Question

甲醛是一種重要的化工產品，可利用甲醇脫氫制備，反應式如下：

    CH₃OH(g) CH₂O(g) + H₂(g)    = 84.2 kJ·mol^-1            ⑴

向體系中通入空氣，通過以下反應提供反應(1) 所需熱量：

H₂(g) + 1/2O₂(g)＝H₂O(g)          = –241.8 kJ·mol^-1            (2)

要使反應溫度維持在700℃，計算進料中甲醇與空氣的摩爾數(shù)之比。已知空氣中氧氣的體積分數(shù)為0.20。

Answer 1

要使反應維持在一定溫度并持續(xù)進行，應保證反應(2)放出的熱量恰好被反應(1) 全部利用，因此：

    甲醇與氧氣的摩爾比為：n(CH₃OH): n (O₂) = (2 × 241.8) / 84.2 = 5.74

    甲醇與空氣的摩爾比為：n(CH₃OH) : n (空氣) = 5.74 / 5 = 1.1

解析:

要使反應維持在一定溫度持續(xù)進行，應保證反應(2)放出的熱量恰好被反應(1) 全部利用。因此甲醇與氧氣的物質的量之比為(2 ?? 241.8) / 84.2 = 5.74（注意保留三位有效數(shù)字），根據(jù)氧氣的體積分數(shù)0.20，可求得甲醇與空氣的物質的量之比。

此題需注意計算過程中有效數(shù)字的保留：乘除運算中，以有效數(shù)字最少的保留有效數(shù)字；加減運算中以小數(shù)點位數(shù)最少的保留有效數(shù)字；常數(shù)不計算有效數(shù)字等。