煤的元素分析结果如下:S0.6%;H3.7%;C79.5%;N0.9%;O4.7%;灰分10.6%。在空气过剩20%条件下完全燃烧。计算烟气中SO_(2)的浓度。
煤的元素分析结果如下:$S0.6\%$;$H3.7\%$;$C79.5\%$;$N0.9\%$;$O4.7\%$;灰分$10.6\%$。在空气过剩$20\%$条件下完全燃烧。计算烟气中$SO_{2}$的浓度。
题目解答
答案
设煤的质量为$1000g$,则$S$元素质量为$6g$,燃烧产生二氧化硫,结合$S+O_{2}=SO_{2}$可知,需要的氧气的物质的量为$\frac{6}{32}mol=0.1875mol$,$H$元素质量为$37g$,结合$2H+O=H_{2}O$可知,需要的氧气的物质的量为$\frac{37}{2}mol=18.5mol$,$C$元素质量为$795g$,结合$C+O_{2}=CO_{2}$可知,需要的氧气的物质的量为$\frac{795}{12}=397.5mol$,$N$元素质量为$9g$,$N$元素转化为$NO_{2}$,需要的氧气的物质的量为$\frac{9}{14}mol=0.6429mol$,
故共需要氧元素的物质的量为$0.1875mol+18.5mol+397.mol+0.6429mol=416.8304mol$,煤炭含有的$O$元素质量为$47g$,对应的物质的量为$2.9375mol$,故还需要氧气的物质的量为$413.8929mol$,在空气过剩$20\%$且氧气占空气体积$21\%$条件下,即需要的空气的物质的量为$\frac{413.8929}{80\%×21\%}\approx 2463.6482mol$,同等条件下,产生的二氧化硫的物质的量为$0.1875mol$,结合方程式可知,$H$元素燃烧产生液态水,不计算气体体积,燃烧后剩余气体的总物质的量为$2463.6482-18.5mol=2445.1482mol$,$SO_{2}$的浓度$=\frac{0.1875}{2445.1482}×100\%\approx 0.0077\%$,
答:烟气中$SO_{2}$的浓度为$0.0077\%$。