Question

【题目】有丙炔和氢气的混合气体5L，在催化剂作用下，经充分反应后得到的气体的体积为V(所有体积均在同温同压下测定)。

（1）若将上述5L气体在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和水，消耗同温同压下氧气的体积V(O2)为___(取值范围)。

（2）若氢气的体积为1L，反应后的体积V＝___L。

（3）若氢气在混合气体中的体积分数为x，试用x表示反应后的体积V=___。

Answer 1

【答案】2.5L＜V(O2)＜20L 4 0＜x≤，V＝(5－5x)L；＜x＜1，V＝(10x－5)L

【解析】

在催化剂作用下，丙炔和氢气发生的反应可能为①C3H4+H2C3H6，②C3H4+2H2C3H8，当V（C3H4）：V（H2）＜时，氢气过量，剩余气体的气体体积为C3H8和剩余H2的混合物；当V（C3H4）：V（H2）≥时，氢气不足，得到的产物是C3H6或C3H8或二者的混合物。

（1）若5L丙炔和氢气的混合气体全部为丙炔，丙炔完全燃烧的化学方程式为C3H4+4O2 3CO2+2H2O，由化学方程式可知，5L丙炔完全燃烧消耗同温同压下氧气的体积V(O2)为5L×4=20L，若5L丙炔和氢气的混合气体全部为氢气，氢气完全燃烧的化学方程式为2H2+O2 2H2O，由化学方程式可知，5L氢气完全燃烧消耗同温同压下氧气的体积V(O2)为5L×=2.5L，则5L气体在氧气中完全燃烧消耗同温同压下氧气的体积V(O2)为2.5L＜V(O2)＜20L，故答案为：2.5L＜V(O2)＜20L；

（2）若氢气的体积为1L，丙炔的体积为4L，则在催化剂作用下，丙炔和氢气发生反应C3H4+H2C3H6，由方程式可知氢气不足量，反应得到丙炔和丙烯的混合气体，由碳原子个数守恒可知，反应后丙炔和丙烯的混合气体体积与反应前丙炔气体体积相同，为4L，故答案为：4；

（3）在催化剂作用下，丙炔和氢气发生的反应可能为①C3H4+H2C3H6，②C3H4+2H2C3H8，当V（C3H4）：V（H2）＜时，即＜x＜1，氢气过量，剩余气体的气体体积为C3H8和剩余H2的混合物，V=V（C3H8）+V剩余（H2）=[5（1-x）L+5x-2×5（1-x）]=(10x-5)L；当V（C3H4）：V（H2）≥时，即0＜x≤，氢气不足，得到的产物是C3H6或C3H8或二者的混合物，剩余气体的体积等于反应物C3H4的体积，V=V（C3H4）=5（1-x）L，故答案为：0＜x≤，V＝(5－5x)L；＜x＜1，V＝(10x－5)L。