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9.

0℃, 1atm 상태에서 부탄(C₄H₁₀) 1mol을 완전연소시키기 위해 필요한 산소의 mol 수는?

① 2

② 4

③ 5.5

④ 6.5

핵심 해설

부탄의 완전연소식은 \(C_4H_{10} + \frac{13}{2}O_2 \rightarrow 4CO_2 + 5H_2O\)입니다. 따라서 부탄 1mol을 완전연소시키는 데 필요한 산소는 6.5mol입니다.

학습 포인트

이 문항은 탄화수소의 완전연소 반응식에서 산소 요구량을 계산하는 문제입니다. 연소계산은 가연성 가스의 환기, 폭발위험 평가, 이론공기량 산정의 기본이므로 화학량론을 정확히 적용하시는 것이 중요합니다.

선지별 해설

탄화수소 \(C_xH_y\)의 완전연소 산소량은 \(x + y/4\) mol로 계산할 수 있습니다.
부탄은 \(C_4H_{10}\)이므로 필요한 산소량은 \(4 + 10/4 = 6.5\) mol입니다.
선택지 중 6.5와 일치하는 값은 ④입니다.
따라서 정답은 ④입니다.
① [X] 2mol은 탄소 4개와 수소 10개를 모두 \(CO_2\)와 \(H_2O\)로 만드는 산소량에 크게 부족합니다.
② [X] 4mol은 탄소 4개를 \(CO_2\)로 만드는 데 필요한 산소 원자 수만 일부 반영한 값으로, 수소 연소에 필요한 산소를 포함하지 못합니다.
③ [X] 5.5mol은 부탄 \(C_4H_{10}\)의 산소 요구량 \(4+10/4\)와 일치하지 않아 부적절합니다.
④ [O] 6.5mol은 \(C_4H_{10}\)의 완전연소 산소량 \(4+10/4=6.5\)와 일치하므로 적절합니다.

암기 팁

탄화수소 \(C_xH_y\)의 완전연소 산소량은 \(x+y/4\)로 빠르게 계산하시면 좋습니다.

맞춤 꼼수

부탄 \(C_4H_{10}\)은 \(4+2.5=6.5\)라는 계산 단서를 이용하면 반응식을 길게 쓰지 않아도 산소 몰수를 판별하실 수 있습니다.

AI로 작성된 해설입니다.

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