[해설]

증기비중은 해당 물질의 분자량을 공기의 평균분자량(28.84)으로 나눈 값이므로 물질마다 분자량만 대입하면 된다.

$\mathrm{CS_2}:\ \dfrac{76}{28.84}=2.64,\quad \mathrm{CH_3CHO}:\ \dfrac{44}{28.84}=1.53,\quad \mathrm{C_6H_6}:\ \dfrac{78}{28.84}=2.71$

증기비중이 1보다 크면 공기보다 무거워 낮은 곳에 체류하므로, 세 물질 모두 바닥 쪽 환기에 유의해야 하는 위험물임을 알 수 있다.

[해설]

보기 중 인화점이 21℃ 이상 70℃ 미만이면서 수용성인 조건을 모두 만족하는 것은 아세트산과 포름산이다.

메틸알코올은 인화점이 약 11℃로 범위에 못 미칠 뿐 아니라 석유류가 아닌 알코올류로 별도 분류되고, 글리세린(약 160℃)과 나이트로벤젠(약 88℃, 비수용성)은 제3석유류라 조건에서 벗어난다.

아세트산(초산)과 포름산(의산)은 각각 인화점이 약 40℃, 69℃인 제2석유류 수용성으로 조건에 부합한다.

[해설]

크실렌($\mathrm{C_6H_4(CH_3)_2}$)은 벤젠 고리에 붙은 두 메틸기의 상대적 위치에 따라 세 가지 이성질체로 나뉜다.

메틸기가 1,2번 위치이면 오르토(o-), 1,3번 위치이면 메타(m-), 1,4번 위치이면 파라(p-) 크실렌으로 명명한다.

이 오르토·메타·파라 명명법은 이치환 벤젠 유도체 전반에 공통으로 적용되는 규칙이다.

[해설]

네 물질의 인화점을 비교하면 이황화탄소(약 -30℃)가 가장 낮고 글리세린(약 160℃)이 가장 높다.

초산에틸은 약 -4℃, 클로로벤젠은 약 27℃로 이황화탄소와 글리세린 사이에 위치하며, 인화점이 낮을수록 상온에서 인화 위험이 크다.

따라서 순서는 이황화탄소-초산에틸-클로로벤젠-글리세린이 되며, 특수인화물인 이황화탄소의 위험도가 가장 높다는 점이 채점 포인트다.

[해설]

담황색 결정, 분자량 227, 폭약의 원료이며 물에 녹지 않고 알코올·벤젠·아세톤에 녹는 위험물은 트리나이트로톨루엔(TNT)이다.

화학식은 $\mathrm{C_6H_2CH_3(NO_2)_3}$이며 제5류 위험물 나이트로화합물로, 지정수량은 제1종 10kg, 제2종 100kg이다.

제조 시에는 원료인 톨루엔을 질산과 황산의 혼합액으로 나이트로화 반응시켜 나이트로기 3개를 도입한다.

[해설]

각 물질의 관능기를 확인하면 시성식을 바로 쓸 수 있다.

아세톤은 케톤기의 $\mathrm{CH_3COCH_3}$, 의산(포름산)은 카복실기의 $\mathrm{HCOOH}$, 초산에틸은 에스터기의 $\mathrm{CH_3COOC_2H_5}$, 아닐린은 아민기의 $\mathrm{C_6H_5NH_2}$이다.

트리나이트로페놀(피크르산)은 페놀에 나이트로기 3개가 붙은 $\mathrm{C_6H_2OH(NO_2)_3}$로, 하이드록시기(OH)를 빠뜨리지 않는 것이 채점 포인트다.

[해설]

분자량 34, 표백·살균작용을 하며 일정 농도(36wt%) 이상만 위험물로 취급하는 물질은 과산화수소이며 시성식은 $\mathrm{H_2O_2}$이다.

분해반응식은 $2\mathrm{H_2O_2} \rightarrow 2\mathrm{H_2O} + \mathrm{O_2}$로, 물과 산소로 나뉘며 이때 발생하는 산소가 조연성 가스로 작용해 주위 가연물의 연소를 돕는다.

제6류 위험물은 자체가 불연성 산화성 액체라 제조소 게시판에 표시할 주의사항이 규정되어 있지 않다(운반용기 외부의 '가연물 접촉주의' 표시와 혼동하지 않아야 한다).

[해설]

옳은 설명은 ①(등유·경유)와 ⑤(도료류 예외 규정)이며, 나머지 보기는 다른 석유류의 정의이거나 수치가 잘못되었다.

제2석유류는 위험물안전관리법 시행령 별표1 비고에 따라 인화점 21℃ 이상 70℃ 미만인 것을 말하므로, ③(70~200℃)은 제3석유류, ④(200~250℃)는 제4석유류에 해당해 오답이며 ②의 중유·클레오소트유도 제3석유류다.

⑤의 가연성 액체량 40중량% 이하·인화점 40℃ 이상·연소점 60℃ 이상인 도료류를 제외하는 예외 규정을 함께 기억해야 한다.

[해설]

분자량 78, 수소첨가 시 시클로헥산이 되는 위험물은 벤젠이며 화학식은 $\mathrm{C_6H_6}$이다.

