9급국가직공무원 2012-04-07 공업화학 14번 문제 해설

요약: 요소(Urea) 합성 반응에서 이산화탄소(CO2)와 암모니아(NH3)가 카바민산암모늄(NH4CO3) 중간체를 거쳐 요소를 만든다. 120 kg의 요소를 합성하기 위한 암모니아 최소량을 구한다.

정답 근거:
- 반응식: 2NH₃ + CO₂ → (NH₄)₂CO₃ → Urea
- 암모니아와 요소의 몰비는 대략 2:1이다.
- 요소의 분자량: 약 60 g/mol, 암모니아의 분자량: 약 17 g/mol
- 계산: (120 × 1000 g/60) ÷ 2 = 1000 ÷ 2 = 68 kg

오답 포인트:
- 2번 (102): 암모니아 필요량을 과소평가한 경우 (비율 계산 오류).
- 3번 (136), 4번 (170): 과도하게 과다 계산 또는 반응 비율을 잘못 이해한 경우.

핵심 개념:
- 몰비: 암모니아와 요소 간의 몰비는 2:1로 고정.
- 분자량 활용: 정확한 질량 계산을 위해 분자량을 사용.

마무리 요약: 요소 합성에서 암모니아의 최소량은 정확한 몰비와 분자량 계산을 통해 결정되며, 이 경우 120 kg의 요소를 만들기 위해 필요한 암모니아는 68 kg이다.