[위험물산업기사 실기] 3. 화학반응식
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위험물산업기사 실기 단원별 빈칸 암기장 — 기출 2019~2026 핵심 총정리모두CBT · moducbt.com

3. 화학반응식

총 78문항 · 주관식 · 정답·해설 포함
문제 1

출제 22-1

분자량 39, 불꽃반응색 보라색인 제3류 위험물(칼륨)이 제1류 과산화물(K2O2)이 되었을 때에 관하여 답하시오.
① 물과의 반응식: 2K2O2 + 2H2O → ( ① ) + ( ② )
② 이산화탄소와의 반응식: 2K2O2 + 2CO2 → ( ③ ) + ( ② )
③ 옥내저장소 저장 시 바닥면적: ( ④ ) m2 이하
정답 및 해설
① 4KOH
② O2↑
③ 2K2CO3
④ 1,000


[해설]

분자량 39에 보라색 불꽃을 내는 물질은 칼륨(K)이다. 칼륨의 과산화물인 K2O2는 제1류 무기과산화물이다.

물과 만나면 수산화칼륨과 산소가 생긴다.
2K2O2 + 2H2O → 4KOH + O2↑

이산화탄소와 만나면 탄산칼륨과 산소가 생긴다.
2K2O2 + 2CO2 → 2K2CO3 + O2↑

두 반응 모두 연소를 돕는 산소를 내놓으므로 물이나 CO2로 불을 끄면 안 된다. 무기과산화물은 지정수량 50kg인 위험등급 I이라 옥내저장소 바닥면적이 1,000m2 이하로 제한된다.

문제 2

출제 22-1

다음 각 반응에서 생성되는 유독가스의 명칭을 쓰시오. (생성되지 않으면 '해당없음')
① 황린의 연소반응: ( ① )
② 황린과 수산화칼륨 수용액의 반응: ( ② )
③ 아세트산의 연소반응: ( ③ )
④ 인화칼슘과 물의 반응: ( ④ )
⑤ 과산화바륨과 물의 반응: ( ⑤ )
정답 및 해설
① 오산화인(P2O5)
② 포스핀(PH3)
③ 해당없음
④ 포스핀(PH3)
⑤ 해당없음


[해설]

인(P)이 든 물질이 알칼리나 물과 반응하면 유독한 포스핀(PH3)이 나온다. 인이 타면 오산화인(P2O5)이 생긴다.

  • 황린의 연소 — 오산화인 흰 연기가 생긴다.
    P4 + 5O2 → 2P2O5
  • 황린과 수산화칼륨 수용액 — 포스핀이 생긴다.
    P4 + 3KOH + 3H2O → PH3 + 3KH2PO2
  • 아세트산의 연소 — 이산화탄소와 물만 생기므로 해당없음이다.
    CH3COOH + 2O2 → 2CO2 + 2H2O
  • 인화칼슘과 물 — 포스핀이 생긴다.
    Ca3P2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2PH3
  • 과산화바륨과 물 — 산소만 나오므로 해당없음이다.
    2BaO2 + 2H2O → 2Ba(OH)2 + O2

혼동 주의: 과산화바륨에서 나오는 산소는 연소를 돕는 조연성 가스일 뿐 유독가스가 아니다.

문제 3

출제 22-1

제2류 위험물 마그네슘에 관하여 빈칸을 채우시오.
① 위험물에서 제외: ( ① )mm 체를 통과하지 않는 덩어리, 지름 ( ① )mm 이상의 막대 모양
② 위험등급: ( ② )
③ 염산과의 반응식: Mg + 2HCl → ( ③ ) + H2↑
④ 물과의 반응식: Mg + 2H2O → ( ④ ) + H2↑
정답 및 해설
① 2
② III 등급
③ MgCl2
④ Mg(OH)2


[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1은 가루가 아닌 덩어리나 막대 모양의 마그네슘을 제2류 위험물에서 제외한다.

