Question

化肥廠有一個制取水煤氣的生產工藝：C(s)+H₂O(l)CO(g)+H₂(g)  ΔH=+131 kJ·mol^-1。

利用上述反應制取水煤氣時，所需的熱量由碳的燃燒放出：C(s)+O₂(g)CO₂(g)  ΔH=-393 kJ·mol^-1(氧氣由空氣提供，氧氣占空氣的體積分數約為1/5)

假定要得到2 000 kg水煤氣，理論上要多少千克空氣才能使爐溫回到原來的溫度？

Answer 1

解析：由題意可知水煤氣的生成需要吸收熱量，這些熱量靠碳的燃燒放出的熱量提供。要得到2 000 kg 水煤氣需要吸收熱量2×10⁶ g÷(28 g·mol^-1+2 g·mol^-1)×131 kJ·mol^-1=8.7×10⁶ kJ，而通入1 mol O₂可使碳燃燒放出393 kJ的熱量，所以需要氧氣8.7×10⁶ kJ÷393 kJ·mol^-1=2.2×10⁴ mol，氧氣占空氣的體積分數約為1/5，需要空氣2.2×10⁴ mol×5×29 g·mol^-1=3.2×10³ kg。本題要正確理解題意，即碳的燃燒放出的熱量等于水煤氣的生成需要吸收熱量，根據這一關系列等式。

答案：3.2×10³ kg