【计算题】已知某种煤的元素分析结果如下: C:64%; H:4%; O:10%; N:1%; S:1%。 现有1 kg该煤在空气中充分燃烧,假设燃料中的硫元素全部转化为SO2,氮元素全部转化为N2,H全部转化为H2O(气态)。除上述5种元素外,其他质量均属于灰分。 求(1)燃烧能够产生多少g的SO2? (2)燃烧所需的理论空气量,在标准状况下是多少m3? (3)燃烧所产生的理论烟气量,在标准状况下是多少m3? (4)若空气过剩系数为1.1,所需的空气量在标准状况下是多少m3? (5)若空气过剩系数为1.1,产生的烟气量在标准状况下是多少m3?

步骤 1：计算SO2的生成量
根据题目，1 kg煤中硫元素的质量为1 kg * 1% = 0.01 kg。硫元素全部转化为SO2，根据化学反应方程式S + O2 -> SO2，每摩尔硫生成1摩尔SO2。硫的摩尔质量为32 g/mol，SO2的摩尔质量为64 g/mol。因此，0.01 kg硫生成的SO2质量为0.01 kg * (64 g/mol / 32 g/mol) = 0.02 kg = 20 g。
步骤 2：计算理论空气量
根据题目，1 kg煤中碳元素的质量为1 kg * 64% = 0.64 kg，氢元素的质量为1 kg * 4% = 0.04 kg。碳元素全部转化为CO2，氢元素全部转化为H2O。根据化学反应方程式C + O2 -> CO2，每摩尔碳需要1摩尔氧气；根据化学反应方程式H2 + 1/2O2 -> H2O，每摩尔氢需要1/2摩尔氧气。碳的摩尔质量为12 g/mol，氢的摩尔质量为1 g/mol，氧气的摩尔质量为32 g/mol。因此，0.64 kg碳需要的氧气质量为0.64 kg * (32 g/mol / 12 g/mol) = 1.7067 kg，0.04 kg氢需要的氧气质量为0.04 kg * (32 g/mol / 2 g/mol) = 0.64 kg。理论空气量为(1.7067 kg + 0.64 kg) / 21% = 11.75 kg。在标准状况下，1 kg空气的体积为1 m3，因此理论空气量为11.75 m3。
步骤 3：计算理论烟气量
理论烟气量包括CO2、H2O、N2和SO2。根据步骤2，CO2的体积为0.64 kg / 12 g/mol * 22.4 L/mol = 11.73 m3，H2O的体积为0.04 kg / 2 g/mol * 22.4 L/mol = 0.45 m3，N2的体积为11.75 m3 * 79% = 9.29 m3，SO2的体积为0.02 kg / 64 g/mol * 22.4 L/mol = 0.07 m3。因此，理论烟气量为11.73 m3 + 0.45 m3 + 9.29 m3 + 0.07 m3 = 21.54 m3。
步骤 4：计算空气过剩系数为1.1时的空气量
空气过剩系数为1.1时，空气量为理论空气量的1.1倍，即11.75 m3 * 1.1 = 12.93 m3。
步骤 5：计算空气过剩系数为1.1时的烟气量
空气过剩系数为1.1时，烟气量为理论烟气量加上过剩空气量，即21.54 m3 + 12.93 m3 - 11.75 m3 = 22.72 m3。