제4류 제1석유류 비수용성으로 위험등급 II이며, 지정수량 이상 운반 시에는 위험물안전카드를 휴대해야 한다.

반면 장거리 운송 시 운전자를 2명 이상 두어야 하는 규정은 제4류 위험물 중 특수인화물을 제외한 것에는 적용되지 않으므로, 제1석유류인 벤젠은 운전자를 2명으로 하지 않아도 된다.

[해설]

보기 중 다이에틸에터의 연소범위가 1.9~48%로 가장 넓어 위험도가 가장 크다.

위험도 H는 연소범위 상한(U)과 하한(L)의 차를 하한으로 나눈 값으로 구한다.

$H=\dfrac{U-L}{L}=\dfrac{48-1.9}{1.9}=24.26$

연소범위가 넓고 하한이 낮을수록 위험도가 커지며, 이는 다이에틸에터가 특수인화물로 분류되는 이유와도 연결된다.

[해설]

갈색병에 보관하며 단백질과 반응해 노랗게 변하는 크산토프로테인 반응을 보이는 제6류 위험물은 질산이다.

질산의 지정수량은 300kg, 위험등급은 I등급이며, 비중이 1.49 이상인 것만 위험물로 분류한다.

빛에 의해 분해될 때는 $4\mathrm{HNO_3} \rightarrow 4\mathrm{NO_2} + 2\mathrm{H_2O} + \mathrm{O_2}$로 반응하며, 이때 생성되는 이산화질소($\mathrm{NO_2}$)가 갈색을 띠므로 직사광선을 피해 갈색병에 보관한다.

[해설]

옳은 설명은 ①(무기화합물), ③(산화체), ⑤(고체)이다.

제1류 위험물은 자신은 불연성이면서 다른 물질의 연소를 돕는 산화성고체(산화체)로, 대부분 무기화합물이며 상온에서 고체 상태를 유지한다.

②(유기화합물)와 ④(인화점 0℃ 이하)는 제4류 인화성 액체의 특징에 해당하므로 제1류와 혼동하면 안 된다.

[해설]

보기 중 인화점이 가장 낮은 것은 아세톤(약 -18℃)이며, 시성식은 $\mathrm{CH_3COCH_3}$이다.

제1석유류에 해당하는 것은 메틸에틸케톤과 아세톤으로, 두 물질 모두 인화점이 21℃ 미만이다.

아닐린(제3석유류)과 클로로벤젠(제2석유류)은 인화점이 상대적으로 높아 제1석유류에서 제외되며, 메탄올은 석유류가 아닌 알코올류로 별도 분류된다.

[해설]

제4류 특수인화물 중 물속에 저장하는 위험물은 이황화탄소($\mathrm{CS_2}$)로, 가연성 증기 발생을 막기 위해 물속에 보관한다.

연소 시 $\mathrm{CS_2} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2} + 2\mathrm{SO_2}$ 반응으로 유독한 이산화황($\mathrm{SO_2}$)이 발생하며, 증기비중은 분자량 76을 공기 평균분자량 28.84로 나눈 2.64이다.

옥외저장탱크에 물속 저장 방식으로 저장할 경우 철근콘크리트 수조 두께 0.2m 이상을 확보해야 한다.

[해설]

희석 전후 순수 질산의 질량은 변하지 않는다는 물질수지 원리로 첨가할 물의 양을 구한다.

희석 전 질산용액 100mL의 질량은 100×1.51=151g이고, 그중 순수 질산은 151×0.98=147.98g이다.

$\dfrac{147.98}{151+x}=0.68 \;\Rightarrow\; 151+x=\dfrac{147.98}{0.68}=217.62 \;\Rightarrow\; x=66.62\,\mathrm{g}$

희석 후에도 분자(순수 질산량)는 그대로이고 분모(전체 질량)만 늘어난다는 점이 계산의 핵심이다.

[해설]

질산암모늄($\mathrm{NH_4NO_3}$, 분자량 80)에서 각 원소의 질량비는 원자량×원자 개수를 전체 분자량으로 나누면 구할 수 있다.

$\mathrm{N}:\ \dfrac{14\times2}{80}\times100=35\%,\qquad \mathrm{H}:\ \dfrac{1\times4}{80}\times100=5\%$

같은 방식으로 산소는 60wt%가 나오며, 세 원소의 wt%를 모두 더해 100%가 되는지로 검산할 수 있다.

[해설]

이소프로필알코올을 산화시켜 얻는 제1석유류 물질은 아세톤이며, 아이오딘포름 반응은 $\mathrm{CH_3CO}-$ 또는 $\mathrm{CH_3CH(OH)}-$ 구조를 가진 물질의 검출법이다.

아이오딘(요오드)과 수산화나트륨 존재 하에 반응시키면 아이오딘포름($\mathrm{CHI_3}$)이라는 노란색 침전이 생성된다.

이 노란색 침전과 특유의 냄새가 아이오딘포름 반응의 양성 판정 기준이다.

[해설]

이상기체상태방정식 $PV=nRT$를 부피에 대해 정리하면 $V=\dfrac{wRT}{PM}$로 계산할 수 있다.

