【환경화학】 2023 국가공무원 5급(기술) 제2문

2023 국가공무원 5급(기술) 제2문^]

 

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a. 산화환원반응

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Q. 산성광산배수(acid mine drainage)는 폐광산 지역에서 발생하는 오염물질로서 주변 환경에 막대한 피해를 입힌다. 다음 물음에 답하시오.

 

Q1. 산성광산배수의 주성분은 황철광(pyrite, FeS₂)의 산화로 생성되는 황산이다. 황철광이 산화되어 발생되는 반응식을 쓰시오.

 

A1. 

○ 반응식 1. 4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂

○ (반응물) FeS₂에서 Fe의 산화수 : +2

○ (반응물) FeS₂에서 S의 산화수 : -1

○ (반응물) O₂에서 O의 산화수 : 0

○ (생성물) Fe₂O₃에서 Fe의 산화수 : +3

○ (생성물) Fe₂O₃에서 O의 산화수 : -2

○ (생성물) SO₂에서 S의 산화수 : +4

○ (생성물) SO₂에서 O의 산화수 : -2

○ 산화종 : Fe, S

○ 환원종 : O 

○ 반응식 2. pyrite oxidation : Thiobacillus 속 미생물에 의하여 호기성 조건 하에서 FeS₂가 산화됨 (ref)

○ FeS₂ + 3.5O₂ + H₂O → Fe²⁺ + 2SO₄^2- + 2H⁺

○ 반응식 3. 산성광산폐수가 흐르는 개천 바닥에서 노란색 침전물(yellowboy)을 생성하는 반응 (ref)

○ 4FeS₂ (s) + 15O₂ (g) + 14H₂O (ℓ) → 4Fe(OH)₃ (s) + 8SO₄^2- (aq) + 16H⁺ (aq)

○ Fe(OH)₃ (s) : dark orange

○ *제언 : 반응식 2, 반응식 3이 답안에 가까움 

 

Q2. 산성광산배수를 처리하기 위해 석회석(CaCO₃)을 사용한다. 산성광산배수를 석회석으로 처리하는 경우의 반응식을 쓰시오.

 

A2.

○ 2CaCO₃ + 2SO₂ + O₂ → 2CaSO₄ + 2CO₂ 

○ (반응물, 생성물) Ca의 산화수 : +2

○ (반응물, 생성물) C의 산화수 : +4 

○ (반응물) CaCO₃에서 O의 산화수 : -2 

○ (반응물) SO₂에서 S의 산화수 : +4

○ (반응물) SO₂에서 O의 산화수 : -2

○ (반응물) O₂에서 O의 산화수 : 0

○ (생성물) CaSO₄에서 S의 산화수 : +6

○ (생성물) CaSO₄에서 O의 산화수 : -2

○ (생성물) CO₂에서 O의 산화수 : -2

○ 산화종 : S

○ 환원종 : O

 

입력: 2023.07.07 01:42