Question

100L水煤氣燃燒后共放出熱量1143.3kJ。
CO(g)+1/2 O₂(g)=CO₂(g)；△H＝-282.85kJ
H₂(g)+1/2 O₂(g)＝H₂O(l)；△H＝-285.8kJ
該水煤氣是由H₂、N₂、CO和CO₂組成的混合氣體。通入60LO₂中燃燒后得到65L氣體，再與NaOH溶液振蕩后體積變?yōu)?0L(以上體積均在標準狀況下測定)。這種水煤氣中各種氣體的體積是多少？

Answer 1

100L這種水煤氣中含H₂50L、CO40L、CO₂5L、N₂5L。

本題應抓住3個關鍵：一是熱效應，4種氣體中能燃燒的是H₂和CO，二者燃燒放出的熱量是1143.3kj；二是燃燒后氣體體積的變化，可知CO和H₂燃燒后，氣體的體積均減少；三是被NaOH溶液吸收的是CO₂。而CO₂的來源有二，其一是原來的，其二是由CO燃燒生成的。
－－－設100L水煤氣中有H₂xL，CO為yL。由反應熱可知：
CO(g)＋1/2 O₂(g)=CO₂(g)；△H="-282.85kj/mol"
1mol 282.85kj
yL/(22.4L/mol) m
m="y/22.4" ×282.85kj
H₂(g)+1/2 O_(g)=H[sub]2O(l)；△H＝-285.8kj/mol
1mol 285.8kj
xL/(22.4L/mol) n
n="x/22.4" ×285.8kj
故得：y/22.4 ×282.85+x/22.4 ×285.8="1143.3…………①"
由體積關系有：
CO(g)+1/2 O₂(g)=CO₂(g) △V
1 1/2 1 0.5
y 0.5y
H₂(g)+1/2 O₂(g)=H₂O(g) △V
1 1/2 1.5
故得1.5x+y="100+60-65……………②"
聯(lián)立①②，解得x=50(L)，y="40(L)"
NaOH吸收CO₂的體積為40L，所以原煤氣中CO₂的體積為45L-40L＝5L，N₂的體積為100-40-5＝5L。