石炭火力発電所が1日を通して定格出力600MWで運転されるとき、燃料として使用される石炭消費量が150t/h、石炭発熱量が34300 kJ/kgで一定の場合、次の(a)及び(b)の問に答えよ。
ただし、石炭の化学成分は重量比で炭素が70%、水素が5%、残りの灰分等は燃焼に影響しないものと仮定し、原子量は炭素12、酸素16、水素1とする。燃焼反応は次のとおりである。
\[ C + O_2 \to CO_2 \]
\[ 2H_2 + O_2 \to 2H_2O \]
1日に発生する二酸化炭素の重量の値 [t]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
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要点
正解は(4)。石炭中の炭素量から二酸化炭素量を質量比 \(44/12\) で換算します。1日の石炭消費量と炭素割合を先に出すことが要点です。
詳細解説
この問題では、1日の石炭消費量から炭素量を求め、反応式 \(C+O_2\to CO_2\) の質量比でCO2量へ換算します。
1日の石炭消費量は \(150 \times 24 = 3600 \, \mathrm{t}\)。
炭素の割合は 70% なので、炭素量は \(3600 \times 0.7 = 2520 \, \mathrm{t}\)。
\(C + O_2 \to CO_2\) の反応式より、炭素12gから二酸化炭素44gが生成されます（質量比 \(44/12\)）。
発生するCO2の重量は：
\[ 2520 \times \dfrac{44}{12} = 2520 \times \dfrac{11}{3} = 840 \times 11 = 9240 \, \mathrm{t} \]
指数表記で \(9.2 \times 10^3 \, \mathrm{t}\) となります。
