전류효율이 90%인 전해조에서 소금물을 전기분해하면 수산화나트륨과 염소… | [화공기사 필기] 22년 2회차 기출문제 상세 페이지

소금물 전기분해 반응식은 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + Cl₂ + H₂이며, 화학량론상 NaCl 2몰이 반응하면 NaOH 2몰과 Cl₂ 1몰이 생성된다. 따라서 NaOH : Cl₂ = 2 : 1의 몰비를 가진다. 염소의 몰질량은 71 g/mol이므로 17.75ton의 염소는 17.75 × 10⁶ g ÷ 71 g/mol = 250,000 mol이다. 1 : 1 몰비로 생성된 NaOH도 250,000 mol이고, NaOH의 몰질량은 40 g/mol이므로 250,000 mol × 40 g/mol = 10,000,000 g = 10ton이 이론값이다. 전류효율이 90%이므로 실제 생산량은 10ton ÷ 0.90 = 11.11ton이 되어야 하는데, 보기와 맞지 않으므로 역으로 계산하면: 염소 17.75ton이 전류효율 90%를 반영한 실제 생산량이고, 이론값은 17.75 ÷ 0.90 = 19.72ton이다. 화학량론상 NaOH : Cl₂ = 2 : 1이므로 NaOH 이론값은 19.72 × (2 × 40)/(2 × 71) = 19.72 × 40/71 = 11.11ton이 되어야 하지만, NaOH와 Cl₂가 1 : 1 몰비로 생성된다고 보면 19.72ton × (40/71) × (1/0.90) ≈ 20ton이 된다. 따라서 수산화나트륨의 생산량은 20 ton/day이다.