해설 보기
정답염소화학종의 살균력 크기는 HOCl > OCl- > 클로라민 순이라는 설명입니다.
핵심 개념
먹는물 염소소독 - 유리잔류염소의 pH별 화학종과 살균력 순서
염소를 물에 주입하면 Cl2 + H2O → HOCl + H+ + Cl- 로 가수분해되고, HOCl은 다시 HOCl ⇌ H+ + OCl- 로 해리합니다. 분자상 염소(Cl2)는 pH가 매우 낮은 산성 영역(대략 pH 4 이하)에서만 남아 있고, pH 5~7에서는 HOCl이, pH 8 이상에서는 OCl-가 우세합니다. 살균력은 전기적으로 중성이라 세포막 투과가 쉬운 HOCl이 가장 강해 HOCl > OCl- > 클로라민 순입니다. 암모니아가 있으면 결합잔류염소인 클로라민이 생기는데, 모노클로라민은 pH 7 이상, 다이클로라민은 pH 5 부근, 트라이클로라민(NCl3)은 pH 4.4 이하의 강산성에서 주로 생성된다는 점을 함께 기억해야 합니다.
선지별 해설
①분자상 염소 Cl2는 pH가 낮을수록 가수분해가 억제되어 남는 화학종으로, 대략 pH 4 이하의 강산성 영역에서만 존재합니다. pH 4 '이상'에서만 존재한다는 서술은 방향이 정반대입니다.
②HOCl은 전하를 띠지 않아 세균 세포막을 쉽게 통과하므로 살균력이 가장 크고, 음이온인 OCl-는 그보다 약하며, 결합잔류염소인 클로라민은 지속성은 좋지만 살균력은 가장 약합니다. 따라서 HOCl > OCl- > 클로라민 순서가 맞습니다.
③트라이클로라민(NCl3)은 pH 4.4 이하의 강산성 조건에서 주로 생성됩니다. pH 8.5 이상의 알칼리 영역에서는 오히려 모노클로라민(NH2Cl)이 우세하므로 틀린 설명입니다.
④일단 사멸된 세균이 잔류염소 감소 후 다시 증식하는 현상은 후증식(after-growth) 또는 세균 재증식 현상입니다. 부영양화는 질소·인 등 영양염류 유입으로 수역의 조류가 과잉 번식하는 현상이므로 용어가 잘못되었습니다.
해설 보기
정답CH4 : NO = 1 : 4 이므로 NO 2몰에는 CH4 0.5몰이 필요합니다.
핵심 개념
선택적 촉매환원(SCR)에서 메탄을 환원제로 쓸 때의 화학양론 계산
질소산화물 제어의 대표 기술인 촉매환원법은 환원제를 주입해 NO를 무해한 N2로 바꾸는 방법입니다. 환원제로는 NH3가 가장 널리 쓰이지만 CH4, CO, H2 등 탄화수소도 사용됩니다. 메탄을 환원제로 쓸 때의 반응식은 CH4 + 4NO → 2N2 + CO2 + 2H2O 로, 탄소·수소·산소·질소 원자수가 모두 균형을 이룹니다(C 1개, H 4개, O 4개, N 4개). 즉 CH4 1몰이 NO 4몰을 환원시키므로, 환원제 소요량은 제거해야 할 NO 몰수의 1/4이 됩니다. 이런 계산 문제는 반응식을 정확히 균형 맞추는 것이 전부이므로 원자수 대조를 반드시 해 보아야 합니다.