$V=\dfrac{5000\,\mathrm{g}\times0.082\times323\,\mathrm{K}}{1\times76\,\mathrm{g/mol}}=1742.5\,\mathrm{L}=1.74\,\mathrm{m^3}$

온도는 섭씨를 켈빈으로 환산(273+50=323K)하고, 질량 5kg을 그램(5000g) 단위로 맞추는 두 가지 단위 환산을 놓치지 않아야 한다.

[해설]

보기 중 물에 잘 녹는 것은 아세트알데하이드·아세톤·메틸알코올(e, f, g)이며, 이들은 모두 극성이 강한 작용기(알데하이드기·케톤기·하이드록시기)를 가진다.

휘발유·벤젠·톨루엔·클로로벤젠은 비극성 탄화수소 골격이 커서 물과 섞이지 않는 비수용성 위험물이다.

수용성 여부는 소화 방법(포 소화약제 적응성)과 지정수량 결정에도 영향을 주므로 함께 기억해두면 좋다.

[해설]

물과는 반응하지 않지만 공기 중에서 자연발화해 흰 연기(오산화인)를 내는 제3류 위험물은 황린($\mathrm{P_4}$)이다.

황린은 자연발화성이 강해 물속에 저장하며, 옥내저장소 저장창고의 바닥면적 기준에서 황린은 제3류 중 별도로 명시된 품목이라 1,000㎡ 이하로 제한된다.

수산화칼륨 등 강알칼리성 용액과 반응하면 맹독성 기체인 포스핀($\mathrm{PH_3}$)이 발생하므로 취급에 각별히 주의해야 한다.

[해설]

이상기체 상태방정식 $PV = nRT$로 부피를 구하려면 먼저 질량을 분자량으로 나눠 몰수를 확정해야 한다.

벤젠 16g을 분자량 78로 나누면
$n = \dfrac{16}{78} \approx 0.2051\ \mathrm{mol}$

$R = 0.082\ \mathrm{atm \cdot L/(mol \cdot K)}$, $T = 363\ \mathrm{K}$, $P = 1\ \mathrm{atm}$을 대입하면
$V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{0.2051 \times 0.082 \times 363}{1} \approx 6.11\ \mathrm{L}$

온도는 반드시 절대온도(K)로 바꿔 대입해야 하며, 90℃를 그대로 넣으면 값이 크게 틀어진다.

[해설]

분자량 27, 끓는점 26℃, 맹독성이라는 세 단서가 동시에 가리키는 제4류 위험물은 시안화수소(HCN)다.

시안화수소는 인화점이 약 -18℃로 낮고 물에 잘 녹아 위험물안전관리법상 제1석유류(수용성)로 분류되며, 끓는점이 낮아 상온에서도 증기가 쉽게 발생해 화재와 중독 위험이 함께 따른다.

증기비중은 공기의 평균분자량 28.84에 대한 비이므로
$\dfrac{27}{28.84} \approx 0.936$
1보다 작아, 제4류 위험물로는 드물게 증기가 공기보다 가볍다.

[해설]

제4류 위험물의 수용성 여부는 분자 내 극성기의 유무로 갈리며, 극성이 작아 물과 섞이지 않는 물질이 비수용성으로 분류된다.

• 이황화탄소는 무극성 화합물로 물보다 무겁고 물에 녹지 않아 물속(수조) 보관이 가능하다.
• 스틸렌(스티렌)은 벤젠고리를 가진 방향족 탄화수소로 비수용성이다.
• 클로로벤젠 역시 방향족 할로겐화합물로 물에 거의 녹지 않는다.

반면 아세트알데하이드와 아세톤은 카르보닐기의 극성 때문에 물과 잘 섞이는 수용성 위험물이므로 보기에서 제외된다.

[해설]

인화점 시험방법은 시료컵을 밀폐하는지 여부와 시료 주입량·불꽃 조작 절차로 구분되므로, 발문에 적힌 조작 순서가 곧 방법을 식별하는 단서가 된다.

설정온도까지 가열·냉각한 시료컵에 2mL만 넣고 즉시 뚜껑과 개폐기를 닫는 절차는 신속평형법의 특징이고, 50cm³를 채우고 표면 기포를 제거한 뒤 뚜껑을 덮는 절차는 밀폐식인 태그밀폐식의 절차다.

시료컵을 표선까지 채운 뒤 시험불꽃을 직경 4mm로 조정해 개방된 액면 위로 접근시키는 것은 클리브랜드 개방컵법 고유의 조작이다.

[해설]

인화점 -37℃, 분자량 58, 수용성이면서 구리·은·수은·마그네슘과 반응해 폭발성 물질을 만드는 제4류 위험물은 산화프로필렌(CH₃CHOCH₂)이다.

에폭시 고리를 가진 C₃H₆O 구조로 인화점이 -20℃보다 훨씬 낮아 특수인화물에 속하며, 따라서 지정수량은 50L가 적용된다.

탱크에 공기가 남아 있으면 산화·중합 반응이나 폭발성 화합물 생성 위험이 있으므로, 불연성 가스(N₂)나 수증기를 봉입해 공기와의 접촉을 차단하는 조치가 필요하다.

