Question

已知2NO₂→N₂O₄．圖中，容器甲內(nèi)充有0.1mol NO氣體，干燥管內(nèi)裝有一定量的Na₂O₂，從A處緩慢通入CO₂氣體，恒溫下，容器甲中活塞緩慢地由B向左移動(dòng)，當(dāng)移至C處時(shí)，容器甲體積縮小至最小，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)．
（1）已知當(dāng)活塞移至C處時(shí)，干燥管中物質(zhì)增加了2.24g，此時(shí)通入的CO₂氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為多少L？容器甲中NO₂轉(zhuǎn)化為N₂O₄的轉(zhuǎn)化率為多少？
（2）當(dāng)活塞移至C處后，繼續(xù)通入a mol CO₂，此時(shí)活塞恰好回至B處，則a值必小于0.01，其理由是

Na₂O₂是不足量的，則后來(lái)通入的CO₂是凈增加體積．由于存在著NO₂與N₂O₄之間的化學(xué)平衡，且向體積增大的方向移動(dòng)，故所加入的CO₂的量必少于0.01mol．

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Answer 1

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；
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(guò)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(guò)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；
（2）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；

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            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，
答：通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下的CO₂氣體1.792L．
②由①計(jì)算可知，生成氧氣的物質(zhì)的量n（O₂）=

0.896L

22.4L

=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過(guò)量，生成NO₂的物質(zhì)的量為0.08 mol．
所以2NO₂?N₂O₄  物質(zhì)的量減少△n
    2     1          1
0.02 mol       0.1 mol×（1-

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）=0.01mol
所以NO₂轉(zhuǎn)化為N₂O₄的轉(zhuǎn)化率為

0.02mol

0.08mol

×100%=25%，
答：NO₂轉(zhuǎn)化為N₂O₄的轉(zhuǎn)化率為25%．
（2）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：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；

點(diǎn)評(píng)：本題考查NO、CO₂和過(guò)氧化鈉反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算與判斷，試題綜合性強(qiáng)，過(guò)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(jiàn)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(wèn)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(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練．