液石丙化/学識/理論燃焼空気量・燃焼方程式

問1

次の記述のうちLPガスの爆発範囲について正しいのはどれか

イ 一般に燃焼が起きるには、可燃性ガスと支燃性ガスがある濃度範囲で混合している必要がある

ロ LPガスは空気と混合した場合よりも、酸素と結合した場合の方が爆発範囲は広くなる

ハ 爆発範囲内の組成にあるプロパンと空気の混合ガスに爆発の抑制を目的として不活性ガスを加えるとき、窒素を加える方が二酸化炭素を加えるより少ない量で爆発を抑制できる

二 一般に爆発範囲は、空気と可燃性ガスの混合物中の可燃性ガスの質量パーセントwt%で表される

1 イ・ロ 2 イ・ハ 3 イ・二 4 ロ・ハ 5 ロ・ハ・ニ

1の正解はここ
3。
イ〇 燃焼が起きるには可燃性ガスと支燃性ガス(空気など)がある濃度範囲で混合している必要がある

ロ〇 LPガスは空気と混合した場合よりも酸素と混合した方が爆発範囲は広くなる

ハ× 爆発範囲内の組成にあるプロパンと空気の混合ガスに爆発の抑制を目的として不活性ガスを加えるとき、二酸化炭素の方が窒素より少ない量で爆発を抑制できる

二× 爆発範囲は空気と可燃性ガスの混合物中の可燃性ガスの体積%VOL%で表される

問2

プロパンが燃焼する現象を式で表すと以下になる。次の記述のうち正しいのはどれか。

C3H8+5O2=3CO2+4H2O+2219kj

イ プロパン1㎥を完全燃焼させると二酸化炭素は3㎥生成する

ロ プロパン1kgを完全燃焼させると水は4kg生成する

ハ プロパン1㎥を完全燃焼させるために必要な理論空気量は5㎥である

二 プロパン1kgを完全燃焼させると総発熱量はおよそ50MJ

1 イ・ハ 2 イ・二 3ロ・ハ 4 ロ・二 5 ハ・二

2の正解はここ
2。
イ〇 プロパン1㎥を完全燃焼させると二酸化炭素3㎥生成します

ロ× プロパン44kg(C3H8の質量)で水が4×18kg(4H2O)生成するので、プロパン1kgでは4×18/44≒1.6kgが生成されます

ハ× プロパン1㎥を完全燃焼させるために必要は理論酸素量が5㎥。空気中に酸素は21%あるので5㎥/0.21≒24㎥です

二〇 プロパンを完全燃焼させると、44kgの質量で2219MJなので、1kgでは2219/44≒50MJです。

問3

次の記述のうち標準状態のプロパンおよびn-ブタンが燃焼する時について正しいのはどれか。空気中の酸素濃度を21VOL%

プロパンの燃焼方程式 C3H8+5O2=3CO2+4H2O+2219kJ

n-ブタンの燃焼方程式 C4H10+6と2分の1×O2=4CO2+5H2O+2878kJ

イ プロパン1㎥を完全燃焼させると二酸化炭素3㎥が生成される

ロ n-ブタン1㎥を完全燃焼させるとおよそ2878kjの発熱量が得られる

ハ プロパン1kgを完全燃焼させると水4kgが生成される

二 n-ブタン1molを完全燃焼させるには理論空気量約24molが必要である

1 イ 2 イ・ロ 3 ロ・ハ 4 ハ・二 5 イ・ロ・ニ

3の正解はここ
1。
イ〇 プロパン1㎥を完全燃焼させると3㎥の二酸化炭素と4㎥の水が生成されます

ロ× n-ブタン1㎥を完全燃焼させると128kJ/㎥の発熱量が得られます。(2878kJ/22.4㎥)

ハ× プロパン44kgで水4㎥×18kgが生成されます。1kgでは、1/44×4×18≒1.6kgです

二× C4H10+6と2分の1かけるO2より、酸素は6.5mol必要なので、空気の中に酸素が21vol%あるとすると、理論空気量は6.5/0.21で約31mol必要です

