2012년08월26일 18번

[수질오염개론]
Bacteria 18 g의 이론적인 COD는? (단, Bacteria의 분자식은(C₆H₇O₂N), 질소는 암모니아로 분해됨을 기준으로 함)

① 약 25.5 g
② 약 28.8 g
③ 약 32.3 g
④ 약 37.5 g

(정답률: 66%)

문제 해설

Bacteria의 분자식에서 C, H, O, N의 몰 질량을 계산하면 각각 12, 1, 16, 14 g/mol이다. 따라서 Bacteria 1 mol의 몰 질량은 43 g/mol이다.

Bacteria 18 g의 몰 수는 18 g / 43 g/mol = 약 0.42 mol이다.

Bacteria의 분자식에서 질소는 암모니아로 분해되므로, Bacteria 1 mol에 포함된 질소의 몰 수는 1 mol이다.

따라서 Bacteria 0.42 mol에 포함된 질소의 몰 수는 0.42 mol이다.

암모니아(NH₃)의 분자식에서 질소의 몰 질량은 14 g/mol이다. 따라서 Bacteria 0.42 mol에 포함된 질소의 질량은 0.42 mol x 14 g/mol = 약 5.88 g이다.

COD는 화학적 산소 요구량(Chemical Oxygen Demand)의 약어로, 유기물이 산화될 때 소비되는 산소의 양을 나타내는 지표이다. Bacteria의 분자식에서 C, H, O의 몰 비율은 각각 6:7:2이다. 따라서 Bacteria 1 mol의 COD는 다음과 같이 계산할 수 있다.

COD = (6 mol x 12 g/mol) + (7 mol x 1 g/mol) + (2 mol x 16 g/mol) = 120 g/mol

Bacteria 0.42 mol의 이론적인 COD는 0.42 mol x 120 g/mol = 약 50.4 g이다.

그러나, Bacteria 0.42 mol에 포함된 질소는 암모니아로 분해되므로, 이론적인 COD는 질소가 암모니아로 분해될 때 소비되는 산소의 양을 고려해야 한다. 암모니아(NH₃)가 산화될 때 소비되는 산소의 양은 4 mol이다. 따라서 Bacteria 0.42 mol에 포함된 질소가 암모니아로 분해될 때 소비되는 산소의 양은 0.42 mol x 4 mol = 1.68 mol이다.

따라서 Bacteria 0.42 mol의 이론적인 COD는 다음과 같이 계산할 수 있다.

COD = (6 mol x 12 g/mol) + (7 mol x 1 g/mol) + (2 mol x 16 g/mol) - (1.68 mol x 16 g/mol) = 약 25.5 g

따라서 정답은 "약 25.5 g"이다.

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