Question

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，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                                   。

（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

【答案】

(共16分)

（1）①CO₂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）

（2）1.56 g（4分）

【解析】

试题分析：

（1）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=Na₂CO₃+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=1.792L、y=0.896L

n（O₂）=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

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。

（2）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