Question

如圖裝置中，容器甲內(nèi)充入1mol NO氣體，干燥管內(nèi)裝有一定量Na₂O₂，從A處緩慢通入CO₂氣體．恒溫下，容器甲中活塞緩慢由D向左移動，當移至C處時，容器體積縮小至最小，為原體積的

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，隨著CO₂的繼續(xù)通入，活塞又逐漸向右移動（不考慮活塞的摩擦）．
已知當活塞移至C處時，干燥管中物質(zhì)的質(zhì)量增加了22.4g．
（1）當活塞移至C處時，通入標準狀況下的CO₂氣體為

 

L．
（2）當活塞移至C處時，容器甲中NO₂轉(zhuǎn)化為N₂O₄的轉(zhuǎn)化率是多少（注意：本小題要求寫出計算過程）？
（3）活塞移至C處后，繼續(xù)通入a mol CO₂，此時活塞恰好回至D處，則a值必

 

0.1（填“大于”、“小于”或“等于”），其理由是

 

．
（4）若改變干燥管中Na₂O₂的量，要通過調(diào)節(jié)容器甲的溫度及通入CO₂的量，使活塞發(fā)生從D到C，又從C到D的移動．Na₂O₂的質(zhì)量若為b g（b大于15.6g），該如何調(diào)節(jié)溫度和通入CO₂的量？

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,化學方程式的有關(guān)計算

專題：化學平衡專題

分析：（1）干燥管內(nèi)質(zhì)量增重，由于發(fā)生反應(yīng)2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，利用差量法計算參加反應(yīng)的二氧化碳的體積；
（2）容器甲中發(fā)生反應(yīng)2NO+O₂=2NO₂，2NO₂?N₂O₄，根據(jù)①計算生成氧氣的體積，進而計算n（O₂），根據(jù)過量計算，判斷氧氣與NO反應(yīng)生成的二氧化氮的物質(zhì)的量，此過程容器甲的體積不變，此后由于發(fā)生反應(yīng)2NO₂?N₂O₄，甲容器的體積減小，根據(jù)體積變化，判斷混合氣體物質(zhì)的量減少量，根據(jù)差量法計算參加反應(yīng)的二氧化氮的物質(zhì)的量，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計算；
（3）活塞移至C，體積不會再減少，則干燥管中Na₂O₂已反應(yīng)完，活塞由C向D移動，體積擴大，2NO₂?N₂O₄平衡左移，使二者物質(zhì)的量增多，活塞移至D時，氣體物質(zhì)的量共增加0.01 mol，因此所需CO₂必小于0.01 mol；
（4）實現(xiàn)從D→C的移動，只能通過降溫使2NO₂?N₂O₄的平衡向右移動（此反應(yīng)為放熱反應(yīng)），實現(xiàn)從C→D，可以通入較多的CO₂或升溫．

解答： 解：（1）設(shè)通入標準狀況下CO₂氣體的體積為x，產(chǎn)生氧氣的體積為y，則：
           2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂      質(zhì)量裝置△m
            2×22.4 L          22.4 L      56 g
             x                 y           22.4g
所以56 g：22.4g=2×22.4 L：x，解得x=17.92L，
56 g：22.4g=22.4 L：y，解得y=8.96L，
故答案為：17.92L；
（2）由①計算可知，生成氧氣的物質(zhì)的量n（O₂）=

8.96L

22.4L/mol

=0.4mol，
    2NO+O₂=2NO₂
      2     1       2
  0.8mol   0.4 mol  0.8 mol
1 mol＞0.8mol，所以NO過量，生成NO₂的物質(zhì)的量為0.8 mol．
所以2NO₂?N₂O₄ 物質(zhì)的量減少△n
    2      1              1
  0.2 mol 1 mol×（1-

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）=0.1mol
所以NO₂轉(zhuǎn)化為N₂O₄的轉(zhuǎn)化率為

0.2mol

0.8mol

×100%=25%，
答：NO₂轉(zhuǎn)化為N₂O₄的轉(zhuǎn)化率為25%．
（3）活塞移至C，體積不會再減少，則干燥管中Na₂O₂已反應(yīng)完，活塞由C向D移動，體積擴大，2NO₂?N₂O₄平衡左移，使二者物質(zhì)的量增多，活塞移至D時，氣體物質(zhì)的量共增加0.01 mol，因此所需CO₂必小于0.01 mol，
故答案為：小于；活塞移至C，體積不會再減少，則干燥管中Na₂O₂已反應(yīng)完，活塞由C向D移動，體積擴大，2NO₂?N₂O₄平衡左移，使二者物質(zhì)的量增多，活塞移至D時，氣體物質(zhì)的量共增加0.01 mol，因此所需CO₂必小于0.01 mol；
（4）反應(yīng)2NO₂?N₂O₄ △H＜0，反應(yīng)放熱，實現(xiàn)從D→C的移動，只能通過降溫使2NO₂?N₂O₄的平衡向右移動，氣體體積變��；實現(xiàn)從C→D，可以通入較多的CO₂或升溫，使產(chǎn)生的氣體物質(zhì)的量增多，
故答案為：實現(xiàn)從D→C的移動，只能通過降溫使2NO₂?N₂O₄的平衡向右移動，氣體體積變��；實現(xiàn)從C→D，可以通入較多的CO₂或升溫，使產(chǎn)生的氣體物質(zhì)的量增多．

點評：考查NO、CO₂和過氧化鈉反應(yīng)的有關(guān)計算與判斷，試題綜合性強，過程復(fù)雜，計算量很大，難度很大，為易錯題目，該題是高考中的常見考點和題型，旨在考查學生靈活運用基礎(chǔ)知識解決實際問題的能力，有利于培養(yǎng)學生的邏輯推理能力和發(fā)散思維能力，側(cè)重對學生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導與訓練．