프로판 가스 연소 화학양론 농도 계산

산업안전기사 2017년 기출문제 중에 프로판(C3H8) 가스가 공기 중 연소할 때 화학양론농도(Cst, Stoichiometric Concentration)를 구하는 문제를 계산하는 방법입니다. 참고로 계산에 사용되는 숫자이기 때문에 문제에 공기 중의 산소 농도를 명기해 주어야 하는데 기출에서는 21vol%라고 적혀 있습니다.

 

프로판이 연소될 때 연소 반응식은 아래와 같습니다.

 

C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l)

 

참고로, 탄화수소의 연소 반응식은 산소와 반응하여 이산화탄소와 물이 생성된다는 것을 알고 아래 링크를 참조하여 미정계수법으로 구하면 됩니다.

 

2023.11.13 - [과학] - 탄화수소의 연소 반응식 유도 방법 (미정계수법)

탄화수소의 연소 반응식 유도 방법 (미정계수법)

 

여기서 우리는 화학반응식의 계수비가 반응 몰수비이며 일정 온도와 압력에서 부피비라는 것을 알고 있기 때문에, 프로판과 산소가 1:5로 반응하게 됩니다.

 

C3H8 : O2 = 1 : 5

 

그러면 공기 중에 산소의 함량이 21vol%이므로 프로판과 산소가 1:5로 반응하기 위해서는 21/100 x 공기 농도 = 5가 되어야 합니다. 따라서 반응하는 공기의 양은 5 x 100 / 21 = 23.8이 됩니다.

 

따라서 프로판과 공기의 반응비는 C3H8 : 공기 = 1: 23.8

 

따라서 프로판의 화학양론 농도는 전체 농도인 1+23.8=24.8 중에 1이므로 1/24.8 x 100 = 4.03%, 약 4.03%가 됩니다.

 

보기에서 4.0vol%를 선택하면 정답입니다.

 

아래의 글도 함께 확인하시면 도움이 될 수 있습니다.

 

2023.11.29 - [과학] - 프로판 완전연소반응 생성되는 물의 양 구하는 방법

프로판 완전연소반응 생성되는 물의 양 구하는 방법