燃烧释放的二氧化碳重量为什么会超过燃料本身的重量

时间:2024-06-26 10:17:05

解答专家

苏珊·特朗博雷(Susan Trumbore)

美国加利福尼亚大学欧文分校地球系统科学系主任

含碳燃料通常以一种还原态的形式存在——也就是说,碳原子大多数都附着在氢原子上。在燃烧时,碳被氧化(与空气中的氧原子结合),生成二氧化碳。因为氧原子比氢原子重得多,所以燃烧产物比所燃烧的燃料重。

燃烧释放的二氧化碳重量为什么会超过燃料本身的重量

就拿汽油来说,辛烷是其主要成分之一。辛烷分子由8个碳原子和18个氢原子组成。1摩尔(6.02×1023个)辛烷分子的重量相当于8摩尔碳原子的重量(1摩尔碳原子重12克)加上18摩尔氢原子的重量(1摩尔氢原子重1克)。因此每摩尔辛烷分子的重量为114克(8摩尔×12克/摩尔+18摩尔×1克/摩尔)。

二氧化碳的重量为44克/摩尔(碳原子为1摩尔×12克/摩尔,氧原子为2摩尔×16克/摩尔)。如果辛烷完全燃烧生成二氧化碳,它的8个碳原子都会变成二氧化碳分子的组成部分。每个辛烷分子完全燃烧会产生8个二氧化碳分子——或者说,每摩尔辛烷分子完全燃烧将生成8摩尔二氧化碳分子。所以燃烧1摩尔辛烷会产生352克(8摩尔×44克/摩尔)二氧化碳。

这样,产生的二氧化碳与所燃烧的辛烷的重量比便为352∶114,约为3∶1。然而,汽油并非完全由辛烷组成,因而实际重量比将会有所不同。

◎译者:詹浩