2012년05월20일 8번

[수질오염개론]
미생물 세포를 C₅H₇O₂N 이라고 하면 세포 5kg당의 이론적인 공기소모량은? (단, 완전산화 기준이며 분해 최종산물은 CO₂, H₂O, NH₃, 공기 중 산소는 23%(W/W)로 가정한다.)

① 약 27kg air
② 약 31kg air
③ 약 42kg air
④ 약 48kg air

(정답률: 82%)

문제 해설

C₅H₇O₂N을 완전 연소시키면 다음과 같은 반응식이 나타난다.

C₅H₇O₂N + 5O₂ → 5CO₂ + 4H₂O + N₂

몰질량을 계산하면 C₅H₇O₂N의 몰질량은 약 113g/mol이다. 따라서 5kg의 미생물 세포는 몰질량으로 환산하면 약 44.2 몰이다.

반응식에서 보듯이 C₅H₇O₂N 1 몰당 O₂ 5 몰이 필요하므로, 44.2 몰의 C₅H₇O₂N을 연소시키기 위해서는 221 몰의 O₂가 필요하다.

공기는 대략적으로 23%(W/W)의 산소를 포함하므로, 221 몰의 O₂를 공급하기 위해서는 다음과 같은 계산이 필요하다.

221 mol O₂ × (1 mol O₂ / 0.23 mol O₂ in air) = 961 mol air

따라서, 5kg의 미생물 세포를 완전 연소시키기 위해서는 약 961 몰의 공기가 필요하며, 이는 대략적으로 31kg air에 해당한다. 따라서 정답은 "약 31kg air"이다.

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