[해설]

다이에틸에터·이황화탄소·산화프로필렌·아세톤의 인화점 순서는 각 물질의 품명(특수인화물·제1석유류)과 실제 인화점 수치로 결정된다.

다이에틸에터는 인화점이 약 -45℃로 가장 낮은 특수인화물이고, 산화프로필렌은 -37℃, 이황화탄소는 -30℃로 그 뒤를 잇는다.

아세톤은 제1석유류로 인화점이 -18℃ 부근이어서 넷 중 가장 높으며, 세 특수인화물이 앞자리를 차지하고 제1석유류가 뒤로 밀리는 것이 이 배열의 뼈대다.

[해설]

아세톤·이황화탄소·메틸알코올·아닐린의 인화점 순서는 각 물질의 품명(특수인화물·제1석유류·알코올류·제3석유류)과 실제 인화점 값에서 나온다.

이황화탄소는 인화점 약 -30℃로 특수인화물에 속해 가장 낮고, 아세톤은 제1석유류로 -18℃ 부근이라 다음 순위다.

메틸알코올은 알코올류로 인화점이 11℃이며, 아닐린은 제3석유류로 70℃ 이상이라 넷 중 가장 높다.

[해설]

제4류 위험물의 수용성 여부는 분자 내 극성기(하이드록시기·아민기·시아노기 등) 유무로 판단하며, 이런 극성기를 가진 물질일수록 물과 잘 섞인다.

• 시안화수소는 시아노기(-CN)의 강한 극성으로 물과 임의 비율로 섞인다.
• 아세톤은 카르보닐기의 극성 때문에 수용성이다.
• 글리세린은 하이드록시기를 3개 가져 수용성이 매우 크다.
• 히드라진(N₂H₄)은 질소-수소 결합이 물과 수소결합을 이뤄 잘 섞인다.

반면 클로로벤젠은 방향족 할로겐화합물로 극성이 작아 물에 녹지 않으므로 보기에서 제외된다.

[해설]

트리나이트로톨루엔(TNT)은 톨루엔의 벤젠 고리에 메틸기(-CH₃) 1개와 나이트로기(-NO₂) 3개가 치환된 구조이며, 치환 위치(2,4,6번)가 이 화합물의 명칭과 폭발성을 결정한다.

제조는 톨루엔을 진한 황산 촉매 하에 질산(HNO₃)으로 나이트로화하는 반응이며, 나이트로기 3개를 도입하려면 질산 3몰이 필요하고 부산물로 물이 생성된다.

$\mathrm{C_6H_5CH_3 + 3HNO_3 \rightarrow C_6H_2CH_3(NO_2)_3 + 3H_2O}$
좌우 수소·질소·산소 원자 수를 맞추면 질산과 물의 계수가 모두 3으로 정해진다.

[해설]

황화인은 인(P)과 황(S)의 결합 비율에 따라 삼황화인·오황화인·칠황화인으로 나뉘며, 화학식의 첨자가 곧 그 결합 비율이다.

삼황화인은 P₄S₃, 오황화인은 P₂S₅(이량체로는 P₄S₁₀), 칠황화인은 P₄S₇으로 쓴다. 나머지 둘은 인 4개 기준인데 오황화인만 인 2개 기준의 식으로 표기한다는 점을 혼동하지 않아야 한다.

세 물질 모두 제2류 가연성 고체이지만, 삼황화인은 조해성이 없는 대신 발화점이 가장 낮고 오황화인·칠황화인은 조해성이 있어 방습이 필요하다는 물성 차이가 함께 출제된다.

[해설]

휘발성 무색투명 액체로 물에 잘 녹고 아이오딘포름 반응을 하며 산화하면 아세트알데하이드가 되는 물질은 에탄올(C₂H₅OH)이며, 이 반응 계열이 에탄올을 특정짓는 근거다.

에탄올은 제4류 위험물 중 알코올류로 분류되어 지정수량 400L가 적용된다.

진한 황산 존재 하에 에탄올 2분자가 축합(탈수) 반응을 일으키면 다이에틸에터(C₂H₅OC₂H₅)가 생성되며, 같은 조건에서 온도가 더 높으면 에틸렌이 생기는 것과 구분해 기억해야 한다.

[해설]

연소 형태는 물질이 타는 방식으로 갈리며, 나트륨과 금속분처럼 고체 표면에서 산소와 직접 반응해 불꽃 없이 타들어가는 것은 표면연소다.

에탄올과 다이에틸에터는 액체 자체가 아니라 기화한 증기가 타는 증발연소에 해당하며, 이는 대부분의 제4류 위험물이 보이는 연소 형태다.

TNT와 피크르산은 분자 내부에 나이트로기 형태로 산소를 품고 있어 외부 공기 없이도 자체 산소로 연소하는 자기연소(내부연소)를 일으키는 제5류 위험물이다.

[해설]

증기비중은 물질의 분자량을 공기의 평균분자량 28.84로 나눈 값이며, 1보다 크면 그 증기가 공기보다 무거워 낮은 곳에 체류한다는 뜻이다.

