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1[7급 국가직 화공열역학] 25년 1회차

초기에 CH₄, H₂O, CO₂가 각각 2몰, 1몰, 1몰 존재하는 계에서  $\mathrm{3CH_4(g) + 2H_2O(g) + CO_2(g)\rightarrow 8H_2(g) + 4CO(g)}$ 의 반응이 일어난다. 반응이 일어나는 동안 각 성분의 몰분율을 반응진척도(extent of reaction,  $\varepsilon$ )를 이용하여 옳게 나타낸 것은? (단, 반응 전 초기 상태에서  $\varepsilon = 0$ 이고,  $y_i$ 는 성분  $i$ 의 기체상에서의 몰분율이다)

 $y_\mathrm{CH_4} = \frac{2+3\varepsilon}{4-6\varepsilon}$

 $y_\mathrm{H_2O} = \frac{1-2\varepsilon}{4-6\varepsilon}$

 $y_\mathrm{H_2} = \frac{4-8\varepsilon}{4+6\varepsilon}$

 $y_\mathrm{CO} = \frac{4\varepsilon}{4+6\varepsilon}$

해설

옳게 나타낸 것은  $y_\mathrm{CO} = \dfrac{4\varepsilon}{4+6\varepsilon}$ 이다.
양론계수 합은  $\nu = 8 + 4 - 3 - 2 - 1 = 6$ , 초기 총몰수는 4이므로 총몰수는  $n = 4 + 6\varepsilon$ 이다.
메테인:  $y_\mathrm{CH_4} = \dfrac{2-3\varepsilon}{4+6\varepsilon}$ 로 분자는 감소, 분모는 증가해야 한다.
수증기:  $y_\mathrm{H_2O} = \dfrac{1-2\varepsilon}{4+6\varepsilon}$ 로 분모의 부호가 틀렸다.
수소: 초기량이 0이므로  $y_\mathrm{H_2} = \dfrac{8\varepsilon}{4+6\varepsilon}$ 이다.

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