  • 제외 기준 — 2mm 체를 통과하지 않는 덩어리와 지름 2mm 이상의 막대는 표면적이 작아 잘 타지 않는다.
  • 위험등급 — 지정수량 500kg 그룹(철분·금속분·마그네슘)에 속해 III 등급이다.
  • 염산과 반응 — 염화마그네슘(MgCl2)과 수소가 생긴다.
  • 물과 반응 — 수산화마그네슘(Mg(OH)2)과 수소가 생긴다.

두 반응 모두 가연성 수소가 나오므로 물을 뿌려 끄면 안 되고, 마른모래 등으로 덮어 질식소화한다.

문제 4

출제 22-2

트리에틸알루미늄에 관하여 반응식을 완성하시오.
① 메탄올과의 반응: (C2H5)3Al + 3CH3OH → ( ① ) + ( ② )↑
② ①에서 생성된 상온 기체(C2H6)의 연소반응식: 2C2H6 + ( ③ )O2 → ( ④ ) + ( ⑤ )
정답 및 해설
① Al(CH3O)3
② 3C2H6
③ 7
④ 4CO2
⑤ 6H2O


[해설]

트리에틸알루미늄은 제3류 위험물(알킬알루미늄)로, 알코올과 만나면 에틸기가 알코올의 수소와 결합해 에탄(C2H6)이 나온다.
(C2H5)3Al + 3CH3OH → Al(CH3O)3 + 3C2H6

에틸기 3개가 모두 메톡시기(CH3O)로 바뀌어 알루미늄메톡시드가 남고, 떨어져 나간 에틸기 수만큼 에탄도 3분자가 나온다.

에탄 2분자를 완전연소하면 C 4개는 4CO2, H 12개는 6H2O가 되고 우변의 O가 14개이므로 필요한 산소는 O2 7분자다.
2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O

문제 5

출제 22-2

아세트알데하이드가 산화되어 생성되는 제4류 위험물에 관하여 답하시오.
① 시성식: ( ① )
② 완전연소반응식: CH3COOH + 2O2 → ( ② ) + ( ③ )
③ 옥내저장소 저장 시 바닥면적: ( ④ ) m2 이하
정답 및 해설
① CH3COOH
② 2CO2
③ 2H2O
④ 2,000


[해설]

아세트알데하이드가 산화되면 아세트산(CH3COOH)이 된다. 아세트산은 제4류 제2석유류(수용성)에 속한다.

완전연소하면 이산화탄소와 물만 남는다.
CH3COOH + 2O2 → 2CO2 + 2H2O

제4류 중 옥내저장소 바닥면적을 1,000m2 이하로 제한하는 것은 특수인화물·제1석유류·알코올류뿐이다. 제2석유류인 아세트산은 그 밖의 위험물이라 2,000m2 이하가 적용된다.

문제 6

출제 21-3

TNT의 합성 과정을 화학반응식으로 완성하시오.
( ① ) + 3HNO3 ―(H2SO4)→ ( ② ) + ( ③ )
정답 및 해설
① C6H5CH3
② C6H2CH3(NO2)3
③ 3H2O


[해설]

톨루엔(C6H5CH3)을 진한황산 촉매로 질산과 반응시켜 니트로화하면 TNT(트리니트로톨루엔)가 된다.
C6H5CH3 + 3HNO3 → C6H2CH3(NO2)3 + 3H2O

벤젠고리의 수소 3개가 니트로기(-NO2) 3개로 바뀐다. 떨어진 H와 질산의 OH가 합쳐져 물 3H2O가 생긴다.

혼동 주의: 원료는 벤젠이 아니라 메틸기가 붙은 톨루엔이다. 그래서 이름도 트리니트로'톨루엔'이다.