톨루엔의 분자량 92를 대입하면
$\dfrac{92}{28.84} \approx 3.19$

공기보다 3배 이상 무겁기 때문에 누출된 증기가 바닥이나 피트에 고여 멀리 떨어진 점화원까지 흘러갈 수 있어, 환기 설비의 배출구 위치를 정할 때 이 점을 반드시 고려해야 한다.

[해설]

제4류 위험물은 인화점 구간으로 품명이 갈리므로(제1석유류 21℃ 미만, 제3석유류 70℃ 이상 200℃ 미만), 품명을 먼저 확인하면 순서가 잡힌다.

초산에틸은 제1석유류로 인화점이 약 -4℃라 가장 낮고, 메틸알코올은 알코올류로 11℃여서 그다음이다.

나이트로벤젠은 제3석유류(비수용성)로 약 88℃, 에틸렌글리콜은 제3석유류(수용성)로 약 111℃여서 넷 중 가장 높다.

[해설]

황화인 셋 중 삼황화인만 조해성이 없고, 오황화인과 칠황화인은 공기 중 수분을 빨아들이는 조해성이 있어 저장 시 방습이 중요하다.

다만 삼황화인은 발화점이 약 100℃로 셋 중 가장 낮아, 조해성이 없다고 안전한 것이 아니라 오히려 착화 위험이 가장 큰 물질이라는 점이 함정이다.

완전연소하면 인은 오산화인, 황은 이산화황으로 산화된다.
$\mathrm{P_4S_3 + 8O_2 \rightarrow 2P_2O_5 + 3SO_2}$
우변의 산소 원자가 $2 \times 5 + 3 \times 2 = 16$개이므로 좌변 O₂ 계수는 8, SO₂ 계수는 3으로 정해진다.

[해설]

분자량 32이고 일산화탄소와 수소를 고온·고압에서 반응시켜 합성하며 물에 녹고 연소 시 불꽃 색이 잘 보이지 않는 물질은 메탄올(CH₃OH)이다.

메탄올은 제4류 위험물 중 알코올류로 분류되어 지정수량 400L가 적용되며, 탄소 1개짜리 알코올이라 연소 불꽃이 옅어 화재를 육안으로 알아채기 어렵다는 점이 안전상 주의점이다.

연소반응식은
$\mathrm{2CH_3OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 4H_2O}$
좌우 탄소·수소·산소 원자 수를 맞추면 산소와 물의 계수가 각각 3과 4로 정해진다.

[해설]

물과 반응해 발열하고 염소산 계열 중 산성이 가장 강한 물질은 과염소산(HClO₄)이며, 분자량 100.5와 비중 1.76이라는 물성이 이를 뒷받침한다.

과염소산은 자체가 가연물은 아니지만 강한 산화력으로 다른 물질의 연소를 돕는 제6류(산화성 액체) 위험물로 분류된다.

제6류 위험물만을 취급하는 제조소는 안전거리 규정의 적용을 받지 않으므로 병원과의 거리도 별도로 정해지지 않아 해당없음이 된다.

보유공지는 지정수량 배수로 정해지는데, 지정수량 300kg인 제6류를 5000kg 취급하면
$\dfrac{5000}{300} \approx 16.7$배
로 10배를 초과하므로 5m 이상이 적용된다.

[해설]

세 화합물 모두 벤젠 또는 글리세린 골격에 폭발성을 부여하는 작용기가 치환된 구조로, 어떤 작용기가 몇 개 결합했는지에 따라 화학식이 결정된다.

• 피크르산은 벤젠고리에 하이드록시기(-OH) 1개와 나이트로기(-NO₂) 3개가 결합한 구조다.
• TNT는 벤젠고리에 메틸기(-CH₃) 1개와 나이트로기 3개가 결합한 구조다.
• 나이트로글리세린은 글리세린의 탄소 3개 각각에 나이트로옥시기(-ONO₂)가 하나씩 결합한 구조다.

공통적으로 나이트로기(-NO₂)나 나이트로옥시기(-ONO₂)처럼 산소를 품은 작용기가 많이 도입될수록 분자 내부 산소가 늘어 자기연소성과 폭발성이 커진다는 점이 세 물질의 위험성을 이해하는 핵심이다.

[해설]

화학식으로 물질을 식별할 때는 작용기(에스터·나이트릴·알데하이드 등)와 탄소 골격을 함께 확인해야 한다.

• CH₃COOCH₃은 아세트산과 메탄올의 에스터인 아세트산메틸이다.
• CH₃CN은 나이트릴기를 가진 아세토나이트릴이다.
• CH₃(CH₂)₄CH₃은 탄소 6개의 포화 사슬인 헥산(n-헥산)으로 제1석유류 비수용성에 속한다.
• C₆H₅CHO는 벤젠고리에 알데하이드기가 붙은 벤즈알데하이드로 제2석유류 비수용성이다.
• HCOOCH₃은 폼산과 메탄올의 에스터인 폼산메틸이다.

다섯 화학식 모두 실제 제4류 위험물에 해당하므로 '해당없음'으로 답할 항목은 하나도 없다는 점이 이 문제의 함정이다.

[해설]

제4류 위험물의 증기는 대부분 공기보다 무거워 낮은 곳에 체류하고 멀리 흘러가 점화원과 만나므로, '가볍다'는 서술은 '무겁다'로 고쳐야 한다.

