2010년03월07일 23번
[폐기물 처리 기술] 글리신(C2H5O2N) 2M이 혐기성소화에 의해 완전분해될 때 생성 가능한 이론적인 메탄 가스량은? (단, 표준상태 기준, 분해 최종산물은 CH4, CO2, NH3)
- ① 33.6L
- ② 40.4L
- ③ 48.4L
- ④ 52.4L
(정답률: 알수없음)
문제 해설
글리신의 분자식은 C2H5O2N이며, 이것이 혐기성소화에 의해 분해될 때 생성되는 최종산물은 CH4, CO2, NH3이다. 이 중에서 메탄(CH4)은 혐기성소화 과정에서 생성되는 가스 중 하나이다.
글리신 1몰이 혐기성소화에 의해 분해될 때 생성되는 메탄 가스의 몰수는 1몰이다. 따라서, 글리신 2M이 혐기성소화에 의해 분해될 때 생성되는 메탄 가스의 몰수는 2몰이다.
메탄 가스의 분자량은 16g/mol이다. 따라서, 2몰의 메탄 가스는 32g의 질량을 가진다.
이상적인 기체 법칙에 따르면, 1mol의 기체가 차지하는 부피는 22.4L이다. 따라서, 2mol의 메탄 가스가 차지하는 부피는 44.8L이다.
하지만, 이론적인 계산에서는 모든 생성물이 완전히 분해되어 생성되는 것으로 가정되기 때문에, 생성된 CO2와 NH3도 고려해야 한다.
CO2와 NH3의 분자량은 각각 44g/mol과 17g/mol이다. 따라서, CO2 1몰과 NH3 1몰이 생성될 때 생성되는 질량은 각각 44g과 17g이다.
글리신 2M이 분해될 때 생성되는 CO2와 NH3의 몰수는 각각 2몰이다. 따라서, 생성되는 CO2와 NH3의 질량은 각각 88g과 34g이다.
따라서, 생성된 메탄 가스의 질량은 32g이고, 생성된 CO2와 NH3의 질량은 각각 88g과 34g이다. 이들의 총 질량은 154g이다.
이제 이들의 질량을 기반으로 이상적인 기체 법칙을 적용하여 생성된 가스의 부피를 계산할 수 있다.
154g의 가스가 차지하는 부피는 다음과 같다.
(154g) / (44g/mol) x (22.4L/mol) = 77.6L
따라서, 글리신 2M이 혐기성소화에 의해 완전분해될 때 생성되는 이론적인 메탄 가스량은 32g의 질량을 가지며, 이는 이상적인 기체 법칙에 따라 44.8L의 부피를 차지한다. 그러나, 생성된 CO2와 NH3도 고려해야 하므로, 최종적으로 생성된 가스의 부피는 77.6L이 된다. 따라서, 정답은 "33.6L"이 아니라 "77.6L"이다.
글리신 1몰이 혐기성소화에 의해 분해될 때 생성되는 메탄 가스의 몰수는 1몰이다. 따라서, 글리신 2M이 혐기성소화에 의해 분해될 때 생성되는 메탄 가스의 몰수는 2몰이다.
메탄 가스의 분자량은 16g/mol이다. 따라서, 2몰의 메탄 가스는 32g의 질량을 가진다.
이상적인 기체 법칙에 따르면, 1mol의 기체가 차지하는 부피는 22.4L이다. 따라서, 2mol의 메탄 가스가 차지하는 부피는 44.8L이다.
하지만, 이론적인 계산에서는 모든 생성물이 완전히 분해되어 생성되는 것으로 가정되기 때문에, 생성된 CO2와 NH3도 고려해야 한다.
CO2와 NH3의 분자량은 각각 44g/mol과 17g/mol이다. 따라서, CO2 1몰과 NH3 1몰이 생성될 때 생성되는 질량은 각각 44g과 17g이다.
글리신 2M이 분해될 때 생성되는 CO2와 NH3의 몰수는 각각 2몰이다. 따라서, 생성되는 CO2와 NH3의 질량은 각각 88g과 34g이다.
따라서, 생성된 메탄 가스의 질량은 32g이고, 생성된 CO2와 NH3의 질량은 각각 88g과 34g이다. 이들의 총 질량은 154g이다.
이제 이들의 질량을 기반으로 이상적인 기체 법칙을 적용하여 생성된 가스의 부피를 계산할 수 있다.
154g의 가스가 차지하는 부피는 다음과 같다.
(154g) / (44g/mol) x (22.4L/mol) = 77.6L
따라서, 글리신 2M이 혐기성소화에 의해 완전분해될 때 생성되는 이론적인 메탄 가스량은 32g의 질량을 가지며, 이는 이상적인 기체 법칙에 따라 44.8L의 부피를 차지한다. 그러나, 생성된 CO2와 NH3도 고려해야 하므로, 최종적으로 생성된 가스의 부피는 77.6L이 된다. 따라서, 정답은 "33.6L"이 아니라 "77.6L"이다.
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