N2 20%, H2 80%로 구성된 혼합 가스가 암모니아 합성 반응기에… | [화공기사 필기] 16년 3회차 기출문제 상세 페이지

εN2 = −0.4이다.
체적 변화율은 한계반응물이 완전히 전화됐을 때의 부피 변화를 처음 부피로 나눈 값이다. 반응은 N2 + 3H2 → 2NH3이고 공급 조성이 N2 20%·H2 80%(=1:4)이므로 화학량론비 1:3보다 수소가 남아돌아 N2가 한계반응물이다.
전체 1 mol 기준으로 N2 0.2 mol이 모두 반응하면 H2 0.6 mol이 소모되고 NH3 0.4 mol이 생겨, 남는 기체는 H2 0.2 + NH3 0.4 = 0.6 mol이다.
$\varepsilon_{\mathrm{N}_2}=\dfrac{0.6-1.0}{1.0}=-0.4$
기체 몰수가 줄어드는 반응이므로 부호는 반드시 음수이고, 반응 후에도 남는 H2 0.2 mol을 빠뜨리면 부피 감소를 과대평가해 −0.5가 나오게 된다.