인화점과 발화점이 낮을수록 적은 에너지로도 착화되므로 위험도는 높아진다. 따라서 '낮다'로 잘못 진술된 부분은 '높다'로 정정한다.

두 정정 모두 원래 서술과 정반대 방향이라는 점, 즉 증기비중과 위험도 관계를 거꾸로 써 두는 것이 이 유형의 전형적 함정이라는 점을 기억해야 한다.

[해설]

과염소산칼륨(KClO₄)은 가열하면 염화칼륨과 산소로 분해되는데, 이 산소 방출이 산화성 고체로서의 위험성을 보여준다.

$\mathrm{KClO_4 \rightarrow KCl + 2O_2}$
좌변의 산소 원자 4개가 우변에서 산소 분자 2개(=원자 4개)로 보존되도록 계수가 맞춰진 결과다.

과염소산칼륨은 제1류 위험물 중 과염소산염류에 속하며, 지정수량이 50kg인 이 품명은 위험등급 I로 분류된다.

[해설]

P₄S₃은 삼황화인으로 조해성이 없어 습기에 비교적 안정적이지만, 오황화인(P₂S₅)과 칠황화인(P₄S₇)은 조해성을 가져 공기 중 수분을 흡수하므로 저장 시 방습이 필요하다.

세 황화인은 인과 황의 결합 비율이 서로 달라 화학식 표기가 다르며, 이 구조 차이가 곧 조해성 유무라는 물성 차이로 이어진다. 특히 오황화인만 P₂S₅처럼 인 2개 기준으로 쓰는 점이 답을 틀리게 하는 지점이다.

[해설]

인화점이 21℃ 이상 70℃ 미만인 제4류 위험물은 제2석유류이므로, 이 구간에 들면서 물에 잘 섞이는 것만 고르는 문제다.

아세트산(초산)은 인화점 약 40℃, 의산(폼산)은 약 55℃로 모두 제2석유류 범위에 들며, 카르복시기의 극성 때문에 수용성으로 분류된다.

메틸알코올은 인화점 11℃로 구간에 못 미치는 데다 품명이 별도의 알코올류이고, 글리세린(약 160℃)과 나이트로벤젠(약 88℃)은 인화점이 70℃를 넘어 제3석유류이므로 모두 제외된다.

[해설]

분자량 34, 마개에 작은 구멍을 두고 안정제를 사용하는 물질은 과산화수소(H₂O₂)이며, 이 구멍은 분해로 생긴 기체를 빼내 용기 파열을 막기 위한 것이다.

분해 시 발생하는 기체는 산소이며, 반응식은
$\mathrm{2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2}$
로 물과 산소로 나뉜다.

강한 산화력을 지닌 제6류 위험물이므로 운반용기 외부에는 가연물과 닿으면 위험하다는 뜻의 '가연물 접촉주의'를 표시해야 한다.

[해설]

황린은 백색 또는 담황색 고체로 마늘 냄새가 나는 맹독성 물질이며, 공기를 차단한 채 약 250℃로 가열하면 적린으로 바뀐다. 이것이 보기 중 유일하게 옳은 설명이다.

나머지는 모두 반대로 서술되어 있다. 무취가 아니라 마늘 냄새가 나고, 물에는 녹지 않고 이황화탄소에만 잘 녹으며, 증기비중은 1보다 커서 공기보다 무겁다.

연소 시 생성물은 오산화인(P₂O₅)의 흰 연기이고, 포스핀은 황린이 알칼리 수용액과 반응할 때 나오는 별개의 반응이므로 연소 생성물과 혼동하지 않아야 한다.

[해설]

메탄올(CH₃OH, 분자량 32)은 에탄올(C₂H₅OH, 분자량 46)보다 분자량이 작고, 증기비중은 분자량을 29로 나눈 값이므로 증기비중도 함께 작다.

탄소수가 하나 적어 분자간 인력이 약하므로 끓는점 역시 메탄올(약 65℃)이 에탄올(약 78℃)보다 낮다. 반면 발화점은 메탄올 약 464℃, 에탄올 약 363℃로 메탄올이 높고, 연소범위 상한도 메탄올 약 36%, 에탄올 약 19%로 메탄올이 크다.

즉 분자량·증기비중·끓는점은 탄소수를 따라 움직이지만, 발화점과 연소범위는 분자량과 같은 방향으로 움직이지 않는 별개의 물성이라는 점이 채점 포인트다.

[해설]

이상기체 상태방정식 $PV = nRT$에서 몰수 $n = \dfrac{16}{78}$을 구해 대입하면 완전 증발 시 부피가 나온다.

$V = \dfrac{16}{78} \times 0.082 \times (273+90)$
$V \approx 6.11\ \mathrm{L}$

여기서 1atm 조건의 기체상수 0.082와 절대온도(273+℃) 변환을 빠뜨리지 않는 것이 대표적인 채점 포인트다.

[해설]

물에는 녹지 않지만 공기 중에서 서서히 산화되며 흰 연기(오산화인)를 내는 제3류 위험물은 황린(P₄)이다.

