题目
[例9]设 (()_(0))=0.1M(a)_(a) _(0)=(27)^circ C, =2411k, 求一氧化碳与空气混合物的最大爆-|||-炸压力。

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查爆炸压力的计算,涉及化学反应前后气体摩尔数变化及理想气体状态方程的应用。
解题核心思路:
- 确定完全燃烧反应式:一氧化碳与空气混合物在完全燃烧时,需考虑氧气和氮气的参与比例。
- 计算反应前后总气体摩尔数:通过化学反应式得出反应前(m)和反应后(n)的总摩尔数。
- 应用爆炸压力公式:利用公式 $p = \frac{T}{T_0} \cdot \frac{n}{m} \cdot P_0$,代入已知条件计算最大爆炸压力。
破题关键点:
- 完全反应的浓度是最大爆炸压力的前提,需保证化学反应式中氧气恰好完全反应。
- 氮气的处理:空气中的氮气不参与反应,但需计入总摩尔数变化。
步骤1:写出完全燃烧反应式
一氧化碳(CO)与空气混合物的燃烧反应为:
$2\text{CO} + \text{O}_2 + 3.76\text{N}_2 \rightarrow 2\text{CO}_2 + 3.76\text{N}_2$
其中,3.76是理论空气中氮气与氧气的摩尔比。
步骤2:计算反应前后总气体摩尔数
- 反应前总摩尔数(m):
$m = 2\,(\text{CO}) + 1\,(\text{O}_2) + 3.76\,(\text{N}_2) = 6.76\, \text{mol}$ - 反应后总摩尔数(n):
$n = 2\,(\text{CO}_2) + 3.76\,(\text{N}_2) = 5.76\, \text{mol}$
步骤3:代入爆炸压力公式
根据公式:
$p = \frac{T}{T_0} \cdot \frac{n}{m} \cdot P_0$
代入已知条件:
- $T = 2411\, \text{K}$(爆炸温度)
- $T_0 = 27^\circ \text{C} = 300\, \text{K}$(初始温度)
- $P_0 = 0.1\, \text{MPa}$(初始压力)
- $m = 6.76$,$n = 5.76$
计算得:
$p = \frac{2411}{300} \cdot \frac{5.76}{6.76} \cdot 0.1 \approx 0.69\, \text{MPa}$