문제 7

출제 21-3

알코올류 산화·환원 과정에 관하여 답하시오.
CH3OH ⇌ HCHO ⇌ ( a )
C2H5OH ⇌ ( b ) ⇌ CH3COOH
① a 물질명과 화학식: ( ① )
② b 물질명과 화학식: ( ② )
③ a, b 중 지정수량이 더 작은 물질의 연소반응식: ( ③ )
정답 및 해설
① 의산, HCOOH
② 아세트알데하이드, CH3CHO
③ 2CH3CHO + 5O2 → 4CO2 + 4H2O


[해설]

알코올은 산화되면 알데하이드를 거쳐 카복실산이 된다. 메탄올은 폼알데하이드를 거쳐 의산(HCOOH)이 되고, 에탄올은 아세트알데하이드(CH3CHO)를 거쳐 아세트산이 된다.

특수인화물인 아세트알데하이드의 지정수량은 50L로, 제2석유류 수용성인 의산의 2,000L보다 작다.

아세트알데하이드의 완전연소 반응식은 다음과 같다.
2CH3CHO + 5O2 → 4CO2 + 4H2O

문제 8

출제 21-2

아세톤에 관하여 답하시오. (공기 중 산소 부피비 21%)
① 완전연소반응식: CH3COCH3 + ( ① )O2 → 3CO2 + 3H2O
② 아세톤 200g 연소 시 필요한 이론공기량(L): ( ② ) L
③ 이때 발생하는 탄산가스의 부피(L): ( ③ ) L
정답 및 해설
① 4
② 1471.27
③ 231.73


[해설]

아세톤(CH3COCH3, 분자량 58)은 완전연소하면 CO2 3분자와 H2O 3분자를 만들고, 우변 O 9개 중 아세톤의 O 1개를 뺀 8개를 산소가 채우므로 O2는 4mol이 필요하다.

완전연소반응식
CH3COCH3 + 4O2 → 3CO2 + 3H2O

이론공기량 = 아세톤 몰수 × 4 × 22.4 ÷ 0.21
= (200 ÷ 58) × 4 × 22.4 ÷ 0.21
≈ 1471.27 L

탄산가스 부피 = 아세톤 몰수 × 3 × 22.4
= (200 ÷ 58) × 3 × 22.4
≈ 231.73 L

혼동 주의 — 묻는 값은 산소량이 아닌 공기량이므로 산소 부피를 공기 중 산소 비율 0.21로 나눈다.

문제 9

출제 23-1/22-4/22-3/22-2/21-2

제3류 위험물 칼륨이 다음 물질과 반응하는 반응식을 완성하시오.
① 물: 2K + 2H2O → ( ① ) + H2
② 이산화탄소: 4K + 3CO2 → ( ② ) + ( ③ )
③ 에탄올: 2K + 2C2H5OH → ( ④ ) + H2
정답 및 해설
① 2KOH
② 2K2CO3
③ C
④ 2C2H5OK


[해설]

칼륨(제3류 금수성물질)은 전자를 쉽게 내주는 강한 환원제라 물·알코올에서는 수소를, 이산화탄소에서는 산소를 빼앗는다.

물과 반응하면 수산화칼륨과 수소가 생긴다.
2K + 2H2O → 2KOH + H2

이산화탄소와 반응하면 탄산칼륨과 탄소(C)가 생긴다.
4K + 3CO2 → 2K2CO3 + C

에탄올과 반응하면 OH의 수소 자리에 칼륨이 들어가 칼륨에톡사이드(C2H5OK)와 수소가 생긴다.
2K + 2C2H5OH → 2C2H5OK + H2

혼동 주의: 칼륨은 이산화탄소와도 반응하므로 칼륨 화재에는 CO2 소화약제를 쓸 수 없고 마른모래 등으로 질식소화한다.

문제 10

출제 21-2

다음 위험물의 연소반응식을 완성하시오.
① 오황화인: 2P2S5 + 15O2 → ( ① ) + ( ② )
② 마그네슘: 2Mg + O2 → ( ③ )
③ 알루미늄: 4Al + 3O2 → ( ④ )
정답 및 해설
① 2P2O5
② 10SO2
③ 2MgO
④ 2Al2O3


[해설]

연소반응은 물질이 산소와 결합해 산화물이 되는 반응이고, 계수는 반응 전후 원자 수가 같도록 맞춘다.

