燃烧学习题答案

燃烧学习题答案： 第一章

1.解释下列基本概念:

(1)燃烧：燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光或发烟的现象。 (2)火 灾：在时间和空间上失去控制的燃烧称为火灾。

(3)烟：由于燃烧不完全等原因会使得产物中混有一些微小的颗粒，这时即形成“烟”。 (4)热容：在没有相变化和化学变化的条件下，一定量的物质温度每升高一度所需要的热量。 (5)生成热：化学反应中由稳定单质反应生成某化合物时的反应热。

(6)标准燃烧热：在0.1013MPa和指定温度下，1mol某物质完全燃烧时的恒压反应热。 (7)热值：单位质量或单位体积的可燃物完全燃烧所放出的热量。 (8)低热值：可燃物中的水和氢燃烧生成的水以气态存在时的热值。 2.燃烧的本质是什么?它有哪些特征?举例说明这些特征.

燃烧的本质是一种氧化还原反应。特征是：放热、发光、发烟、伴有火焰。 3. 如何正确理解燃烧的条件?根据燃烧条件，可以提出哪些防火和灭火方法?

可燃物、助燃物和点火源是燃烧的三要素，要发生燃烧燃烧，可燃物和助燃物要有一定的数量和浓度，点火源要有一定的温度和足够的热量。 根据燃烧条件，可以提出以下防火和灭火的方法：

防火方法：1．控制可燃物；2．隔绝空气；3．消除点火源 灭火方法：1．隔离法2．窒息法3．冷却法 4. 抑制法

8. 举例说明燃烧产物(包括烟)有哪些毒害作用?其危害性主要体现在哪几个方面?

除了CO2和H2O外，烟气中的其他成分都有一定的毒性、刺激性或腐蚀性。其危害性体现在以下三个方面：1）毒害性；2）减光性3）爆炸性

9.试求出在p＝1atm、T=273K下，1公斤苯(C6H6)完全燃烧所需要的理论空气量。

V0,air?CHSO?4.76?(???)?22.4?10?20.211243232

928???4.76?????22.4?10?2?10.30m3?124?V0,O210.已知木材的组成为:C-46%、H-6.0%、O-37.0%、N-2.0%、W-9.0%，问在p＝1atm、T=273K下木材完全燃烧产物体积是多少?

V0,air?CHSO?4.76?(???)?22.4?10?20.211243232

46637???4.76??????22.4?10?2?4.45m3?12432?V0,O2V0,yq?VCO2?VSO2?V0,N2?V0,H2O22.4C22.4S22.4N22.4W22.4H??????0.79V0,air???? 12100321002810018100210022.44622.4222.4922.46?????0.79?4.45?????5.18m3/kg1210028100181002100?11.木材的组成为C-48%、H-5%、O-40%、N-2%、W-5%.试求在1.5atm、30℃的条件下燃烧5kg这种木材的实际需要空气体积、实际产物体积和产物密度。(空气消耗系数数取1.5)

V0,air?CHSO?4.76?(???)?22.4?10?20.211243232

?48540??4.76??????22.4?10?2?4.26m3?12432?V0,O2V0,yq?VCO2?VSO2?V0,N2?V0,H2O22.4C22.4S22.4N22.4W22.4H??????0.79V0,air???? 12100321002810018100210022.44822.4222.4522.45?????0.79?4.26?????4.90m3/kg1210028100181002100?标准状况下Vyq?V0,yq?(??1)V0,air?4.90?(1.5?1)?4.26?7.03m 所以V'yq?3T'P03031?Vyq???7.03?5.20m3 T0P'2731.5'燃烧5kg这种木材产生的烟气体积为5×5.20=26m3

V'0,air?T'P03031?V0,air???4.26?3.15m3 T0P'2731.5'燃烧5kg这种木材需要的空气体积为5×3.15=15.75m3

燃烧中产生的CO2、H2O、N2和O2体积分别为：

VCO2?5?22.448??4.48 1210022.4522.45VH2O?5?(???)?3.11

18100210022.42VN2?5???1.5?0.79?5?4.26?25.32

28100VO2?(1.5?1)?0.21?5?4.26?2.24

因此燃烧产物的百分组成分别为：

4.48?100?12.75

5?7.033.11YH2O??100?8.84

35.1525.32YN2??100?71.3

35.152.24YO2??100?6.37

35.15YCO2?燃烧产物的密度为：

44YCO2?18YH2O?28YN2?32YO244?12.75?18?8.84?28?71.3?32?6.37? 22.4?10022.4?100?1.30kg/m3??12.已知煤气成分为:C2H4-48%、H2-37.2%、CH4-26.7%、C3H6-1.3%、CO-4.6%、CO2-10.7%、N2-12.7%、02-2.0%，假定P=1atm、T=273K、空气处于干燥状态，问燃烧1m3煤气 (1)理论空气量是多少m3？ (2)各种燃烧产物是多少m3? (3)总燃烧产物是多少m3?