問4

プロパン4.00kgを完全燃焼させるために必要な最小の空気量理論空気量は標準状態でおよそ何㎥か。空気中の酸素含有濃度は21.0vol%とする

1 10.2 2 24.2 3 44.8 4 48.5 5 91 ㎥

4の正解はここ
4。
プロパンの反応式:C3H8+5O2=3CO2+4H2O

今回は4.00kgなので4.00kg×5×22.4mol/44.が理論酸素量。
酸素は空気の0.21%(21.0VOL%)なので

4.00×5×22.4/44/0.21≒48.5㎥です

問5

次の記述のうちLPガスの主成分が完全燃焼する時について正しいのはどれか。全て理想気体。

イ ブタン1molが完全燃焼するには6.5molの酸素が必要である

ロ プロパン1mol完全燃焼すると4molの水が生成される

ハ ブタン1molとプロパン1molが完全燃焼すると7molの二酸化炭素が生成される

二 空気中の酸素含有濃度を21vol%とするとプロパン1㎥を完全燃焼させるため必要な理論空気量はおよそ18㎥である

1 イ・ロ 2 イ・ハ 3 イ・二 4 イ・ロ・ハ 5 ロ・ハ・ニ

5の正解はここ
4。
まず燃焼方程式をかきます。これがないと解けません。
プロパン C3H8+5o2=3Co2+4H2O
ブタン  C4H10+6と2分の1=4Co2+5H2O

イ〇 6と2分の1なので6.5molの酸素が必要です

ロ〇 4H2Oなので4molの水が生成されています

ハ〇 プロパン3CO2とブタン4CO2で7molの二酸化炭素が生成されています

二× 燃焼方程式より、プロパン1㎥の燃焼に酸素5㎥必要です。酸素含有濃度は21vol%なので、5/0.21≒23.8㎥。

問6

次の記述のうちLPガスの燃焼特性について正しいのはどれか

イ LPガスが不完全燃焼した場合、二酸化炭素、水のほかに一酸化炭素、水素、炭素などが生成する

ロ 完全燃焼に必要な理論酸素量(mol/mol)はプロパンよりブタンのほうが大きい

ハ LPガスの真発熱量は総発熱量に生成した水蒸気の凝縮熱を加えたものである

二 LPガスの可燃性混合気に不燃性ガスを加えて燃焼範囲を狭める場合、窒素を加える方が二酸化炭素を加えるより効果が高い

1 イ・ロ 2 イ・ハ 3 ロ・二 4 ハ・二 5 イ・ロ・ニ

6の正解はここ
1。
イ〇 不完全燃焼すると、CO2、H2OのほかにCO、H2、C(すす)などが生成されます

ロ〇 燃焼方程式より、プロパンは5mol/mol、ブタンは6.5mol/molです。飽和炭化水素は分子量が多い方が理論酸素量は大きくなります

ハ× 総発熱量-凝縮熱=真発熱量です。つまり真発熱量+凝縮熱=総発熱量です

二× 窒素をくわえるよりも二酸化炭素を加えたほうが燃焼範囲を狭められます。

問7

次の記述のうち標準状態でのプロピレン1㎥が完全燃焼した時について正しいのはどれ

イ 3kgの水が生成した

ロ 4.5㎥の酸素が消費された

ハ 3㎥の二酸化炭素が生成した

二 9kgの二酸化炭素が生成した

1 イ・ロ 2 イ・ハ 3 イ・二 4 ロ・ハ 5 ロ・二

7の正解はここ
4。
プロピレンの燃焼方程式
C3H6+4.5O2=3CO2+3H2O

イ× プロピレン1㎥の完全燃焼で3㎥生成される。水は18kg/kmolで22.4㎥なので、3㎥/22.4㎥×18≒2.4kgです

ロ〇 4.5O2が消費されています

ハ〇 3CO2なので3㎥のCO2が生成されています

二× 生成する二酸化炭素は3CO2です。CO2のモル質量は44kg/kmolですので、3㎥÷22.4㎥/kmol×44kg/kmol≒5.9kgです

問8

標準状態でエタン1㎥を完全燃焼させるために必要な理論空気量はおよそ何㎥か

1 3.5 2 9.5 3 16.7 4 23.8 5 31.0 ㎥

8の正解はここ
3。
エタンの燃焼方程式はC2H6+3.5O2=2CO2+3H2O です。
理論空気量を出すにはまず理論酸素量を見つけますので、今回は3.5㎥です。
この3.5㎥に21vol%をわると、3.5/0.21≒16.7です。

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