오황화인은 인이 오산화인으로, 황이 이산화황으로 산화된다.
2P2S5 + 15O2 → 2P2O5 + 10SO2

마그네슘은 산화마그네슘, 알루미늄은 산화알루미늄이 된다.
2Mg + O2 → 2MgO
4Al + 3O2 → 2Al2O3

혼동 주의: 오황화인이 물과 반응하면 연소 때와 달리 황화수소(H2S)가 나온다.

문제 11

출제 21-2

질산암모늄 800g이 열분해(2NH4NO3 → 2N2 + O2 + 4H2O)될 때 발생하는 기체의 부피(L)를 구하시오. (1기압 600℃)
기체 총 몰수 = ( ① ) mol
에서 V = ( ② ) L
정답 및 해설
① 35
② 2,505.51


[해설]

질산암모늄(NH4NO3, 분자량 80)의 몰수를 구하고, 반응식 계수비로 기체 몰수를 얻어 이상기체 상태방정식에 대입한다.

600℃에서는 물도 수증기이므로 2몰이 분해될 때 N2 2몰 + O2 1몰 + H2O 4몰, 모두 7몰의 기체가 나온다.
n(NH4NO3) = 800 ÷ 80 = 10 mol
n(기체) = 10 × 7/2 = 35 mol

온도는 절대온도로 바꿔 대입한다.
T = 600 + 273 = 873 K
V = nRT/P = 35 × 0.082 × 873 ÷ 1 = 2,505.51 L

혼동 주의: 압력이 atm이므로 R = 0.082 atm·L/(mol·K)를 쓰고, 수증기 몰수를 빼먹지 않는다.

문제 12

출제 21-2

메틸알코올 320g이 산화될 때 생성되는 포름알데하이드의 질량(g)을 구하시오.
산화반응식: 2CH3OH + O2 → ( ① ) + 2H2O
메탄올 분자량 32, 320g = 10몰 → 포름알데하이드 10몰
에서 질량 = ( ② ) g
정답 및 해설
① 2HCHO
② 300


[해설]

메탄올은 산화되면 수소를 잃고 폼알데하이드(HCHO)가 되며, 반응식에서 메탄올과 폼알데하이드의 몰비는 1:1이다.
2CH3OH + O2 → 2HCHO + 2H2O

메탄올 몰수 = 320 ÷ 32 = 10 mol
폼알데하이드 질량 = 10 mol × 30 g/mol
= 300 g

폼알데하이드 분자량은 12 + 2×1 + 16 = 30 이다.

문제 13

출제 21-1

마그네슘과 이산화탄소에 관하여 답하시오.
① 반응식: 2Mg + CO2 → ( ① ) + ( ② )
② 마그네슘 화재 시 이산화탄소 소화약제로 소화할 수 없는 이유: 마그네슘은 이산화탄소와 접촉하면 폭발적으로 반응하여 가연성 물질인 ( ③ )를 발생시키기 때문이다
정답 및 해설
① 2MgO
② C
③ 탄소


[해설]

마그네슘은 산소와 결합하는 힘이 매우 강해 이산화탄소 속의 산소까지 빼앗으며 계속 탄다.

산소를 빼앗긴 이산화탄소는 탄소로 남고, 마그네슘은 산화마그네슘이 된다.
2Mg + CO2 → 2MgO + C

이때 생긴 탄소가 가연물로 다시 타므로 CO2 소화약제를 쓰면 오히려 화재가 커진다. 마그네슘 화재는 마른모래·금속화재용 분말로 질식소화한다.

문제 14

출제 20-3

제1종 분말소화약제(NaHCO3)의 열분해 반응식을 완성하시오.
① 270℃ 열분해: 2NaHCO3 → ( ① ) + CO2 + H2O
② 850℃ 열분해: 2NaHCO3 → ( ② ) + 2CO2 + H2O
정답 및 해설
① Na2CO3
② Na2O


[해설]

제1종 분말소화약제(탄산수소나트륨)는 가열 온도에 따라 분해되는 단계가 다르다.

