Question

（1）在實驗室中作小型實驗：把物質(zhì)A、B按一定比例充入一個表面積為300cm²的圓形容器，使壓強為p，然后將整個體系用加熱器加熱到280℃時，發(fā)生如下反應：

3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)+180kJ

若平衡每分鐘生成0.5mol的C，容器表面向外散熱速率平均為0.4kJ×min^-1×cm^-2，為了維持恒溫280℃，平均每分鐘需用加熱器向體系提供多少千焦的熱量（簡述推理過程）______________。

（2）若將（1）的小型實驗擴大為工業(yè)生產(chǎn)：將反應容器的底面半徑和高度都擴大到原容器的10倍，做成“相似體”，并向其中將A、B按原比例充入，使壓強仍為p，然后加熱到280℃使反應開始。為了維持恒溫280℃，反應開始后，應繼續(xù)加熱還是進行冷卻?（設容器表面散熱速率不變）平均每分鐘用加熱器向體系提供或者用冷卻器吸收多少千焦的熱量（簡述推理過程）______________。

（3）在恒溫、恒壓下，向（2）的“相似體”的平衡體系中，再將A、B按原比例充入，重新達到平衡時，C的體積分數(shù)_______。

 

Answer 1

答案：
解析：

（1）75  （2）33000  （3）不變

提示：

提示：（1）若維持恒溫280℃，則熱量關系為：加熱器提供熱量+反應放出的熱=容器表面散出的熱量。 ∴ 按1min計，生成0.5mol C產(chǎn)生熱量180kJ´=45KJ。容器散熱為 0.4kJ×Min-1×cm-2´300cm-2´1min=120kJ，所以，應用加熱器每分鐘提供熱量120kJ-45KJ=75kJ。 （2）容器半徑和高都變成原來的10倍，則表面積變?yōu)樵瓉淼?00倍，容積變?yōu)樵瓉淼?000倍，平均每分鐘生成C為0.5mol´1000=500mol，放出熱量45000KJ，而容器散熱12000KJ，故冷卻器每分鐘應吸收掉45000kJ-12000KJ=3300014的熱量。 （3）恒溫恒壓下，此平衡與原平衡等效，所以C的體積分數(shù)不變。