Question

大学化学的一道重要的题，希望大家帮忙解答下~

制取水煤气时，将水蒸气通过灼热的煤炭，发生下列反应： (1) C (s) + H2O (g) → CO (g) + H2 (g) （主要的） (2) CO (g) + H2O (g) → CO2 (g) + H2 (g) （次要的） 将此混合气体冷却到室温(298 K)，即得水煤气。设其完全燃烧的产物是CO2 (g) 和H2O (g)。已知298K时，△fH (CO2 , g) = -393.5 kJ·mol-1，△fH (CO , g) = -110.5 kJ·mol-1，△fH (H2O, g) = -241.8 kJ·mol-1。 计算：(1)若水煤气中不含CO2 和H2O (g)，则在100.0 kPa下1.00 m3 水煤气完全燃烧时放出的热量；(2)若水煤气中5% (体积分数）的CO转变为CO2，则在100.0 kPa下 1.00 m3 水煤气完全燃烧时放出的热量。

Answer 1

首先得假设所有气体是理想气体，根据PV=nRT得（1）先计算CO和H2的总物质的量，n(CO/H2)=0.04mol,又因为没有CO2，所以nCO:nH2=1:1,所以各自是0.02mol. CO (g) + H2(g)+O2 (g) → CO2 (g) + H2O (g)， Q=[-393.5 kJ·mol-1-241.8 kJ·mol-1-（ -110.5 kJ·mol-1）] *0.02mol=-10.496kj（2）水煤气总的物质的量还是n(CO/H2/CO2)=0.04mol，但是nCO：nH2：nCO2=95：105：5，CO (g) +1/2O2 (g) → CO2 (g) ，H2(g)+1/2O2 (g)=H2O (g); nH2=0.02049mol, nCO=0.018536molQ1=[-393.5 kJ·mol-1-(-110.5 kJ·mol-1)]*0.018536mol=-5.245kjQ2=(-241.8 kJ·mol-1-0)*0.02049mol=-4.954kjQ=Q1+Q2=-10.199kj