약 270℃에서는 1차 분해로 탄산나트륨(Na2CO3)이 생긴다.
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

약 850℃ 이상에서는 탄산나트륨까지 분해되어 산화나트륨(Na2O)이 남고 CO2가 2몰 나온다.
2NaHCO3 → Na2O + 2CO2 + H2O

혼동 주의: 제2종(탄산수소칼륨)도 같은 꼴로 분해되어 K2CO3·K2O가 생긴다.

문제 15

출제 26-1/22-2/20-3/20-2

다음 반응식을 완성하시오.
① 트리메틸알루미늄+물: (CH3)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + ( ① )
② 트리메틸알루미늄 완전연소: 2(CH3)3Al + 12O2 → Al2O3 + ( ② ) + ( ③ )
③ 트리에틸알루미늄+물: (C2H5)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + ( ④ )
④ 트리에틸알루미늄 완전연소: 2(C2H5)3Al + ( ⑤ )O2 → Al2O3 + 12CO2 + 15H2O
정답 및 해설
① 3CH4
② 6CO2
③ 9H2O
④ 3C2H6
⑤ 21


[해설]

알킬알루미늄(제3류)은 물과 만나면 알킬기가 수소와 결합해, 탄소 수가 같은 탄화수소 기체로 떨어져 나온다.

트리메틸알루미늄은 메틸기 3개가 메탄 3분자가 된다.
(CH3)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + 3CH4

완전연소하면 탄소 6개는 CO2가 되고, 수소 18개는 H2O가 된다.
2(CH3)3Al + 12O2 → Al2O3 + 6CO2 + 9H2O

트리에틸알루미늄은 에틸기 3개가 에탄 3분자가 된다.
(C2H5)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + 3C2H6

우변의 산소 원자는 3 + 24 + 15 = 42개이므로, 필요한 산소는 O2 21분자다.
2(C2H5)3Al + 21O2 → Al2O3 + 12CO2 + 15H2O

문제 16

출제 20-3

다음 각 물질과 물의 반응식을 완성하시오.
① K2O2: 2K2O2 + 2H2O → ( ① ) + ( ② )
② Mg: Mg + 2H2O → ( ③ ) + ( ④ )
③ Na: 2Na + 2H2O → ( ⑤ ) + ( ④ )
정답 및 해설
① 4KOH
② O2
③ Mg(OH)2
④ H2
⑤ 2NaOH


[해설]

물과 반응하면 과산화물은 산소를, 활성금속은 수소를 내고, 둘 다 수산화물이 생긴다.

과산화칼륨은 수산화칼륨과 산소를 낸다.
2K2O2 + 2H2O → 4KOH + O2

마그네슘은 수산화마그네슘과 수소를, 나트륨은 수산화나트륨과 수소를 낸다.
Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

혼동 주의: 마그네슘은 찬물과는 느리게 반응하고 뜨거운 물과 반응할 때 수소가 활발히 나온다.

문제 17

출제 20-2

적린과 염소산칼륨의 혼촉폭발에 대하여 답하시오.
① 혼촉 폭발반응식: 6P + 5KClO3 → ( ① ) + ( ② )
② ①에서 생성된 기체가 물과 반응하여 만들어지는 물질의 명칭은 ( ③ )이다.
정답 및 해설
① 3P2O5
② 5KCl
③ 인산(H3PO4)


[해설]

염소산칼륨(제1류 산화제)이 산소를 내주고, 적린(제2류 가연물)이 그 산소로 급격히 산화되는 혼촉발화다.

인은 오산화인이 되고, 염소산칼륨은 산소를 모두 내준 뒤 염화칼륨으로 남는다.
6P + 5KClO3 → 3P2O5 + 5KCl

오산화인은 흡습성이 강해 물과 만나면 인산(H3PO4)이 된다.
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4

혼동 주의: 적린만 따로 연소해도 오산화인이 생기지만, 혼촉반응에서는 산소를 공급하는 쪽이 염소산칼륨이다.

