Question

甲醛是一種重要的化工產品，可利用甲醇脫氫制備，反應式如下：
CH₃OH(g) CH₂O(g) + H₂(g)   =" 84.2" kJ·mol^-1           ⑴
向體系中通入空氣，通過以下反應提供反應(1) 所需熱量：
H₂(g) + 1/2O₂(g)＝H₂O(g)         =" –241.8" kJ·mol^-1           (2)
要使反應溫度維持在700℃，計算進料中甲醇與空氣的摩爾數之比。已知空氣中氧氣的體積分數為0.20。

Answer 1

要使反應維持在一定溫度并持續進行，應保證反應(2)放出的熱量恰好被反應(1) 全部利用，因此：
甲醇與氧氣的摩爾比為：n(CH₃OH): n (O₂) =" (2" × 241.8) / 84.2 =" 5.74"
甲醇與空氣的摩爾比為：n(CH₃OH) : n (空氣) =" 5.74" / 5 = 1.1

要使反應維持在一定溫度持續進行，應保證反應(2)放出的熱量恰好被反應(1) 全部利用。因此甲醇與氧氣的物質的量之比為(2 ´ 241.8) / 84.2 = 5.74（注意保留三位有效數字），根據氧氣的體積分數0.20，可求得甲醇與空氣的物質的量之比。
此題需注意計算過程中有效數字的保留：乘除運算中，以有效數字最少的保留有效數字；加減運算中以小數點位數最少的保留有效數字；常數不計算有效數字等。