Question

如圖裝置中，容器甲內充入0.1 mol NO氣體，干燥管內裝有一定量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，隨著CO₂的繼續通入，活塞又逐漸向右移動。（不考慮活塞的磨擦）

已知： 2Na₂O₂ + 2CO₂ →  2Na₂CO₃ + O₂
（1）已知當活塞移至C處時，干燥管中物質的質量增加了2.24 g。
①此時，通入標準狀況下的CO₂氣體多少L？
②容器甲中NO₂轉化為N₂O₄的轉化率是多少？
③活塞移至C處后，繼續通入a mol CO₂，此時活塞恰好回至D處．則a值必    0.01（填大于、小于、等于），其理由是                                  。
（2）若改變干燥管中Na₂O₂的量，要通過調節甲容器的溫度及通入的量CO₂，使活塞發生從D到C，又從C到D的移動，則Na₂O₂的質量最小值應大于________g。

Answer 1

(共16分)
（1）①CO₂體積1.792 L；（3分）           ②25％（4分）
③小于（2分）；活塞移至C，體積不會再減少，則干燥管中Na₂O₂已反應完，活塞由C向D移動，體積擴大，2NO₂N₂O₄平衡左移，使二者物質的量增多，活塞移至D時，氣體物質的量共增加0.01 mol，因此所需CO₂必小于0.01 mol （3分）
（2）1.56 g（4分）

解析試題分析：
（1）①設通入標準狀況下CO₂氣體的體積為x，產生氧氣的體積為y
2Na₂O₂+2CO₂=Na₂CO₃+O₂      Δm↑
2×22.4 L          22.4 L      56 g
x      y      2.24 g
56 g︰x＝2×22.4 L×2.24 g
解得x=1.792L、y=0.896L
n（O₂）=0.04mol
2NO+ O₂=2NO₂
2    1    2
0.08 mol 0.04 mol  0.08 mol
0.1 mol>0.08 mol
所以NO過量，生成NO₂的物質的量為0.08 mol。
所以2NO₂N₂O₄      Δn↓
2      1            1
0.02 mol      0.1 mol×(1－9/10)=0.01mol
所以NO₂轉化為N₂O₄的轉化率為
活塞移至C，體積不會再減少，則干燥管中Na₂O₂已反應完，活塞由C向D移動，體積擴大，2NO₂N₂O₄平衡左移，使二者物質的量增多，活塞移至D時，氣體物質的量共增加0.01 mol，因此所需CO₂必小于0.01 mol。
（2）實現從B→C的移動，只能通過降溫使2NO₂N₂O₄的平衡向右移動（此反應為放熱反應）。
即降溫時2NO₂N₂O₄           Δn↓
2          1          1
0.02 mol      0.1 mol×(1－9/10)
即容器中至少應有0.02 mol的NO₂
根據轉化關系式可知：2Na₂O₂→O₂→2NO→2NO₂
至少需要Na₂O₂  0.02 mol
所以其質量最小值為0.02 mol×78 g/mol＝1.56 g。
考點：考查NO、CO₂和過氧化鈉反應的有關計算與判斷