황린은 위험등급 I에 해당하는 물질이라 옥내저장소 저장창고 바닥면적은 1,000㎡ 이하로 제한된다.

황린이 강알칼리 수용액과 반응하면 맹독성·가연성 기체인 $\mathrm{PH_3}$(포스핀)이 발생하므로, 물속 저장 시에도 물이 알칼리성으로 기울지 않도록 관리해야 한다.

[해설]

산화프로필렌(C₃H₆O, 분자량 58)은 $\dfrac{58}{29}=2$로 증기비중 2이며 인화점이 매우 낮은 특수인화물이다.

특수인화물은 이동탱크저장소에 보냉장치가 없는 경우 40℃ 이하로 저장하도록 규정되어 있다(보냉장치가 있으면 비점 이하로 저장).

제4류 중 지정수량이 가장 작고(50L) 위험성이 큰 특수인화물이므로 위험등급은 I등급이다.

[해설]

증기비중은 분자량을 공기의 평균분자량 29로 나눈 값으로, 세 물질 모두 이 공식에 각 분자량을 대입하면 값이 나온다.

이황화탄소(분자량 76)는 $\dfrac{76}{29} \approx 2.62$, 아세트알데하이드(분자량 44)는 $\dfrac{44}{29} \approx 1.52$, 벤젠(분자량 78)은 $\dfrac{78}{29} \approx 2.69$이다.

모두 증기비중이 1보다 커 공기보다 무거워 낮은 곳에 체류하는 성질을 가지므로 환기 시 주의가 필요하다.

[해설]

다섯 물질은 모두 제5류 위험물(자기반응성물질)이며, 분자 내 폭발성 작용기의 종류에 따라 품명이 나뉜다.

아조벤젠은 두 벤젠고리가 아조기(-N=N-)로 연결된 아조화합물이라 C₆H₅N=NC₆H₅이고, 질산메틸·나이트로글리세린은 질산에스터기(-ONO₂)를 가져 각각 CH₃ONO₂, C₃H₅(ONO₂)₃가 된다.

트라이나이트로톨루엔·트라이나이트로페놀은 벤젠고리에 나이트로기(-NO₂) 3개가 치환된 나이트로화합물로, 모체(톨루엔·페놀)의 수소 3개를 -NO₂로 바꾸면 C₆H₂CH₃(NO₂)₃, C₆H₂OH(NO₂)₃가 구조적으로 유도된다.

[해설]

인화점은 벤젠(약 -11℃) < 톨루엔(약 4℃) < 에틸벤젠(약 15℃) < 스티렌(약 32℃) 순이므로, 치환기가 없는 벤젠이 가장 낮고 스티렌이 가장 높다.

벤젠고리에 곁사슬이 붙고 길어질수록 인화점이 올라가는 경향은 있으나, 스티렌은 에틸벤젠보다 분자량이 오히려 작은데도(104 < 106) 인화점은 더 높다.

따라서 분자량 순서로 외우면 에틸벤젠과 스티렌에서 순서가 뒤집히므로, 각 물질의 인화점 실측값을 그대로 기억하는 것이 채점 포인트다.

[해설]

보기 중 황화인·황·적린은 모두 제2류 위험물이며 지정수량이 100kg으로 서로 같다.

나머지는 지정수량이 제각각이다 — 철분 500kg, 과염소산(제6류)·브롬산염류(제1류) 300kg, 알칼리토금속(제3류) 50kg, 황린(제3류) 20kg.

유별이 아니라 지정수량 숫자로 묶어야 하는 문제이므로, 품명별 지정수량을 유별과 짝지어 외워두어야 한다.

[해설]

앞부분은 소화설비 능력단위표의 고정값을 그대로 대입하면 된다. 소화전용 물통은 8L에 능력단위 0.3, 물통 3개를 포함한 수조 80L는 능력단위 1.5, 물통 6개를 포함한 수조 190L는 능력단위 2.5이다.

소요단위는 내화구조 건축물이 연면적 100㎡당 1단위, 위험물은 지정수량의 10배가 1단위다.

연면적 200㎡ 내화구조 제조소는 $\dfrac{200}{100}=2$ 소요단위이며, 과산화수소는 지정수량이 300kg이므로 10배인 3,000kg이 1소요단위가 되어 6,000kg은 $\dfrac{6000}{3000}=2$ 소요단위가 된다.

[해설]

운반용기 외부 주의사항은 위험물의 유별과 세부 성질에 따라 정해진 문구를 표시하도록 규정되어 있다.

제1류 위험물 중 알칼리금속의 과산화물은 산화성과 금수성을 모두 갖기 때문에 화기·충격주의, 물기엄금, 가연물접촉주의를 모두 표시해야 한다(그 밖의 제1류는 물기엄금이 빠진다).

제3류 자연발화성물질은 공기와 접촉 시 위험하므로 화기엄금·공기접촉엄금을, 제5류(자기반응성물질)는 화기엄금·충격주의를 표시한다.

[해설]

인화칼슘(Ca₃P₂)은 금속의 인화물로 제3류 위험물에 속하며 지정수량은 300kg이다.