문제 18

출제 20-3/20-1

과산화나트륨에 대하여 답하시오. (표준상태, Na=23)
① 완전분해 반응식: 2Na2O2 → ( ① ) + ( ② )
② 과산화나트륨 1kg(1,000g) 완전분해 시 발생하는 산소의 부피는
( ③ ) L
정답 및 해설
① 2Na2O
② O2
③ 143.59


[해설]

과산화나트륨은 가열하면 산화나트륨과 산소로 분해되며, Na2O2 2몰에서 O2 1몰이 나온다.
2Na2O2 → 2Na2O + O2

Na2O2 분자량 = 2×23 + 2×16 = 78

산소 부피 = (1,000 ÷ (2×78)) × 22.4
= 6.41 mol × 22.4 L/mol
= 143.59 L

표준상태에서 기체 1몰의 부피는 22.4 L이다.

문제 19

출제 24-3/21-3/20-1

제3류 위험물 나트륨에 관하여 답하시오.
① 물과의 반응식: 2Na + 2H2O → ( ① ) + H2
② 연소반응식: 4Na + O2 → ( ② )
③ 연소 시 불꽃 색상: ( ③ )
정답 및 해설
① 2NaOH
② 2Na2O
③ 노란색


[해설]

나트륨(제3류 금수성물질)은 물과 격렬히 반응해 수소를 내고, 공기 중에서 타면 산화물이 된다.

물과 반응하면 수산화나트륨과 수소가 생긴다.
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

연소하면 산화나트륨이 생긴다.
4Na + O2 → 2Na2O

나트륨의 불꽃반응 색은 노란색이다. 혼동 주의: 칼륨은 보라색, 리튬은 빨간색이다.

문제 20

출제 20-1

제3류 위험물이 물과 반응하는 반응식을 완성하시오.
① 수소화알루미늄리튬: LiAlH4 + 4H2O → LiOH + ( ① ) + ( ② )
② 수소화칼륨: KH + H2O → ( ③ ) + H2
③ 수소화칼슘: CaH2 + 2H2O → ( ④ ) + 2H2
정답 및 해설
① Al(OH)3
② 4H2
③ KOH
④ Ca(OH)2


[해설]

제3류 금속수소화물은 물과 반응하면 금속 수산화물과 수소(H2)를 낸다.

수소화알루미늄리튬은 리튬과 알루미늄이 각각 수산화물이 되고, 수소 4몰이 나온다.
LiAlH4 + 4H2O → LiOH + Al(OH)3 + 4H2

수소화칼륨은 수산화칼륨, 수소화칼슘은 수산화칼슘이 생긴다.
KH + H2O → KOH + H2
CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2

나오는 수소 몰수는 수소화물 속 H 원자 수와 같으므로 LiAlH4는 4몰, CaH2는 2몰로 외우면 된다.

문제 21

출제 20-1

알루미늄에 대하여 반응식을 완성하시오.
① 산화반응식: 4Al + 3O2 → ( ① )
② 염산과의 반응: 2Al + 6HCl → ( ② ) + ( ③ )
③ 물과의 반응: 2Al + 6H2O → ( ④ ) + ( ③ )
정답 및 해설
① 2Al2O3
② 2AlCl3
③ 3H2
④ 2Al(OH)3


[해설]

알루미늄은 산소와 결합하면 산화알루미늄이 되고, 염산이나 물과 반응하면 모두 수소를 낸다.

산화하면 산화알루미늄(Al2O3)이 된다.
4Al + 3O2 → 2Al2O3

염산과 반응하면 염화알루미늄과 수소가 생긴다.
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2

물과 반응하면 수산화알루미늄과 수소가 생긴다.
2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2

혼동 주의: 알루미늄분(제2류 금속분) 화재에 물을 뿌리면 수소가 생겨 위험하므로 마른모래로 소화한다.

