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16.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处向左移动,当移至C处时容器体积缩至最小,为原体积的$\frac{9}{10}$,干燥管中物质的质量增加了2.24g.随着CO2的继续通入,活塞又逐渐向右移动.下列说法中正确的是(  )
A.活塞从D处移动到C处的过程中,通入的CO2气体为2.24 L (标准状况)
B.NO2转化为N2O4的转化率为20%
C.容器甲中NO已反应完
D.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小于0.01

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.根据B的计算判断NO是否完全反应;
D.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.

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,即:通入二氧化碳的体积为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,
   2NO+O2 =2NO2
   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,
所以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.根据B的计算可知,NO还剩余:0.1mol-0.08mol=0.02mol,故C错误;
D.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D正确;
故选D.

点评 本题考查了混合物反应的计算,侧重考查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,该题是高考中的常见考点和题型,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.

练习册系列答案
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6.甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要应用.工业上用甲烷氧化法合成甲醇,反应流程中涉及如下反应(下列焓变数据均在25℃测得
CH4(g)+CO(g)?2CO(g)+2H2(g)△H1=+247.3KJ•mol-1
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2=-90.1•mol-1②
2CO(g)+O2(g)?2CO2(g)△H3=-566.0KJ•mol-1③
(1)25℃时,用CH4和O2直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为2CH4(g)+O2(g)?2CH3OH(g)△H=-251.6kJ?mol-1;
(2)某温度下,向容积为4L的恒容密闭容器中通入6molCO2和6mol CH4,发生反应①,5min后反应在该温度下达到平衡,这时测得反应体系中各组分的体积分数相等,则该反应在0~5min内的平均反应速率v(CO)=0.2mol•L-1•min-1.;在相同温度下,将上述反应改在某恒压容器内进行,该反应的平衡常数不变(填“增大”“不变”或“减小”);
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,25℃时,其反应的热化学方程式为
CH3OH(g)+CO(g)?HCOOCH3(g)△H=-29.1KJ•mol-1
科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如图一所示:
①根据反应体系的压强对甲醇转化率的影响并综合考虑生产成本因素,在下列各压强    数据中,工业上制取甲酸甲酯应选择的是b(填下列序号字母)
a.3.5×106Pa    b.4.0×l06Pa    c.5.0×106Pa
②用上述方法制取甲酸甲酯的实际工业生产中,采用的温度是80℃,其理由是高于80℃时,温度对反应速率影响较小,且反应放热,升高温度时平衡逆向移动,转化率降低
(4)直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染、可作为常规能源的替代品而越来越受到关注.DMFC的工作原理如图二所示:
①通入气体a的电极是电池的负(填“正”或“负”)极,其电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+;
②25℃时,用此电池以石墨作电极电解0.5L饱和食盐水(足量),若两极生成的气体共1.12L(已折算为标准状况下的体积),则电解后溶液的pH为13(忽略溶液体积的变化).

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