解：

V0,air?13m?1??4.76??CO?H2?H2S??(n?)CnHm?O2??10?20.21224?2?1446?1??4.76???4.6??37.2?(2?)?48?(1?)?26.7?(3?)?1.3?2??10?2

2444?2??10.94m3V0,O2各种燃烧产物分别为：

V0,CO2??CO?CO2??nCnHm??10?2?(4.6?10.7?2?48?26.7?3?1.3)?10?2?1.42m3m446????V0,H2O??H2?H2O?H2S??CnHm??10?2??37.2??48??26.7??1.3??10?22222?????1.91m3V0,N2?N2?10?2?0.79V0,air?12.7?10?2?0.79?10.94?8.77m3

总燃烧产物是1.42?1.91?8.77?12.1m3

13.焦炉煤气的组成为:CH4-22.5%、H2-57%、C2H2-3.7%、CO–6.8%、CO2-2.3%、N2-4.7%、H20-3.0%，(体积百分数.在1.2atm、25℃的条件下燃烧3m的这种煤气，实际需要空气体积、实际产物体积和产物密度分别是多少?(空气消耗系数取1.2)

3

解：标准状况下燃烧1m3焦炉煤气需要的理论空气体积为：

13m?1?V0,air?4.76??CO?H2?H2S??(n?)CnHm?O2??10?2224?2?142?1? ?4.76???6.8??57?(1?)?22.5?(2?)?3.7??10?22244???4.1m3标准状况下燃烧3m3焦炉煤气实际需要的空气体积为：3?1.2?4.1?14.76m 1.2atm,25oC下燃烧3m3该焦炉煤气需要的空气体积为：

3V'air?T'P02981?V0,air???14.76?13.42m3T0P'2731.2

标准状况下燃烧1m3焦炉煤气的产物体积为：

m??Vyq??CO?CO2??nCnHm??10?2??H2?H2O?H2S??CnHm??10?22???N2?10?2?0.79V0,air?(??1)V0,air?(6.8?2.3?22.5?2?3.7)?10?2?(57?3??4.7?10?2?0.79?4.1?(1.2?1)?4.1?5.58m3标准状况下燃烧3m3该焦炉煤气的产物体积为：3?5.58?16.74m 1.2atm,25oC下燃烧3m3该焦炉煤气的产物体积为：

342?22.5??3.7)?10?222

V'air?T'P02981?V0,air???16.74?15.23m3T0P'2731.2

燃烧中产生的CO2、H2O、N2和O2体积分别为：

VCO2?3?(6.8?2.3?22.5?2?3.7)?10?2?1.17

42VH2O?3?(57?3??22.5??3.7)?10?2?3.26

22VN2?3?(4.7?10?2?1.2?0.79?4.1)?11.8 VO2?(1.2?1)?0.21?3?4.1?0.52

因此燃烧产物的百分组成分别为：

1.17?100?6.99 16.743.26YH2O??100?19.47

16.7411.8YN2??100?70.49

16.740.52YO2??100?3.11

16.74YCO2?燃烧产物的密度为：

44YCO2?18YH2O?28YN2?32YO244?6.99?18?19.47?28?70.49?32?3.11?22.4?10022.4?100 ?1.22kg/m3??14.试求燃烧lkg甲醇、乙醇和丙醇的混合物(混合质量比为50:30:20)的理论需要空气体积.

解：1 kg混合质量比为56:30:20的甲醇、乙醇和丙醇的混合物中甲醇、乙醇、丙醇的质量分别

为0.5kg、0.3kg、0.2kg。

12?37.5%

12?4?164?12.5% H:12?4?16甲醇(CH3OH)中C、H、O的质量百分数分别为C:16?50%

12?4?1624?52.2% 乙醇(CH3CH2OH)中C、H、O的质量百分数分别为C:24?6?166?13% H:24?6?1616?34.8% O:24?6?1636?60% 丙醇(CH3CH2CH2OH)中C、H、O的质量百分数分别为C:36?8?168?13.3% H:36?8?1616?26.7% O:36?8?160.5?0.375?0.3?0.522?0.2?0.6?46.4% 该混合物中的碳含量为

1?1000.5?0.125?0.3?0.13?0.2?0.133?12.8% 氢含量为

1?1000.5?0.5?0.3?0.348?0.2?0.267?40.8% 氧含量为

1?100 O:燃烧1kg该混合物需要的理论空气体积为：

V0,air?CHSO?4.76?(???)?22.4?10?20.211243232?46.412.840.8??23?4.76??????22.4?10?6.18m432??12

V0,O215.什么叫做恒压热容、恒容热容?什么叫做平均热容?

