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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(298K),即得水煤气.设
更新时间: 2025-08-26 02:29:20
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问题描述:

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(298K),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)=-393.5kJ·mol-1,△fH(CO,g)=-110.5kJ·mol-1,△fH(H2O,g)=-241.8kJ·mol-1.计算:(1)若水煤气中不含CO2和H2O(g),则在100.0kPa下1.00m3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100.0kPa下1.00m3水煤气完全燃烧时放出的热量.

黄晨灵回答:
  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=[-393.5kJ·mol-1-241.8kJ·mol-1-(-110.5kJ·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=[-393.5kJ·mol-1-(-110.5kJ·mol-1)]*0.018536mol=-5.245kjQ2=(-241.8kJ·mol-1-0)*0.02049mol=-4.954kjQ=Q1+Q2=-10.199kj
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