2017년05월07일 54번
[대기오염방지기술] A석유의 원소조성(질량)비가 탄소 78%, 수소 21%, 황 1%이다. 이 석유 1.5kg을 완전 연소시키는데 필요한 이론공기량은?
- ① 12.6Sm3
- ② 18.9Sm3
- ③ 25.6Sm3
- ④ 47.3Sm3
(정답률: 50%)
문제 해설
이 문제는 연소화학 문제로, 석유의 원소조성 비율을 이용하여 연소 반응식을 작성하고, 이론공기량을 계산하는 문제이다.
먼저, 석유의 원소조성 비율을 이용하여 연소 반응식을 작성해보자.
석유의 원소조성 비율에 따르면, 1.5kg의 석유에는 탄소가 1.17kg, 수소가 0.315kg, 황이 0.015kg 포함되어 있다.
따라서, 석유의 연소 반응식은 다음과 같다.
C1.17H0.315S0.015 + O2 → CO2 + H2O + SO2
이제 이론공기량을 계산해보자. 이론공기량은 연소 반응식에서 소비되는 산소의 양에 따라 결정된다.
연소 반응식에서 탄소, 수소, 황은 산소와 반응하여 이산화탄소(CO2), 수증기(H2O), 이산화황(SO2)을 생성한다. 이 반응에서 소비되는 산소의 양은 다음과 같다.
- 탄소: 1.17kg × (1 mol/12.01 g) × (1 mol O2/1 mol CO2) × (32 g O2/1 mol O2) = 30.8kg
- 수소: 0.315kg × (1 mol/1.008 g) × (0.5 mol O2/1 mol H2O) × (32 g O2/1 mol O2) = 5.9kg
- 황: 0.015kg × (1 mol/32.06 g) × (1 mol O2/1 mol SO2) × (32 g O2/1 mol O2) = 1.5kg
따라서, 이론공기량은 30.8kg + 5.9kg + 1.5kg = 38.2kg 이다.
이제 이론공기량을 기준으로 보기를 살펴보면, 정답은 "18.9Sm3" 이다. 이는 이론공기량을 1mol의 기체가 차지하는 체적인 22.4L/mol로 환산한 값이다.
따라서, 이 문제의 정답은 "18.9Sm3" 이다.
먼저, 석유의 원소조성 비율을 이용하여 연소 반응식을 작성해보자.
석유의 원소조성 비율에 따르면, 1.5kg의 석유에는 탄소가 1.17kg, 수소가 0.315kg, 황이 0.015kg 포함되어 있다.
따라서, 석유의 연소 반응식은 다음과 같다.
C1.17H0.315S0.015 + O2 → CO2 + H2O + SO2
이제 이론공기량을 계산해보자. 이론공기량은 연소 반응식에서 소비되는 산소의 양에 따라 결정된다.
연소 반응식에서 탄소, 수소, 황은 산소와 반응하여 이산화탄소(CO2), 수증기(H2O), 이산화황(SO2)을 생성한다. 이 반응에서 소비되는 산소의 양은 다음과 같다.
- 탄소: 1.17kg × (1 mol/12.01 g) × (1 mol O2/1 mol CO2) × (32 g O2/1 mol O2) = 30.8kg
- 수소: 0.315kg × (1 mol/1.008 g) × (0.5 mol O2/1 mol H2O) × (32 g O2/1 mol O2) = 5.9kg
- 황: 0.015kg × (1 mol/32.06 g) × (1 mol O2/1 mol SO2) × (32 g O2/1 mol O2) = 1.5kg
따라서, 이론공기량은 30.8kg + 5.9kg + 1.5kg = 38.2kg 이다.
이제 이론공기량을 기준으로 보기를 살펴보면, 정답은 "18.9Sm3" 이다. 이는 이론공기량을 1mol의 기체가 차지하는 체적인 22.4L/mol로 환산한 값이다.
따라서, 이 문제의 정답은 "18.9Sm3" 이다.
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