물과의 반응식은 $\mathrm{Ca_3P_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2PH_3}$로, 인 2원자가 그대로 2PH₃로 빠져나가므로 좌변 H₂O 계수를 6으로 맞춰야 수소·산소 수가 균형을 이룬다.

생성된 포스핀(PH₃)은 가연성이면서 맹독성인 기체라 화재 위험과 중독 위험이 동시에 존재하므로, 인화칼슘은 물·산과의 접촉을 차단해 저장한다.

[해설]

과산화벤조일(BPO)은 두 개의 벤조일기(C₆H₅CO-)가 과산화결합(-O-O-)으로 연결된 구조를 가지며, 이 결합이 쉽게 끊어져 산소 라디칼을 내놓기 때문에 자기반응성(제5류)을 나타낸다.

유기과산화물은 제5류 중에서도 위험등급 I에 해당하고, 위험등급 I 물질을 저장하는 옥내저장소의 저장창고 바닥면적은 1,000㎡ 이하로 제한된다.

-O-O- 결합의 존재가 곧 품명(유기과산화물)과 위험등급·저장기준을 결정한다는 흐름으로 묶어 기억하면 된다.

[해설]

요오드값은 유지 100g에 흡수되는 요오드의 g수로, 값이 클수록 불포화도가 높아 산화·자연발화 위험이 크다.

보기 중 동유·들기름은 요오드값 130 이상으로 건성유에, 야자유·올리브유는 100 미만으로 불건성유에 해당한다.

기어유와 실린더유는 동식물유류가 아닌 광유(鑛油)이므로 애초에 요오드값 분류 대상이 아니라는 점이 함정이다.

[해설]

과염소산은 제6류 산화성액체로 인화점이 없어 비교 대상에서 제외된다.

나머지 네 물질은 아세트알데히드(약 -38℃) → 벤젠(약 -11℃) → 니트로셀룰로오스(약 13℃) → 아세트산(약 40℃) 순으로 인화점이 높아진다. 특수인화물이 가장 낮고, 제2석유류인 아세트산이 가장 높다.

인화점이 낮을수록 상온에서 쉽게 가연성 증기를 발생시켜 위험도가 크므로, 제4류끼리는 품명(특수인화물·제1석유류·제2석유류)만 알아도 대략적인 순서를 가늠할 수 있다.

[해설]

요오드값은 130 이상이면 건성유, 100~130이면 반건성유, 100 미만이면 불건성유로 구분한다.

보기 중 동유·아마인유는 요오드값이 130을 넘는 건성유, 면실유는 그 사이 값을 갖는 반건성유에 해당한다.

피마자유·야자유·올리브유는 불포화도가 낮아 요오드값이 100에 미치지 못하는 불건성유로 분류된다.

[해설]

분자량 32이고 로켓 연료로 쓰이는 물질은 하이드라진(N₂H₄)으로, 제4류 위험물 중 수용성 제2석유류(지정수량 2,000L)에 해당한다.

연소반응식 $\mathrm{N_2H_4 + O_2 \rightarrow N_2 + 2H_2O}$에서 우변 원자수는 N 2개, H 4개, O 2개이므로 좌변에 필요한 산화제는 O₂ 1몰이면 균형이 맞는다.

강한 환원성 덕에 로켓 추진제로 쓰이지만, 인화점이 약 38℃인 가연성 액체이자 유독물질이라 위험물로 관리된다는 점이 함께 출제되는 포인트다.

[해설]

아세톤(CH₃COCH₃)은 제1석유류(수용성)로 분류되며, 지정수량은 수용성 기준인 400L이다.

분자량이 58이므로 증기비중은 $\dfrac{58}{29}=2$로 공기보다 무겁다.

수용성이라 지정수량이 비수용성(200L)의 두 배로 완화되어 있다는 점이 채점 포인트다.

[해설]

물·알코올·에테르에 잘 녹고 은거울반응(환원성)을 보이며 산화되어 아세트산이 되는 물질은 아세트알데히드(CH₃CHO)이다.

비점과 인화점이 매우 낮은 특수인화물로 지정수량이 50L로 작고, 위험성이 커 위험등급 I에 해당한다.

산화되면 아세트산(제2석유류)이 된다는 반응 경로를 함께 알아두면 연소식·저장기준 관련 문제에도 대응할 수 있다.

[해설]

요오드값은 유지 100g에 흡수되는 요오드의 g수로, 이중결합(불포화도)이 많을수록 요오드를 많이 흡수해 값이 커진다.

요오드값이 130 이상이면 건성유, 100~130이면 반건성유, 100 미만이면 불건성유로 분류한다.

불포화도가 높은 건성유일수록 공기 중 산화열이 축적되어 자연발화 위험이 크다는 점이 이 분류의 실질적 의미다.

[해설]

적린(제2류 위험물)이 연소하면 인의 산화물인 오산화인(P₂O₅)이 생성된다: $\mathrm{4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5}$

오산화인은 흡습성이 강한 백색(흰색) 분말로, 연소 시에는 흰 연기 형태로 관찰된다.

적린과 황린은 서로 동소체이므로 황린이 공기 중에서 서서히 산화될 때 나는 흰 연기도 같은 P₂O₅이며, 화학식·명칭·색상을 한 묶음으로 기억하면 된다.