Question

求解高中化学计算题的解题过程

18、（7分）化肥厂有一个制取水煤气的生产工艺：
C（s）+H2O（l）= CO （g）+H2（g）；ΔH=+131kJ•mol－1
C（s）+ O2（g）= CO2（g）；ΔH=－393kJ•mol－1
假定要得到2000kg水煤气，理论上要多少千克空气才能使炉温回到原来的温度？
答案： 3.2×103

Answer 1

水煤气是CO和H2的混合气体
由第一个方程式可知反应生成的CO和H2物质的量相等。
28+2=30
所以要得到2000kg水煤气，即需要生成2000000/30=200000/3 mol CO和200000/3 mol H2
共吸热 = 131*200000/3 = 8733333KJ
由第二个方程式可知，需要O2物质的量 = 8733333/393 = 22222mol
O2在空气中的体积分数为21%
所以需要空气物质的量 = 22222/21% = 105820mol
空气的平均相对分子质量为29
所以理论上需要空气质量 = 29*105820 = 3068783g = 3.07*10^3 kg
可能是计算时有近似。

Answer 2

就是说生成水煤气吸收的热量应该等于C燃烧放出的热量
水煤气中CO和H2等物质的量，设均为x mol，则有28x+2x=2000×10^3，解得x=6.67×10^4mol，需要吸收热量131×（6.67×10^4）kJ热量
设需要O2物质的量为y mol，放出热量393y kJ
393y=131×（6.67×10^4）
解得y=2.22×10^4 mol，质量为32×2.22×10^4 =7.1×10^5 g=7.1×10^2 kg
空气中O2的质量分数约为23.1%，所以需要空气为7.1×10^2 /23.1%=3.1×10^3 kg