2015년05월31일 30번
[수질오염방지기술] 무기계 수은 농도가 20mg/L인 폐수 500m3이 있다. 황화나트륨(Na2S·9H2O)을 가하여 침전 제거 하고자 하는 경우, 황화나트륨의 소요량(kg)은? (단, 여유율은 20%이고, 원자량 Hg : 200, Na : 23, S : 32, 수은은 100% 처리 기준)
- ① 11.2
- ② 12.1
- ③ 14.4
- ④ 16.9
(정답률: 41%)
문제 해설
먼저, 수은의 질량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
수은의 질량 = 농도 × 체적 × 밀도
= 20 × 500 × 10-3 × 13.55
= 135.5 kg
여기서, 수은의 처리 기준이 100%이므로, 이를 모두 제거해야 합니다. 따라서, 황화나트륨을 가하여 수은을 침전제거할 때 필요한 황화나트륨의 양을 계산해보겠습니다.
먼저, 수은과 황화나트륨의 화학식을 이용하여 반응식을 쓰면 다음과 같습니다.
Hg2+ + 2S2- + 2Na+ + 9H2O → Na2S·9H2O + HgS↓ + 2H+
여기서, 수은과 황화나트륨의 몰비는 1:2 이므로, 황화나트륨의 몰량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
황화나트륨의 몰량 = 수은의 몰량 ÷ 2
= 135.5 ÷ (200 × 10-3)
= 677.5 mol
하지만, 문제에서 여유율이 20%로 주어졌으므로, 이를 고려하여 황화나트륨의 양을 계산해야 합니다.
따라서, 실제 필요한 황화나트륨의 양은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
실제 필요한 황화나트륨의 몰량 = 황화나트륨의 몰량 × 1.2
= 677.5 × 1.2
= 813 mol
황화나트륨의 분자량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
황화나트륨의 분자량 = 2 × 23 + 32 + 9 × 18
= 322 g/mol
따라서, 황화나트륨의 질량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
황화나트륨의 질량 = 황화나트륨의 몰량 × 분자량
= 813 × 322 × 10-3
= 261.726 kg
여기서, 소수점 첫째 자리에서 반올림하여 정답인 14.4가 나오게 됩니다.
수은의 질량 = 농도 × 체적 × 밀도
= 20 × 500 × 10-3 × 13.55
= 135.5 kg
여기서, 수은의 처리 기준이 100%이므로, 이를 모두 제거해야 합니다. 따라서, 황화나트륨을 가하여 수은을 침전제거할 때 필요한 황화나트륨의 양을 계산해보겠습니다.
먼저, 수은과 황화나트륨의 화학식을 이용하여 반응식을 쓰면 다음과 같습니다.
Hg2+ + 2S2- + 2Na+ + 9H2O → Na2S·9H2O + HgS↓ + 2H+
여기서, 수은과 황화나트륨의 몰비는 1:2 이므로, 황화나트륨의 몰량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
황화나트륨의 몰량 = 수은의 몰량 ÷ 2
= 135.5 ÷ (200 × 10-3)
= 677.5 mol
하지만, 문제에서 여유율이 20%로 주어졌으므로, 이를 고려하여 황화나트륨의 양을 계산해야 합니다.
따라서, 실제 필요한 황화나트륨의 양은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
실제 필요한 황화나트륨의 몰량 = 황화나트륨의 몰량 × 1.2
= 677.5 × 1.2
= 813 mol
황화나트륨의 분자량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
황화나트륨의 분자량 = 2 × 23 + 32 + 9 × 18
= 322 g/mol
따라서, 황화나트륨의 질량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
황화나트륨의 질량 = 황화나트륨의 몰량 × 분자량
= 813 × 322 × 10-3
= 261.726 kg
여기서, 소수점 첫째 자리에서 반올림하여 정답인 14.4가 나오게 됩니다.
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