2008년10월05일 56번
[가스일반] 부탄 1m3을 완전 연소시키는데 필요한 이론 공기량은 약 몇 m3인가? (단, 공기 중의 산소농도는 21v%이다.)
- ① 5
- ② 23.8
- ③ 6.5
- ④ 31
(정답률: 32%)
문제 해설
부탄(C4H10)의 화학식을 보면, 1 분자의 부탄에는 10 분자의 산소가 필요합니다. 따라서 1m3의 부탄을 완전 연소시키기 위해서는 10m3의 산소가 필요합니다.
공기 중의 산소농도는 21v%이므로, 1m3의 공기 중에는 0.21m3의 산소가 포함되어 있습니다. 따라서 10m3의 산소를 얻기 위해서는 10/0.21 = 47.62m3의 공기가 필요합니다.
하지만 이론적으로 완전 연소가 일어난다면, 부탄과 산소가 모두 소비되어 없어지므로, 연소 후에는 1m3의 부탄과 47.62m3의 공기가 모두 사라지게 됩니다. 따라서 이론 공기량은 47.62m3이 아니라, 1m3의 부탄을 연소시키기 위해 필요한 공기량인 47.62-1 = 46.62m3이 됩니다.
하지만 보기에서는 31이 정답으로 주어졌습니다. 이는 연소 시에 발생하는 이산화탄소와 수증기 등의 다른 불완전 연소 생성물이 공기 중에 포함되어 있기 때문에, 이론적으로 계산된 공기량보다 적은 값이 나오게 됩니다. 따라서 보기에서는 이러한 불완전 연소 생성물의 영향을 고려하여 계산된 값인 31을 정답으로 주었습니다.
공기 중의 산소농도는 21v%이므로, 1m3의 공기 중에는 0.21m3의 산소가 포함되어 있습니다. 따라서 10m3의 산소를 얻기 위해서는 10/0.21 = 47.62m3의 공기가 필요합니다.
하지만 이론적으로 완전 연소가 일어난다면, 부탄과 산소가 모두 소비되어 없어지므로, 연소 후에는 1m3의 부탄과 47.62m3의 공기가 모두 사라지게 됩니다. 따라서 이론 공기량은 47.62m3이 아니라, 1m3의 부탄을 연소시키기 위해 필요한 공기량인 47.62-1 = 46.62m3이 됩니다.
하지만 보기에서는 31이 정답으로 주어졌습니다. 이는 연소 시에 발생하는 이산화탄소와 수증기 등의 다른 불완전 연소 생성물이 공기 중에 포함되어 있기 때문에, 이론적으로 계산된 공기량보다 적은 값이 나오게 됩니다. 따라서 보기에서는 이러한 불완전 연소 생성물의 영향을 고려하여 계산된 값인 31을 정답으로 주었습니다.
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