화학량론. 우주왕복선의 이산화탄소 제거

화학량론. 우주왕복선의 이산화탄소 제거

 

 

Li2O와 H2O의 반응으로 우주왕복선 안에 생긴 수산화리튬은

이후 공기통에 배출된 이산화탄소를 제거하는 데 사용된다.

LiOH(s) + CO2(g) → LiHCO3(s)

초기에 LiOH 400.0 g이 존재하였고, LiHCO3 500.0 g이 생겨났다.

1) 이 반응은 공기로부터 CO2를 추가적으로 제거할 수 있는가?

2) 가능하다면, CO2를 얼마나 더 제거할 수 있는가?

 

 

After lithium hydroxide is produced aboard the space shuttle

by reaction of Li2O with H2O,

it is used to remove exhaled carbon dioxide from the air supply.

Initially 400.0 g of LiOH were present

and 500.0 g of LiHCO3 have been produced.

Can the reaction remove any additional CO2 from the air?

If so, how much?

LiOH(s) + CO2(g) → LiHCO3(s)

 

 

 

LiOH의 몰질량 = 23.95 g/mol 이므로,

400.0 g LiOH의 몰수를 계산하면,

400.0 g / (23.95 g/mol) = 16.70 mol LiOH

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7738 )

 

 

 

LiOH : LiHCO3 = 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

16.70 mol LiOH 반응하면, 16.70 mol LiHCO3 생성.

 

 

 

LiHCO3의 몰질량 = 67.96 g/mol 이므로,

16.70 mol LiHCO3의 질량을 계산하면,

16.70 mol × (67.96 g/mol) = 1135 g LiHCO3

 

 

 

즉, 400.0 g LiOH가 전부 반응하면,

1135 g LiHCO3가 생성되어야하는데,

500.0 g LiHCO3만 생성되었으므로,

공기로부터 CO2를 추가적으로 제거할 수 있다.

 

 

 

500.0 g LiHCO3의 몰수를 계산하면,

500.0 g / (67.96 g/mol) = 7.357 mol LiHCO3

 

 

 

7.357 mol LiOH가 반응했으므로,

남아있는 LiOH의 몰수를 계산하면,

16.70 mol – 7.357 mol = 9.34 mol LiOH

 

 

 

LiOH : CO2 = 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

제거할 수 있는 CO2의 몰수도 9.34 mol이고,

CO2의 몰질량 = 44.01 g/mol 이므로,

9.34 mol CO2의 질량을 계산하면,

9.34 mol × (44.01 g/mol) = 411 g CO2

 

 

300x250

 

 

답: 공기로부터 CO2를 추가적으로 제거할 수 있으며,

CO2를 411 g 더 제거할 수 있다.

 

 

---------------------------------------------------

 

 

몰수비가 아닌 “질량보전의 법칙”으로 계산하면, 즉

질량비로 계산하면,

(400.0 g LiOH) × (67.96 g LiHCO3 / 23.95 g LiOH) = 1135 g LiHCO3

 

 

LiOH 400.0 g이 전부 반응하면,

LiHCO3 1135 g이 생성되어야하는데,

LiHCO3 500.0 g만 생성되었으므로,

공기로부터 CO2를 추가적으로 제거할 수 있다.

 

 

500.0 g LiHCO3를 만드는데 소비된 LiOH의 질량을 계산하면,

(500.0 g LiHCO3) × (23.95 g LiOH / 67.96 g LiHCO3) = 176.2 g LiOH

 

 

남아있는 LiOH의 질량을 계산하면,

400.0 g – 176.2 g = 223.8 g LiOH

 

 

223.8 g LiOH로 제거할 수 있는 CO2의 질량은

(223.8 g LiOH) × (44.01 g CO2 / 23.95 g LiOH) = 411 g CO2

 

 

 

 

 

[그림] Lithium Hydroxide (LiOH) canisters.

Description: Photographic documentation showing STS-45 crewmembers changing Lithium Hydroxide (LiOH) canisters in the subdeck of the orbiter Atlantis.

[ 출처 https://nara.getarchive.net/media/s45-41-017-sts-045-sts-45-crewmembers-switch-out-lioh-canisters-a84a43 ]

 

 

 

 

How is carbon dioxide eliminated aboard a spacecraft?

Most spacecraft rely solely on removing the carbon dioxide with canisters that contain powdered lithium hydroxide. When air containing carbon dioxide (CO2) gets passed through the canister, it combines with the lithium hydroxide (LiOH) to form lithium carbonate (Li2CO3) and water (H2O).

[ 출처 https://science.howstuffworks.com/carbon-dioxide-eliminated-aboard-spacecraft.htm ]

 

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/24654 ]

우주 왕복선에 7명의 우주 비행사가 탑승했다고 가정하고, 각 비행사가 분 당 20. L의 공기를 내뿜는다면 25,000 g의 LiOH 알갱이는 깨끗한 공기를 얼마나 오랫동안 만들 수 있는가?

2LiOH + CO2 → Li2CO3 + H2O

 

 

 

[키워드] Li2O H2O 400.0 g LiOH 500.0 g LiHCO3 CO2, 우주 왕복선 이산화탄소 제거 기준문서, 우주 왕복선 기준문서, 우주선 기준문서, 우주 왕복선 이산화탄소 제거 사전, 우주 왕복선 사전, 우주선 사전, canister dic