에탄과 메탄으로 혼합된 연료가스가 산소와 질소 각각 50mol% 씩 포함된 공기로 연소 된다. 연소 후 연소가스 조성은 CO 2 25mol%, N 2 60mol%, O 2 15mol% 이었다. 이때 연료가스 중 메탄의 mol% 는?

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1[화공기사 필기] 19년 1회차

에탄과 메탄으로 혼합된 연료가스가 산소와 질소 각각 50mol% 씩 포함된 공기로 연소 된다. 연소 후 연소가스 조성은 CO₂ 25mol%, N₂ 60mol%, O₂ 15mol% 이었다. 이때 연료가스 중 메탄의 mol% 는?

25.0

33.3

50.0

66.4

해설

연소가스 물질수지를 풀면 연료 중 메탄은 33.3mol%다.
공기는 O₂와 N₂가 50:50이므로 N₂는 불활성으로 유입량과 유출량이 같아, 유입 공기의 O₂도 60mol(N₂와 동량)이고 소비된 O₂는 60-15=45mol이다.
메탄 x, 에탄 y라 하면 CO₂ 생성식  $x+2y=25$ , O₂ 소비식  $2x+3.5y=45$ 를 연립하면  $y=10,\ x=5$ 이다.
 $\dfrac{5}{5+10}\times100 = 33.3\%$

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