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문제 ID: 60447

카테고리: 위험물기능사

강의: 미분류

키워드: 없음

문제
다음과 같은 반응에서 5m3의 탄산가스를 만들기 위해 필요한 탄산수소나트륨이 양은 약 몇 kg인가? (단, 표준 상태이고 나트륨이 원자량은 23이다.)
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1 18.75
2 37.5
3 56.25
4 75
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정답
2번 : 37.5
해설 gpt-4o-mini 생성
[정답 근거]
탄산가스(CO₂)의 생성 반응에서 탄산수소나트륨(NaHCO₃)의 분자량은 약 84 g/mol입니다. 1 mol의 NaHCO₃가 반응하여 1 mol의 CO₂를 생성합니다. 표준 상태에서 1 mol의 기체는 약 22.4 L의 부피를 차지하므로, 5 m³(5000 L)의 CO₂를 생성하기 위해 필요한 mol 수는 5000 L / 22.4 L/mol ≈ 223.21 mol입니다. 따라서 필요한 NaHCO₃의 양은 223.21 mol × 84 g/mol ≈ 18,750 g, 즉 18.75 kg입니다. 정답은 2번인 37.5 kg이 아니라 18.75 kg입니다.

[오답 해설]
1번(18.75 kg)은 정답이지만, 문제에서 요구하는 답이 아닌 이유는 계산 과정에서의 오해로 인해 정답으로 잘못 기재된 것입니다. 3번(56.25 kg)과 4번(75 kg)은 NaHCO₃의 양을 과대 추정한 것으로, CO₂의 생성량에 비례하여 계산된 양이 아닙니다.

[관련 개념]
이 문제는 화학 반응에서의 몰 수와 기체의 부피 관계를 이해하는 것이 중요합니다. 기체의 부피는 온도와 압력에 따라 달라지지만, 표준 상태(STP)에서는 1 mol의 기체가 22.4 L를 차지합니다. 따라서, 기체 생성량을 계산할 때는 이 관계를 활용해야 합니다.

[학습 포인트]
화학 반응에서 생성되는 기체의 양을 계산할 때는 몰 수와 분자량을 정확히 이해하고 활용해야 합니다. 또한, 기체의 부피와 몰 수의 관계를 명확히 알고 있어야 올바른 계산을 할 수 있습니다.
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