
在爆炸压力公式中,当P。=0.1MPa,T。=27℃,T=2411K时,一氧化碳与空气混合物的最大爆炸压力则为 ( )MPa。 A. 0.4 B. 0.69 C. 0.7 D. 0.8
好,我们一步步推导。
1. 理解已知条件与公式
爆炸压力公式常用形式为:
Pmax=P0×T0T×n1n2
其中
P0 = 初始压力(绝压),本题为 0.1 MPa(注意常压是约 0.1013 MPa,题给 0.1 可能是简化)
T0 = 初始温度(K),T0=27∘C=300 K
T = 爆炸最高温度(K),题给 T=2411 K
n1 = 反应前混合气体总摩尔数
n2 = 反应后气体总摩尔数(产物均为气态)
假设在定容爆炸条件下,按理想气体状态方程,压力比 Pmax/P0=(T/T0)×(n2/n1)
2. 确定一氧化碳与空气混合物的 n2/n1
最易爆的 CO–空气混合物大致在化学计量比附近。
化学计量燃烧反应:
CO+21O2→CO2
但空气中 O2:N2≈1:3.76(体积比),所以用空气时:
CO+21(O2+3.76N2)→CO2+21×3.76 N2
初始气体摩尔数 n1:
n_1 = 1\ \text{CO} + 0.5\ \text{O_2} + 0.5\times3.76\ \text{N_2}n1=1+0.5+1.88=3.38 mol
燃烧后:
n_2 = 1\ \text{CO}_2 + 1.88\ \text{N_2}n2=2.88 mol
所以:
n1n2=3.382.88≈0.852
3. 最大爆炸压力计算
Pmax=0.1×3002411×0.852
先算 2411/300≈8.0367
乘以 0.852:
8.0367×0.852≈6.847
再乘以 0.1:
Pmax≈0.6847 MPa
这大约是 0.69 MPa(表压?这里要判断一下)。
0.1 MPa 初始压力其实是 1 atm(绝对压力),最终算出的 0.6847 MPa 也是绝对压力。
题中 0.1 MPa 可能是初始绝压,那么答案 0.69 MPa 就是最终的爆炸绝对压力。
但选项里有 0.69 和 0.7,很接近,我们检查是否有四舍五入差别。
如果初始压力是 0.1013 MPa(标准大气压):
3002411×0.852≈6.847
乘 0.1013:
6.847×0.1013≈0.6936 MPa
仍约为 0.694 MPa ≈ 0.69 MPa。
如果用更精确的 n2/n1:
空气组成 O₂ 占 21%,N₂ 占 79%(体积),则反应前空气中 O₂ 与 N₂ 摩尔比 =21/79,即 3.76 换为 79/21≈3.7619,影响很小。
因此 0.69 MPa 正确。
4. 核对选项
A. 0.4 ❌
B. 0.69 ✅
C. 0.7 ❌(这是四舍五入值,但严格来说是 0.69)
D. 0.8 ❌
所以选 B。
B