Question

【題目】有丙炔和氫氣的混合氣體5L，在催化劑作用下，經(jīng)充分反應(yīng)后得到的氣體的體積為V(所有體積均在同溫同壓下測定)。

（1）若將上述5L氣體在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳和水，消耗同溫同壓下氧氣的體積V(O2)為___(取值范圍)。

（2）若氫氣的體積為1L，反應(yīng)后的體積V＝___L。

（3）若氫氣在混合氣體中的體積分數(shù)為x，試用x表示反應(yīng)后的體積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】

在催化劑作用下，丙炔和氫氣發(fā)生的反應(yīng)可能為①C3H4+H2C3H6，②C3H4+2H2C3H8，當V（C3H4）：V（H2）＜時，氫氣過量，剩余氣體的氣體體積為C3H8和剩余H2的混合物；當V（C3H4）：V（H2）≥時，氫氣不足，得到的產(chǎn)物是C3H6或C3H8或二者的混合物。

（1）若5L丙炔和氫氣的混合氣體全部為丙炔，丙炔完全燃燒的化學(xué)方程式為C3H4+4O2 3CO2+2H2O，由化學(xué)方程式可知，5L丙炔完全燃燒消耗同溫同壓下氧氣的體積V(O2)為5L×4=20L，若5L丙炔和氫氣的混合氣體全部為氫氣，氫氣完全燃燒的化學(xué)方程式為2H2+O2 2H2O，由化學(xué)方程式可知，5L氫氣完全燃燒消耗同溫同壓下氧氣的體積V(O2)為5L×=2.5L，則5L氣體在氧氣中完全燃燒消耗同溫同壓下氧氣的體積V(O2)為2.5L＜V(O2)＜20L，故答案為：2.5L＜V(O2)＜20L；

（2）若氫氣的體積為1L，丙炔的體積為4L，則在催化劑作用下，丙炔和氫氣發(fā)生反應(yīng)C3H4+H2C3H6，由方程式可知氫氣不足量，反應(yīng)得到丙炔和丙烯的混合氣體，由碳原子個數(shù)守恒可知，反應(yīng)后丙炔和丙烯的混合氣體體積與反應(yīng)前丙炔氣體體積相同，為4L，故答案為：4；

（3）在催化劑作用下，丙炔和氫氣發(fā)生的反應(yīng)可能為①C3H4+H2C3H6，②C3H4+2H2C3H8，當V（C3H4）：V（H2）＜時，即＜x＜1，氫氣過量，剩余氣體的氣體體積為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；當V（C3H4）：V（H2）≥時，即0＜x≤，氫氣不足，得到的產(chǎn)物是C3H6或C3H8或二者的混合物，剩余氣體的體積等于反應(yīng)物C3H4的體積，V=V（C3H4）=5（1-x）L，故答案為：0＜x≤，V＝(5－5x)L；＜x＜1，V＝(10x－5)L。