Question

如图装置中，容器甲内充入0.1mol 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B向左移动，当移至C处时容器体积缩小至最小，为原体积的

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，随着CO₂的继续通入，活塞又逐渐向右移动．
（1）①已知当活塞移至C处时，干燥管中物质的质量增加了2.24g．此时，通入标准状况下的CO₂气体的体积是多少？容器甲中NO₂转化为N₂O₄的转化率是多少？
②活塞移至C处后，继续通入amolCO₂，此时活塞恰好回至B处．则a值必小于0.01，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CO₂的量，使活塞发生从B到C，又从C到B的移动，则Na₂O₂的质量最小值应大于

 

克？

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学平衡的调控作用

专题：化学平衡专题

分析：（1）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；
（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．

解答： 解：（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=2Na₂CO₃+O₂ △m
            2×22.4 L    22.4 L   56 g
              x           y      2.24 g
56g×x=2×22.4L×2.24g，
 22.4L×2.24g=56g×y，
解得x=1.792L，
y=0.896L，
n（O₂）=

0.896L

22.4L/mol

=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   2NO₂ ?N₂O₄ △n   
      2        1    1
0.02 mol            0.1 mol×（1-

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）=0.01mol
所以NO₂转化为N₂O₄的转化率为

0.02

0.08

×100%=25%，
答：通入标准状况下的CO₂气体的体积是1.792 L，容器甲中NO₂转化为N₂O₄的转化率是25%．
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B移动，体积扩大，2NO₂?N₂O₄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，
故答案为：当活塞由C向B移动时，因体积扩大使平衡：2NO₂?N₂O₄向体积扩大方向移动以至混合气体物质的量增大；
（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（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
至少需要Na₂O₂ 0.02 mol，
所以其质量最小值为0.02 mol×78 g/mol=1.56g．
故答案为：1.56．

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．