体进入甲中，活塞从B处逐渐移到C处，体积达到最小值，此时甲处气体体积为原来的

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，方向过程可知D为过氧化钠和通入的二氧化碳气体反应生成氧气，氧气进入甲和一氧化氮反应生成二氧化氮，二氧化氮聚合为四氧化二氮；
（1）甲处发生的反应是一氧化氮被氧气氧化为二氧化氮，二氧化氮聚合为四氧化二氮；
（2）实现从B→C的移动，只能通过降温使2NO₂?N₂O₄的平衡向右移动，根据转化关系式2Na₂O₂→O₂→2NO→2NO₂计算；
（3）根据反应的方程式2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，以及2NO₂?N₂O₄，利用差量法计算和判断；

解答：解：（1）在一体积可变的密闭容器中，充入0.1molNO气体，活塞处于B处，当A处缓缓通入CO₂气体使其与乙处物质D发生反应，产生气体进入甲中，活塞从B处逐渐移到C处，体积达到最小值，此时甲处气体体积为原来的

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，方向过程可知D为过氧化钠和通入的二氧化碳气体反应生成氧气，氧气进入甲和一氧化氮反应生成二氧化氮，二氧化氮聚合为四氧化二氮，反应的化学方程式为：2NO+O₂=2NO₂，2NO₂?N₂O₄；
故答案为：2NO+O₂=2NO₂，2NO₂?N₂O₄；
（2）活塞从B处移到C处达到最小值，是因为0.1mol一氧化氮气体和氧气反应生成二氧化氮的反应过程中气体体积是不变的，体积的改变是因为2NO₂?N₂O₄，反应后气体体积减小，最后达到平衡；
故答案为：2NO₂?N₂O₄ ，达到平衡状态；
（3）到达C处后，若继续通CO₂，出现的现象是，活塞从C处移向B处；
实现从B→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）．
即降温时 2NO₂?N₂O₄ △n
        2      1     1
      0.02 mol      0.1 mol×（1-

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）
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
气体体积减小可以利用通入氧气0.01mol达到原来体积保持不变，至少需要Na₂O₂ 0.02 mol，
0.1mol一氧化氮反应生成二氧化氮，需要氧气0.05mol，需要过氧化钠质量=0.1mol×78g/mol=7.8g
所以其质量最少为0.02 mol×78 g/mol+7.8g=9.36g．
故答案为：活塞从C处移向B处，9.36g；

点评：本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．