2016年化工工程师辅导:物料能量平衡试题(8)

　　1-13 气体经燃烧后从燃烧室排出的气体组成(体积百分数)为：CO2 7.8%、CO 0.6%、O2 3.4%、H2O 15.6%、N2 72.6%。则该气体从800℃冷却至200℃所需移出的热量为( )。混合气体中各组分在200℃和800℃下的摩尔热容数值见下表。

　　A.20.38 kJ/mol

　　B.6.76 kJ/mol

　　C.2038.54 kJ/mol

　　D.203.85 kJ/mol

　　答案：1-13 A

　　A.答案正确。

　　计算每一组分。从800℃冷至200℃时，从气体中移走的热量为

　　Q=∑Mi(Cp,m800×800-Cp,m200×200)

　　Mi：为气体中某一组分的摩尔量。

　　计算基准为100 mol气体，基准温度为0℃。

　　CO2：7.8×(47.94×800-40.15×200)=236.51×103 J

　　CO：0.6×(31.10×800-29.52×200)=11.39×103 J

　　O2： 3.4×(32.52×800-29.95×200)=68.09×103 J

　　H2O：15.6×(37.38×800-34.12×200)=360.05×103 J

　　N2： 72.6×(30.77×800-29.24×200)=1362.5×103 J

　　Q=20.38kJ/mol

　　每一摩尔气体从800℃冷却至200℃，移出的热量为20.38 kJ。

　　B.答案错误。在计算时没有计算N2气从800℃降至200℃时应移出的热量，即

　　236.51×103+11.39×103+68.09×103+360.05×103

　　=676.04×103J=676.04kJ/100 mol=6.76 kJ/mol

　　C.答案错误。计算中没有注意题目要求，解得每摩尔应移出的热量为2038.54kJ/mol。

　　D.答案错误。计算中换算错误，得到每摩尔移出热量为203.85kJ/mol。

　　1-14 配制NaOH溶液是在带有夹套的搅拌釜中进行的。现用50%(质量百分数，下同)NaOH溶液，配制得到浓度为5%的NaOH水溶液2500 kg。假定溶液进料、出料温度均为25℃，则冷却水移出的热量为( )。

　　A.2.18×106 kJ

　　B.54.38 kJ

　　C.54.38×103 kJ

　　D.5.44×103 kJ

　　答案：1-14 C

　　C.答案正确。

　　计算时选择基准温度为25℃。本题用积分溶解热进行计算。

　　先将50% NaOH水溶液和5% NaOH水溶液换算成mol H2O/mol NaOH。

　　50%NaOH：

　　5%NaOH：

　　查得2.22 mol H2O/molNaOH和42.22 mol H2O/molNaOH溶液的积分溶解热分别为25.5 kJ/molNaOH和42.9kJ/mol NaOH

　　被稀释的溶液含溶质量为2500×0.05=125kg

　　溶质的摩尔数为

　　稀释过程的热效应

　　由于取基准温度为25℃，进料带入的热量与物料离开釜带出的热量均等于0，故冷却水需要移出的热量为54.38×103 kJ。

　　A.答案错误。计算公式错误，解得125×1000×(42.9-25.5)=2.18×106 kJ

　　B.答案错误。计算公式错误，解得

　　D.答案错误。计算中换算错误5.44×103 kJ