Question

甲醛是一种重要的化工产品，可利用甲醇脱氢制备，反应式如下：

    CH₃OH(g) CH₂O(g) + H₂(g)    = 84.2 kJ·mol^-1            ⑴

向体系中通入空气，通过以下反应提供反应(1) 所需热量：

H₂(g) + 1/2O₂(g)＝H₂O(g)          = –241.8 kJ·mol^-1            (2)

要使反应温度维持在700℃，计算进料中甲醇与空气的摩尔数之比。已知空气中氧气的体积分数为0.20。

Answer 1

要使反应维持在一定温度并持续进行，应保证反应(2)放出的热量恰好被反应(1) 全部利用，因此：

    甲醇与氧气的摩尔比为：n(CH₃OH): n (O₂) = (2 × 241.8) / 84.2 = 5.74

    甲醇与空气的摩尔比为：n(CH₃OH) : n (空气) = 5.74 / 5 = 1.1

解析:

要使反应维持在一定温度持续进行，应保证反应(2)放出的热量恰好被反应(1) 全部利用。因此甲醇与氧气的物质的量之比为(2 ?? 241.8) / 84.2 = 5.74（注意保留三位有效数字），根据氧气的体积分数0.20，可求得甲醇与空气的物质的量之比。

此题需注意计算过程中有效数字的保留：乘除运算中，以有效数字最少的保留有效数字；加减运算中以小数点位数最少的保留有效数字；常数不计算有效数字等。