本文基于回答网友类似问题:10斤煤燃烧后大概只剩1斤灰|既然物质不灭,煤燃烧完后除了少量灰渣,其余部分都去哪了?( 二 )
煤的成分是很复杂的 , 不同煤矿出产的煤热能也是不一样的 , 因此国家在衡量能源消耗时为了方便统计 , 采用的是以标准煤为单位 , 即不管哪里产的煤 , 都要折合成标准煤计算 。 1kg标准煤的热能定义为7000大卡(千卡) , 1大卡约等于4186J , 这样1kg标准煤的热能就约为29302000J 。 
煤的主要成分大致有:碳、氢、氧、氮、硫等 , 还有磷、氟、氯、砷、铍、铅、硼、镉、汞、硒、铬等 , 燃烧过程产生热量的主要是碳和氢 , 氧是助燃元素 , 氮不产生热量 , 而硫、磷、氟、氯、砷等是有害元素 。
不同地方出产的煤成分都不一样 , 因此煤燃烧后留下的灰分也就不一致 , 有的多点 , 有的少点 。 煤的燃烧也是一个复杂过程 , 但简化之 , 其化学反应过程主要遵循如下公式:
1、C+O2=(点燃)CO2↑
2、2C+O2=(高温)2CO↑(不完全燃烧时发生)
3、CO2+C=(高温)2CO↑
4、2CO+O2=(点燃)2CO2↑
5、H2O+C=(高温)CO↑+H2↑
6、2H2+O2=(点燃)H2O
从这些反应式 , 我们可以看到 , 在煤燃烧过程中 , 最大的需要就是氧 。 没有氧 , 煤是无法燃烧的 , 这一点我们从平时的生活经验中都可以看到:不管是家里生的煤炉子 , 还是工厂的锅炉 , 都需要大量的空气参与燃烧 , 这样煤才能充分燃烧释放出能量 。
而煤燃烧后主要变成了两样东西 , 一种就是所谓的灰分 , 这就是煤本身不纯洁 , 里面有一些通过燃烧不能分解挥发的东西 , 如氧化硅、氧化铝、氧化铁等;而燃烧后的主要物质就是二氧化碳 , 除此之外还有一些水蒸气、硫化物、氢氧化物等等 , 这些玩意没一样好东西 , 都是污染物 。
1kg煤燃烧后转变成其他物质总质量还是1kg吗?
可能有人会说 , 根据质量守恒定律 , 燃烧1公斤煤 , 除了10%的灰分(煤渣) , 还会变成90%的其他物质 。 这种算法是错误的 , 而且大错特错 。
根据专家以火力发电为参考 , 计算节能减排效果时的数据认为:每节省1度电 , 就相应节省了0.4kg标准煤 , 同时减少污染排放:碳粉尘为0.272kg、二氧化碳为0.997kg、二氧化硫为0.03kg、氮氧化物为0.015kg 。 
按照这个数据折算 , 1kg标准煤燃烧 , 可以产生0.68kg的碳粉尘 , 2.4925kg的二氧化碳 , 0.075kg的二氧化硫 , 0.0375kg的氮氧化物 。 这其中没有提到煤渣(灰分) , 不要错以为那个碳粉尘就是灰分 , 其实那是飘散在空气中的PM2.5污染颗粒物 。 而根据煤的品质 , 灰分有多有少 , 一般都在28%左右 。
这样我们可以得出 , 1kg煤烧出了2.953kg物质 , 近三倍 。
那么这是否就违反了质量守恒定律呢?
不是的 , 我们通过1吨标准煤燃烧后得到约2.953吨物质 , 说明1吨煤在燃烧过程中 , 有其质量1.953倍的空气(主要是氧气)参与了燃烧过程的化学反应 , 变成了其他物质(主要是二氧化碳)排到了大气中 。 
至于1吨标准煤可以产生29302000000J的能量 , 只相当0.00000000033吨 , 也就是约0.0003g(克)质量转换的能量 , 因此 , 在质量守恒的计算里实在可以忽略不计 。
因此 , 所谓10斤煤燃烧后 , 并非只有1斤灰 , 也并非只有9斤其他物质 , 而是通过化学反应 , 大量空气参与 , 得到了29.53斤的物质 , 其中主要成分是二氧化碳 , 而灰分则有2.8斤 。 由此可见 , 用煤燃烧作为能源的污染是非常严重的 , 是当前地球形成温室气体的主要来源 。
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