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=___。

答案

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

【分析】

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。

【详解】

（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。

【点睛】

混合气体燃烧消耗同温同压下氧气的体积可用极限法确定是解答的技巧，也是解答的关键。