Question

7．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$\frac{9}{10}$，干燥管中物质的质量增加2.24g随着CO₂的继续通入，活塞又逐渐向右移动．已知：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂   2NO+O₂═2NO₂  2NO₂?N₂O₄（不考虑活塞的摩擦）下列说法中正确的是（　　）

• A． 活塞从D处移动到C处的过程中，通入CO₂体积为2.24L（标准状况）
• B． NO₂转化为N₂O₄的转换率为20%
• C． 活塞移至C处后，继续通入0.01mol CO₂，此时活塞恰好回到D处
• D． 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D到C，又从C到D的移动，则Na₂O₂的质量应大于1.56g

Answer 1

分析 A．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；
B．容器甲中发生反应2NO+O₂=2NO₂，2NO₂?N₂O₄，根据①计算生成氧气的体积，进而计算n（O₂），根据过量计算，判断氧气与NO反应生成的二氧化氮的物质的量，此过程容器甲的体积不变，此后由于发生反应2NO₂?N₂O₄，甲容器的体积减小，根据体积变化，判断混合气体物质的量减少量，根据差量法计算参加反应的二氧化氮的物质的量，再根据转化率定义计算；
C．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，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；
D．实现从D→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），气体物质的量减少量，根据差量法计算至少含有二氧化氮的物质的量，再根据关系式2Na₂O₂→O₂→2NO→2NO₂，计算过氧化钠的最少物质的量，再根据m=nM计算．

解答 解：A．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，则：
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂ 质量装置△m
     2×22.4 L   22.4 L   56 g
        x         y       2.24 g
所以56 g：2.24g=2×22.4 L：x，解得x=1.792L，
56 g：2.24g=22.4 L：y，解得y=0.896L，通入标准状况下的CO₂气体1.792L，故A错误；
B．由A计算可知，生成氧气的物质的量n（O₂）=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，
      2 NO+O₂=2 NO₂
      2    1     2
0.08mol 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．
   2NO₂?N₂O₄ 物质的量减少△n
    2     1      1
0.02 mol    0.1 mol×（1-$\frac{9}{10}$）=0.01mol
所以NO₂转化为N₂O₄的转化率为$\frac{0.02mol}{0.08mol}$×100%=25%，故B错误；
C．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，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C错误；
D．实现从D→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 物质的量减少△n
         2    1      1
      0.02 mol 0.1 mol×（1-$\frac{9}{10}$）
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Na₂O₂0.02 mol，所以其质量最小值为0.02 mol×78 g/mol=1.56 g，故D正确，
故选：D．

点评 本题考查NO、CO₂和过氧化钠反应的有关计算与判断，试题综合性强，过程复杂，计算量很大，难度很大，为易错题目，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，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练．