화공기사 2022년 1회 기출 풀이(56번,57번,58번,59번,60번)

* 56번~60번

56. 압력이 1atm인 화학변화계의 체적이 2L 증가하였을 때 한 일(J)은?

 ① 202.65

 ② 2026.5

 ③ 20265

 ④ 202650

 

정답 : 1번

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구하고자 하는 일의 단위가 J 이므로,

압력단위는 Pa, 부피단위는 ㎥ 로 바꾸어서 계산해보자.

1atm = 101325Pa, 2L=0.002㎥

W=PΔV 에서,

101325*0.002 = 202.65 J

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57. 40mol% $\mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{4} \mathrm{Cl}_{2}$ 톨루엔 혼합용액이 100mol/h로 증류탑에 공급되어 아래와 같은 조성으로 분리될 때, 각 흐름의 속도(mol/h)는?

 ① D = 0.35  B = 0.64

 ② D = 64.7  B = 35.3

 ③ D = 35.3  B = 64.7

 ④ D = 0.64  B = 0.35

 

정답 : 3번

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먼저 총량가지고 밸런스를 세워보면,

100 mol/h = D + B  ...①

다음은 톨루엔 양을 가지고 밸런스를 세워보면,

100 mol/h * 0.6 = D * 0.05 + B * 0.90  ...②

두 식으로 연립방정식을 풀면,

5 = 0.05D + 0.05B  ...①

60 = 0.05D + 0.90B  ...②

55 = 0.85B

B = 64.7, D = 35.3

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58. 가스분석기를 사용하여 사염화탄소를 분석하고자 하는데 한쪽에서는 순수 질소가 유입되고 다른 쪽에서는 가스 1L 당 280mg의 $\mathrm{C} \mathrm{Cl}_{4}$를 함유하는 질소가 0.2L/min의 유속으로 혼합기에 유입되어 혼합된다. 혼합가스가 대기압 하에서 10L/min의 유량으로 가스분석기에 보내질 때 온도가 24℃로 일정하다면 혼합기 내 혼합가스의 $\mathrm{C} \mathrm{Cl}_{4}$ 농도(mg/L)는?

 (단, 혼합기의 게이지압은 8 $\mathrm{cmH}_{2} \mathrm{O}$이다.)

 ① 3.74

 ② 5.64

 ③ 7.28

 ④ 9.14

 

정답 : 2번

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스읍...맞는지 모르겠는데...

일단 min당 혼합기로 들어가는 사염화탄소를 계산해보면

1L 당 280mg 이므로, 0.2L 당 56mg 이다.

즉, 56mg/min

다음 조건으로, 가스가 흘러가면서 8cmH2O(게이지압)에서 1atm으로 압력이 감소하는데

온도가 일정하므로 PV = 일정 에서 혼합기에서의 유량을 계산해볼 수 있다.

혼합기압력 * 혼합기유량 = 대기압 * 10L/min

혼합기압력 = 80mmH2O(게이지압) = (10332+80) mmH2O = 10412 mmH2O

혼합기유량 = 10332 mmH2O * 10L/min / 10412 mmH2O = 9.92316557818 L/min

거슬러올라가서 혼합기로 들어가는 사염화탄소 양은 56mg/min 이고,

이를 혼합기 유량으로 나누어주면,

56mg/min   /   9.92316557818 L/min   =    5.64336 mg/L

맞나?

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59. 주어진 계에서 기체 분자들이 반응하여 새로운 분자가 생성되었을 때 원자백분율 조성에 대한 설명으로 옳은 것은?

 ① 그 계의 압력 변화에 따라 변화한다.

 ② 그 계의 온도 변화에 따라 변화한다.

 ③ 그 계내에서 화학 반응이 일어날 때 변화한다.

 ④ 그 계내에서 화학 반응에 관계없이 일정하다.

 

정답 : 4번

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원자 조성에 대해 물어봤는데,

원자는 기체 분자들끼리 반응했다고 어떻게 되는게 아니므로

관계없이 일정하다.

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60. 수분이 60wt%인 어묵을 500kg/h의 속도로 건조하여 수분을 20wt%로 만들 때 수분의 증발속도(kg/h)는?

 ① 200

 ② 220

 ③ 240

 ④ 250

 

정답 : 4번

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쉽게 생각하여

물먹은 어묵 100kg가 있는데

수분이 60kg고 건조어묵이 40kg다.

건조 후 수분이 20wt%이려면,

수분이 10kg (건조어묵은 40kg 그대로)면 된다.

(총 50kg 중 20%인 10kg가 수분)

물먹은 어묵 100kg 중에 수분을 50kg 씩 날려야 

목표했던 건조공정이다.

여기서 500kg/h 는 '어묵의 처리속도' 라고 보면 될듯하다.

즉, 물먹은 어묵 500kg/h 처리할 때 수분은 250kg/h 씩 날려야 한다.

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