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燃燒釋放的二氧化碳重量為什麼會超過燃料本身的重量?

含碳燃料通常以一種還原態的形式存在——也就是說, 碳原子大多數都附著在氫原子上。 在燃燒時, 碳被氧化(與空氣中的氧原子結合), 生成二氧化碳。 因為氧原子比氫原子重得多, 所以燃燒產物比所燃燒的燃料重。 就拿汽油來說, 辛烷是其主要成分之一。

辛烷分子由8個碳原子和18個氫原子組成。 1摩爾(6.02×1023個)辛烷分子的重量相當於8摩爾碳原子的重量(1摩爾碳原子重12克)加上18摩爾氫原子的重量(1摩爾氫原子重1克)。 因此每摩爾辛烷分子的重量為114克(8摩爾×12克/摩爾+18摩爾×1克/摩爾)。 二氧化碳的重量為44克/摩爾(碳原子為1摩爾×12克/摩爾, 氧原子為2摩爾×16克/摩爾)。 如果辛烷完全燃燒生成二氧化碳, 它的8個碳原子都會變成二氧化碳分子的組成部分。 每個辛烷分子完全燃燒會產生8個二氧化碳分子——或者說, 每摩爾辛烷分子完全燃燒將生成8摩爾二氧化碳分子。 所以燃燒1摩爾辛烷會產生352克(8摩爾×44克/摩爾)二氧化碳。

這樣, 產生的二氧化碳與所燃燒的辛烷的重量比便為352∶114, 約為3∶1。 然而, 汽油並非完全由辛烷組成, 因而實際重量比將會有所不同。

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