Question

100L水煤气燃烧后共放出热量1143.3kJ。
CO(g)+1/2 O₂(g)=CO₂(g)；△H＝-282.85kJ
H₂(g)+1/2 O₂(g)＝H₂O(l)；△H＝-285.8kJ
该水煤气是由H₂、N₂、CO和CO₂组成的混合气体。通入60LO₂中燃烧后得到65L气体，再与NaOH溶液振荡后体积变为20L(以上体积均在标准状况下测定)。这种水煤气中各种气体的体积是多少？

Answer 1

100L这种水煤气中含H₂50L、CO40L、CO₂5L、N₂5L。

本题应抓住3个关键：一是热效应，4种气体中能燃烧的是H₂和CO，二者燃烧放出的热量是1143.3kj；二是燃烧后气体体积的变化，可知CO和H₂燃烧后，气体的体积均减少；三是被NaOH溶液吸收的是CO₂。而CO₂的来源有二，其一是原来的，其二是由CO燃烧生成的。
－－－设100L水煤气中有H₂xL，CO为yL。由反应热可知：
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"
由体积关系有：
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"
联立①②，解得x=50(L)，y="40(L)"
NaOH吸收CO₂的体积为40L，所以原煤气中CO₂的体积为45L-40L＝5L，N₂的体积为100-40-5＝5L。