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1[9급 지방직 화학공학일반] 19년 1회차

다음은 어떤 화력발전소에서 배출하는 배기가스 성분의 몰 조성[mol%]이다. 
질소( $\mathrm{N_2}$ ):이산화탄소( $\mathrm{CO_2}$ ):수분( $\mathrm{H_2O}$ ) = 80:10:10
이를 질량 조성으로 환산하였을 때 혼합가스 중 이산화탄소의 함량[w%]은? (단, 결과는 소수 둘째 자리에서 반올림하며, H, C, N, O의 원자량은 각각 1, 12, 14, 16이다)

13.4

14.4

15.4

16.4

해설

혼합가스 중 이산화탄소의 질량 조성은 약 15.4 w%이다.
100 mol을 기준으로 각 성분의 질량을 구한다.
 $\mathrm{N_2}: 80\times 28=2240\,\mathrm{g}$ 
 $\mathrm{CO_2}: 10\times 44=440\,\mathrm{g}$ 
 $\mathrm{H_2O}: 10\times 18=180\,\mathrm{g}$ 
전체 질량은 2860 g이므로
 $w_{\mathrm{CO_2}}=\dfrac{440}{2860}\times 100=15.38\approx 15.4\,\%$ 
13.4는 계산값 15.38보다 2만큼 작아 맞지 않는다.
14.4는 계산값보다 작아 맞지 않는다.
16.4는 계산값보다 커서 맞지 않는다. 몰 조성 10 %가 질량 조성에서는 분자량 가중으로 커진다는 점이 핵심이다.

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