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(dòng)，當(dāng)移至C處時(shí)，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(dòng)（不考慮活塞的摩擦）．
已知當(dāng)活塞移至C處時(shí)，干燥管中物質(zhì)的質(zhì)量增加了22.4g．
（1）當(dāng)活塞移至C處時(shí)，通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下的CO₂氣體為

 

L．
（2）當(dāng)活塞移至C處時(shí)，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(jì)算過程）？
（3）活塞移至C處后，繼續(xù)通入a mol CO₂，此時(shí)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(dòng)．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(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算

專題：化學(xué)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(jì)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(jì)算生成氧氣的體積，進(jìn)而計(jì)算n（O₂），根據(jù)過量計(jì)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(jì)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(jì)算；
（3）活塞移至C，體積不會(huì)再減少，則干燥管中Na₂O₂已反應(yīng)完，活塞由C向D移動(dòng)，體積擴(kuò)大，2NO₂?N₂O₄平衡左移，使二者物質(zhì)的量增多，活塞移至D時(shí)，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(shí)現(xiàn)從D→C的移動(dòng)，只能通過降溫使2NO₂?N₂O₄的平衡向右移動(dòng)（此反應(yīng)為放熱反應(yīng)），實(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(huì)再減少，則干燥管中Na₂O₂已反應(yīng)完，活塞由C向D移動(dòng)，體積擴(kuò)大，2NO₂?N₂O₄平衡左移，使二者物質(zhì)的量增多，活塞移至D時(shí)，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(huì)再減少，則干燥管中Na₂O₂已反應(yīng)完，活塞由C向D移動(dòng)，體積擴(kuò)大，2NO₂?N₂O₄平衡左移，使二者物質(zhì)的量增多，活塞移至D時(shí)，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(shí)現(xiàn)從D→C的移動(dòng)，只能通過降溫使2NO₂?N₂O₄的平衡向右移動(dòng)，氣體體積變��；實(shí)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(shí)現(xiàn)從D→C的移動(dòng)，只能通過降溫使2NO₂?N₂O₄的平衡向右移動(dòng)，氣體體積變��；實(shí)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(diǎn)評：考查NO、CO₂和過氧化鈉反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算與判斷，試題綜合性強(qiáng)，過程復(fù)雜，計(jì)算量很大，難度很大，為易錯(cuò)題目，該題是高考中的常見考點(diǎn)和題型，旨在考查學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和發(fā)散思維能力，側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練．