부피가 2.4×10^5 L인 잠수함 선실에서 이산화탄소의 압력

부피가 2.4×10^5 L인 잠수함 선실에서 이산화탄소의 압력

 

 

수산화리튬 수용액은 다음 반응식과 같이 대사의 최종 산물인 이산화탄소를 흡수하기 때문에 우주선이나 잠수함 속에 있는 공기를 정화하는데 사용된다.

2LiOH(aq) + CO2(g) → Li2CO3(aq) + H2O(l)

부피가 2.4×10^5 L인 잠수함 선실에서 이산화탄소의 압력은 312 K에서 7.9×10^-3 atm이다. 무시해도 좋을만한 부피의 수산화리튬(LiOH) 용액을 선실에 넣었더니, 결과적으로 CO2의 압력이 1.2×10^-4 atm으로 감소되었다. 이 과정에 의해 몇 g의 탄산리튬(Li2CO3)이 생성되겠는가?

 

 

Aqueous lithium hydroxide solution is used to purify air in spacecrafts and submarines because it absorbs carbon dioxide, which is an end product of metabolism, according to the equation:

2LiOH(aq) + CO2(g) → Li2CO3(aq) + H2O(l)

The pressure of carbon dioxide inside the cabin of a submarine having a volume of 2.4×10^5 L is 7.9×10^-3 atm at 312 K. A solution of lithium hydroxide (LiOH) of negligible volume is introduced into the cabin. Eventually the pressure of CO2 falls to 1.2×10^-4 atm. How many grams of lithium carbonate are formed by this process?

 

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이상기체방정식

PV = nRT

( 참고 https://ywpop.tistory.com/3097 )

 

 

 

반응 전 CO2의 몰수를 계산하면,

n = PV / RT

= [(7.9×10^(-3))(2.4×10^5)] / [(0.08206)(312)]

= 74.0546 mol

 

 

 

반응 후 CO2의 몰수를 계산하면,

n = PV / RT

= [(1.2×10^(-4))(2.4×10^5)] / [(0.08206)(312)]

= 1.1249 mol

 

 

 

반응한 CO2의 몰수를 계산하면,

74.0546 mol - 1.1249 mol = 72.9297 mol = 73 mol

 

 

 

CO2 : Li2CO3 = 1 : 1 몰비(계수비)이므로,

생성된 Li2CO3의 몰수 = 73 mol

 

 

 

Li2CO3의 몰질량 = 73.89 g/mol 이므로,

73 mol × (73.89 g/mol) = 5393.97 g = 5.4×10^3 g

 

 

 

답: 5.4×10^3 g

 

 

 

 

[키워드] 2.4×10^5 L CO2 312 K 7.9×10^(-3) atm 1.2×10^(-4) atm, LiOH 기준문서, 잠수함 기준문서