2010년07월25일 2번

[수질오염개론]
미생물 세포를 C₅H₇O₂N 이라고 하면 세포 3kg당의 이론적인 공기 소모량은? (단, 완전산화 기준이며 분해 최종산물은 CO₂, H₂O, NH₃, 공기중 산소는 23%(W/W)로 가정한다.)

① 약 16.5 kg air
② 약 17.5 kg air
③ 약 18.5 kg air
④ 약 19.5 kg air

(정답률: 71%)

문제 해설

C₅H₇O₂N을 완전 연소시키면 다음과 같은 반응식이 나온다.

C₅H₇O₂N + 5O₂ → 5CO₂ + 4H₂O + N₂

몰질량을 계산하면 다음과 같다.

C₅H₇O₂N: 113 g/mol
O₂: 32 g/mol
CO₂: 44 g/mol
H₂O: 18 g/mol
N₂: 28 g/mol

따라서, C₅H₇O₂N 1 mol을 연소시키면 5 mol의 O₂가 필요하며, 5 mol의 CO₂, 4 mol의 H₂O, 그리고 N₂가 생성된다.

세포 1개의 몰질량은 113 g/mol이므로, 3 kg(3000 g)의 세포는 3000/113 mol이다. 따라서, 이 세포를 연소시키기 위해서는 5/1의 비율로 O₂가 필요하다.

3000/113 × 5 × 32/23 = 18521.6 g = 약 18.5 kg air

따라서, 이론적으로 세포 3kg을 연소시키기 위해서는 약 18.5 kg의 공기가 필요하다.

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