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【至急】物質収支の問題で困っています!!!

応用化学工学の授業で下記の問題が出されたのですが、まったくどこから手をつけていいのか全くわかりません・・・ 化学反応が関与する物質収支の問題です。どなたか教えていただけませんか?? 90wt%炭素、6wt%水素、4wt%灰分からなるコークスを乾き空気で燃焼し、燃焼ガスの分析値は9.6%CO2、1.6%CO、8.8%O2、80%N2であり、 たきがらの分析値は40wt%灰分、60%炭素である。次の各項を求めよ。 a)過剰空気率 b)コークス100kgあたりの湿り燃焼ガス量 c)湿り燃焼ガス中の水蒸気圧 ちなみに答えは a)48,8% b)65.5kmol c)4.6kNm-2 です。特にO2の消費についてがさっぱりです。 よろしくお願いいたします。

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  • nious
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#1です。 とりあえずコークス100gの燃焼について考えてみましょう。 C=90g、H=6g、灰分=4g より、まず6/2=3molのH2Oが生じ、この時O2は3/2=1.5molが反応します。 ところで「灰分は燃焼により変化しない」から、燃焼後も4gのまま変わらず、 (60/40)*4=6gのCが未反応のまま残った事になり、 反応したC=90-6=84gが分かります。 ここでCO2になったC=x(mol)、COになったC=y(mol)とすると、 x+y=84/12=7mol、また体積%(モル分率)から、CO2/CO=x/y=9.6/1.6 より、x=CO2=6mol、y=CO=1mol。 また O2/CO2=8.8/9.6 からO2=5.5mol、N2/CO2=80/9.6からN2=50mol、などが分かります。 また反応したO2=1.5+6+(1/2)=8molで未反応は5.5molになります。 後は題意に従って考えれば答えが出ると思います。

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質問者からの補足

なるほど!よくわかりました!!ありがとうございました!!! そうすると、過剰空気率は5.5mol/8mol=0.6875になって、niousさんの答えになるんですね! うーん・・・ひょっとして解答のほうが間違ってるかもしれません。 3)は解けましたでしょうか?というか、これらの情報から解けるものなんでしょうか?

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その他の回答 (4)

  • 回答No.5
  • nious
  • ベストアンサー率60% (359/595)

1atm=101.325kPaの書き間違いでしたね、訂正しときます。 結果は変わりません。

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質問者からのお礼

なんとか解けました! 丁寧な説明ありがとうごさいました!!

  • 回答No.4
  • nious
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#1どす。 (c)は混合気体の全圧を大気圧(1atm)で考えればえぇのと違いますやろか。 すると、水(水蒸気)の分圧は1にモル分率を乗じて、1*(3/65.5)atm=1*(3/65.5)*103.25kPa =4.64kPa=4.64kN/m^2 と回答とほぼ一致しまっせ。(1Pa=1N/m^2)

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  • 回答No.2
  • nious
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#1どすが、(2)の方は合ってました。 (2) 3(H2O) + 6(CO2) + 1(CO) + 5.5(O2) + 50(N2) = 65.5kmol になります。 (1) の方ですが、燃焼に必要な酸素と過剰な酸素のモル比として、 100*5.5/8=68.8% としました。

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質問者からの補足

早速の回答、ありがとうございます!! 1)の問題は自分でやってみたところ、66%になったんです。niousさんのとはちょっと違いますが・・・ あと燃焼ガス中に残ってるO2の物質量はどういう計算で出るのでしょうか? 先生の解答では 6.0mol(CO2)×(0.088/0.096)=5.5molとなっていたんですが、どうしてこういう解答になるのでしょうか?

  • 回答No.1
  • nious
  • ベストアンサー率60% (359/595)

今やってみたら、何処か勘違いでもしているせいか、 (1)68.8%、(2)64kmol になってしまいました。 回答と違っているから話になりませんね。 誰か分かる方がいらっしゃるまでお待ちを‥‥

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