在恒压条件下，一定量的物质温度升高一度所需的热量称为恒压热容。

在恒容条件下，一定量的物质温度升高一度所需的热量为恒容热容。 在恒压条件下，一定量的物质从温度T1升高到T2时平均每升高一度温度所需的热量称为恒压平均热容；在恒容条件下，一定量的物质从T1升高到T2平均每升高一度温度所需要的热量，为恒容平均热容。

16.在常压下1000Kg甲烷由260℃开温至538℃所需的热量QP是多少？

解：Qp?nCp(T2?T1)?解：甲醇燃烧反应式为：

1000000Cp(538?260) 1618.试求甲醇在25℃条件下的标准燃烧热.

2CH3OH(l)?3O2(g)?2CO2(g)?4H2O(l)

查表得：?H0.51kJ/mol f,298,CO2(g)??393 ?H0.83kJ/mol f,298,H2O(l)??285 ?H0.7kJ/mol f,298,CH3OH(l)??238 ?H0f,298,O2(g)?0

Qp??H???V?Hi0f.m.i?产物???V?Hj0f.m.i?反应物?2?(?393.51)?4?(?285.83)?2?(?238.7)?0??1452.94kJ/mol解：气相苯乙烯燃烧反应式为：

19.试用气相苯乙烯(C6H5C2H3)的标准燃烧热求它的标准生成热。

C8H8(g)?10O2(g)?8CO2(g)?4H2O(l)

查表得：?H0.51kJ/mol f,298,CO2(g)??393 ?H0.83kJ/mol f,298,H2O(l)??285 ?H0.46kJ/mol f,298,C6H5C2H3(g)??147 ?H0f,298,O2(g)?0

Qp??H???V?Hi0f.m.i??产物??V?Hj0f.m.i?反应物?8?(?393.51)?4?(?285.83)?(?147.46)?0??4143.94kJ/mol量。

20.已知木材的组成为：C-43%、H-7%、O-41%、N-2%、W-7%.求5公斤木材在25℃下燃烧的发热

QH?4.18?[81C?300H?26(O?S)]解：

?4.18??81?43?300?7?26?43??18664kJ/kg

QL?QH?6?(9H?W)?4.18?18664?6?(9?7?7)?4.18?16908kJ/kg

5kg木材燃烧的高热值为18664?5?93320kJ；低热值为16908?5?84540kJ

21.已知煤气的成份(见计算题12所列)，试求4m3的该种煤气在25℃下燃烧的发热量。

解：查表得该煤气中各可燃组分的标准燃烧热分别为：

?Hc0,298,CO(g)?283.0kJ/mol?Hc0,298,H2(g)?285.83kJ/mol?Hc0,298,C2H4(g)?1411.0kJ/mol ?Hc0,298,CH4(g)?890.31kJ/mol?Hc0,298,C3H6(g)?2049kJ/mol该种煤气的标准燃烧热为

?Hc0,298?1411?0.48?285.83?0.372?890.31?0.267?2049?0.013?283?0.046?1034.71kJ/mol

?H0f,298,O2(g)?0

Qp??H???V?Hi0f.m.i?产物???V?Hj0f.m.i?反应物?2?(?393.51)?4?(?285.83)?2?(?238.7)?0??1452.94kJ/mol解：气相苯乙烯燃烧反应式为：

19.试用气相苯乙烯(C6H5C2H3)的标准燃烧热求它的标准生成热。

C8H8(g)?10O2(g)?8CO2(g)?4H2O(l)

查表得：?H0.51kJ/mol f,298,CO2(g)??393 ?H0.83kJ/mol f,298,H2O(l)??285 ?H0.46kJ/mol f,298,C6H5C2H3(g)??147 ?H0f,298,O2(g)?0

Qp??H???V?Hi0f.m.i??产物??V?Hj0f.m.i?反应物?8?(?393.51)?4?(?285.83)?(?147.46)?0??4143.94kJ/mol量。

20.已知木材的组成为：C-43%、H-7%、O-41%、N-2%、W-7%.求5公斤木材在25℃下燃烧的发热

QH?4.18?[81C?300H?26(O?S)]解：

?4.18??81?43?300?7?26?43??18664kJ/kg

QL?QH?6?(9H?W)?4.18?18664?6?(9?7?7)?4.18?16908kJ/kg

5kg木材燃烧的高热值为18664?5?93320kJ；低热值为16908?5?84540kJ

21.已知煤气的成份(见计算题12所列)，试求4m3的该种煤气在25℃下燃烧的发热量。

解：查表得该煤气中各可燃组分的标准燃烧热分别为：

?Hc0,298,CO(g)?283.0kJ/mol?Hc0,298,H2(g)?285.83kJ/mol?Hc0,298,C2H4(g)?1411.0kJ/mol ?Hc0,298,CH4(g)?890.31kJ/mol?Hc0,298,C3H6(g)?2049kJ/mol该种煤气的标准燃烧热为

?Hc0,298?1411?0.48?285.83?0.372?890.31?0.267?2049?0.013?283?0.046?1034.71kJ/mol

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