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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

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×TT0×n2n1P_{\max} = P_0 \times \frac{T}{T_0} \times \frac{n_2}{n_1}

其中

P0P_0 = 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)

T0T_0 = 初始温度(K),T0=27C=300 KT_0 = 27^\circ \text{C} = 300\ \text{K}

TT = 爆炸最高温度(K),题给 T=2411 KT = 2411\ \text{K}

n1n_1 = 反应前混合气体总摩尔数

n2n_2 = 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)P_{\max}/P_0 = (T/T_0) \times (n_2/n_1)


2. 确定一氧化碳与空气混合物的 n2/n1n_2/n_1

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+12O2CO2\mathrm{CO} + \frac12 \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2}

但空气中 O2:N21:3.76\mathrm{O_2}: \mathrm{N_2} \approx 1:3.76(体积比),所以用空气时:

CO+12(O2+3.76N2)CO2+12×3.76 N2\mathrm{CO} + \frac12 (\mathrm{O_2} + 3.76\mathrm{N_2}) \rightarrow \mathrm{CO_2} + \frac12 \times 3.76\ \mathrm{N_2}

初始气体摩尔数 n1n_1

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 moln_1 = 1 + 0.5 + 1.88 = 3.38\ \text{mol}

燃烧后:

n_2 = 1\ \text{CO}_2 + 1.88\ \text{N_2}n2=2.88 moln_2 = 2.88\ \text{mol}

所以:

n2n1=2.883.380.852\frac{n_2}{n_1} = \frac{2.88}{3.38} \approx 0.852

3. 最大爆炸压力计算

Pmax=0.1×2411300×0.852P_{\max} = 0.1 \times \frac{2411}{300} \times 0.852

先算 2411/3008.03672411/300 \approx 8.0367
乘以 0.852:

8.0367×0.8526.8478.0367 \times 0.852 \approx 6.847

再乘以 0.1:

Pmax0.6847 MPaP_{\max} \approx 0.6847\ \text{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):

2411300×0.8526.847\frac{2411}{300} \times 0.852 \approx 6.847

乘 0.1013:

6.847×0.10130.6936 MPa6.847 \times 0.1013 \approx 0.6936 \ \text{MPa}

仍约为 0.694 MPa ≈ 0.69 MPa。

如果用更精确的 n2/n1n_2/n_1
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= 21/79,即 3.76 换为 79/213.761979/21 \approx 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\boxed{B}

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