硫黄16kgを完全燃焼させるときに必要な理論空気量の値に最も近いものは次のうちどれか。
なお、硫黄が完全燃焼して二酸化硫黄になる反応式は次のとおりである。
また、気体の体積は、標準状態(０℃、101.325kPa)の体積とする。
Ｓ ＋ Ｏ₂ →ＳＯ₂
正答3
解説
正解は3です。
硫黄の燃焼に必要な理論空気量を、反応式から求める計算問題です。
【計算】
硫黄の原子量は32なので、硫黄16kgは16÷32＝0.5kmolです。
反応式より、硫黄1kmolは酸素1kmolと反応して二酸化硫黄1kmolになります。
必要な酸素は0.5kmolで、標準状態の体積は0.5×22.4＝11.2m³です。
空気中の酸素は体積で21％なので、理論空気量は11.2÷0.21≒53.3m³です。
【選択肢別解説】
1：× 22.4m³は、硫黄32kgの燃焼に必要な酸素量に当たる値で、空気量ではありません。
2：× 35.6m³は、計算値と一致しません。
3：○ 計算値の53.3m³と一致します。
4：× 106.7m³は、正しい値の2倍です。
5：× 213.3m³は、正しい値の4倍です。
【ポイント】
理論空気量は「理論酸素量÷0.21」で求めます。
標準状態では、気体1kmolの体積が22.4m³であることを使います。