Question

19．有丁炔和氫氣的混合氣體5L，在催化劑作用下，經(jīng)充分反應(yīng)后體積變?yōu)閂L（所有氣體均在同溫同壓下測(cè)定）．
（1）若H₂體積為1L，計(jì)算反應(yīng)后的體積．
（2）若H₂在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)為x，計(jì)算x為不同值時(shí)反應(yīng)后的體積V（用x表示）．
（3）在圖中畫出V隨x變化的曲線．

Answer 1

分析 丙炔的分子式為C₄H₆，與氫氣發(fā)生的反應(yīng)有：①C₄H₆+H₂→C₄H₈②C₄H₈+H₂→C₄H₁₀③C₄H₆+2H₂→C₄H₁₀，
當(dāng)V（C₄H₆）：V（H₂）≥1時(shí)，反應(yīng)僅按照①進(jìn)行；當(dāng)V（C₄H₆）：V（H₂）≤$\frac{1}{2}$時(shí)，反應(yīng)按③進(jìn)行；當(dāng)$\frac{1}{2}$＜V（C₄H₆）：V（H₂）＜1時(shí)，部分按①進(jìn)行，部分按③反應(yīng)，
當(dāng)V（C₄H₆）：V（H₂）≥$\frac{1}{2}$時(shí)，無論發(fā)生①或③，得到的產(chǎn)物是C₄H₈還是C₄H₁₀或它們的混合物，剩余氣體的體積等于反應(yīng)物C₄H₆的體積，
當(dāng)V（C₄H₆）：V（H₂）＜$\frac{1}{2}$時(shí)，氫氣過量，剩余氣體為的C₄H₁₀和H₂的混合物，氣體體積為C₄H₆和剩余H₂的混合物，
（1）若恰好反應(yīng)，則V（C₄H₆）：V（H₂）=1：2，據(jù)此計(jì)算x；
（2）當(dāng)氫氣不足，則V（C₄H₆）：V（H₂）≥$\frac{1}{2}$時(shí)，即x≤$\frac{2}{3}$，得到的產(chǎn)物是C₄H₈、C₄H₁₀或它們的混合物，剩余氣體的體積等于反應(yīng)物C₄H₆的體積；
當(dāng)氫氣過量，則V（C₄H₆）：V（H₂）≤$\frac{1}{2}$時(shí)，即x＞$\frac{2}{3}$，氫氣過量，剩余氣體的氣體體積為C₄H₆和剩余H₂的混合物；
（3）當(dāng)x=$\frac{2}{3}$，混合氣體體積達(dá)到最小值，x＞$\frac{2}{3}$，隨著x的增加，混合氣體體積V逐漸增大，當(dāng)x≤$\frac{2}{3}$，隨著x增大氣體體積V逐漸減小，據(jù)此畫出x為不同值時(shí)反應(yīng)后的體積V的圖象．

解答 解：（1）若H₂體積為1L，則丁炔為4L，發(fā)生的反應(yīng)C₄H₆+H₂→C₄H₈，減少的體積是氫氣的體積，所以反應(yīng)后的體積為：5L-1L=4L，答：反應(yīng)后的體積為：4L；（2）當(dāng)V（C₄H₆）：V（H₂）＜$\frac{1}{2}$時(shí)，即x＞$\frac{2}{3}$，氫氣過量，剩余氣體的氣體體積為C₄H₆和剩余H₂的混合物，V=V（C₄H₆）+V_剩余（H₂）=5（1-x）L+5x-2×5（1-x）=10x-5，
當(dāng)氫氣不足，V（C₄H₆）：V（H₂）≥$\frac{1}{2}$時(shí)，即x≤$\frac{2}{3}$，得到的產(chǎn)物是C₄H₈或C₄H₁₀或二者的混合物，剩余氣體的體積等于反應(yīng)物C₄H₆的體積，V=V（C₃H₄）=5（1-x）L，答：氫氣過量，V=10x-5；當(dāng)氫氣不足，V=5（1-x）；
（3）當(dāng)x=$\frac{2}{3}$時(shí)，混合氣體體積達(dá)到最小值，x＞$\frac{2}{3}$，隨著x的增加，混合氣體體積V逐漸增大，當(dāng)x≤$\frac{2}{3}$，隨著x增大氣體體積V逐漸減小，據(jù)此畫出x為不同值時(shí)反應(yīng)后的體積V的圖象為：，
答：x為不同值時(shí)反應(yīng)后的體積V的圖象為．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了有關(guān)范圍討論的化學(xué)計(jì)算，題目難度較大，正確書寫反應(yīng)原理并反應(yīng)反應(yīng)特點(diǎn)為解答本題的關(guān)鍵，注意掌握有關(guān)范圍討論的計(jì)算方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力．