HNO3 14.5%, H2SO4 50.5%, HNOSO4 12.5%, … | [화공기사 필기] 18년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 18년 3회차

HNO₃ 14.5%, H₂SO₄ 50.5%, HNOSO₄ 12.5%, H₂O 20.0%, nitrobody 2.5% 의 조성을 가지는 혼산을 사용하여 toluene 으로부터 mononitrotoluene 을 제조하려고 한다. 이 때 1700kg 의 toluene 을 12000kg 의 혼산으로 니트로화했다면 DVS(dehydrating value of sulfuric acid)는?

1.87

2.21

3.04

3.52

해설

혼산에 의한 톨루엔 모노니트로화에서 DVS(황산의 탈수능력)는 약 2.21이다.
DVS는 혼산 중 황산량을 물의 총량(초기 물 + 반응으로 생성된 물)으로 나눈 값이다.
 $DVS = \dfrac{m_{H_2SO_4}}{m_{H_2O,initial} + m_{H_2O,formed}}$ 
혼산 12,000kg 중 황산은  $12{,}000\times0.505 = 6060\ \mathrm{kg}$ , 초기 물은  $12{,}000\times0.20 = 2400\ \mathrm{kg}$ 이다.
톨루엔(분자량 92) 1700kg이 전량 반응하면  $1700/92 \approx 18.48\ \mathrm{kmol}$ 의 HNO₃가 소모되고, 같은 몰수의 물이 생성되어  $18.48\times18 \approx 332.6\ \mathrm{kg}$ 의 물이 추가된다.
따라서  $DVS = \dfrac{6060}{2400+332.6} \approx 2.21$ 이다.

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