【至急】物質収支の問題で困っています!!!

質問

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。

回答No.3

nious · ベストアンサー

#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。

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?

回答No.5

nious

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。

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

#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)

回答No.2

nious

#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。

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

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‥‥