문제 22

출제 20-1

이황화탄소 100kg이 완전연소할 때 발생하는 이산화황의 부피(m3)를 구하시오. (800mmHg, 30℃)
연소반응식: CS2 + 3O2 → CO2 + ( ① )
CS2 부피
SO2 부피 = 31,058.43 × ( ② ) = 62,116.86 L = ( ③ ) m3
정답 및 해설
① 2SO2
② 2
③ 62.12


[해설]

이상기체 상태방정식으로 CS2의 기체 부피를 구한 뒤 연소반응식의 몰비를 곱한다.
CS2 + 3O2 → CO2 + 2SO2

V = wRT ÷ (PM)
= (100,000 × 0.082 × 303) ÷ (1.0526 × 76)
= 31,058.43 L

SO2 부피 = 31,058.43 × 2
= 62,116.86 L = 62.12 m3

압력은 800 ÷ 760 = 1.0526 atm으로, 온도는 273 + 30 = 303 K로 바꿔서 대입한다.

문제 23

출제 20-1

제2류 위험물 오황화인에 대하여 답하시오.
① 물과의 반응식: P2S5 + 8H2O → ( ① ) + ( ② )
② ①에서 생성되는 기체의 완전연소반응식: 2H2S + 3O2 → ( ③ ) + ( ④ )
정답 및 해설
① 5H2S
② 2H3PO4
③ 2SO2
④ 2H2O


[해설]

오황화인(제2류)이 물과 반응하면 황은 황화수소(H2S)가 되고, 인은 인산(H3PO4)이 된다.

황 5개는 황화수소 5분자가 되고, 인 2개는 인산 2분자가 된다.
P2S5 + 8H2O → 5H2S + 2H3PO4

황화수소는 가연성이면서 유독한 기체로, 완전연소하면 이산화황과 물이 된다.
2H2S + 3O2 → 2SO2 + 2H2O

문제 24

출제 20-4

제4류 위험물 에틸알코올에 대하여 답하시오.
① 완전연소반응식: C2H5OH + 3O2 → ( ① ) + ( ② )
② 칼륨과 반응할 때 발생하는 기체의 명칭은 ( ③ )이다.
③ 에틸알코올의 구조이성질체인 디메틸에테르의 시성식은 ( ④ )이다.
정답 및 해설
① 2CO2
② 3H2O
③ 수소
④ CH3OCH3


[해설]

에틸알코올은 완전연소하면 이산화탄소와 물이 된다.
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

칼륨과 만나면 -OH의 수소가 칼륨으로 바뀌면서 수소 기체가 나온다.
2C2H5OH + 2K → 2C2H5OK + H2

디메틸에테르(CH3OCH3)는 분자식 C2H6O가 에틸알코올과 같다. 다만 산소가 두 탄소 사이에 끼인 에터 결합이라 구조이성질체가 된다.

문제 25

출제 20-4

인화칼슘에 대하여 답하시오.
① ( ① ) 위험물이다.
② 지정수량은 ( ② )이다.
③ 물과의 반응식: Ca3P2 + 6H2O → ( ③ ) + ( ④ )
④ 물과 반응한 후 생성되는 가스의 명칭은 ( ⑤ )이다.
정답 및 해설
① 제3류
② 300kg
③ 3Ca(OH)2
④ 2PH3
⑤ 포스핀


[해설]

인화칼슘(Ca3P2)은 위험물안전관리법 시행령 별표 1의 금속의 인화물로 제3류 위험물(자연발화성 및 금수성 물질)이며, 지정수량은 300kg이다.

물과 반응하면 수산화칼슘과 포스핀이 생긴다.
Ca3P2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2PH3

생성 가스인 PH3의 명칭은 포스핀(인화수소)이다. 맹독성·가연성 기체라서 인화칼슘은 물기와 철저히 떼어 저장한다.

문제 26

출제 20-4

다음 물음에 답하시오.
① ANFO 폭약을 제조하는 제1류 위험물의 화학식은 ( ① )이다.
② 이 물질이 질소·산소·물로 분해되는 반응식: 2NH4NO3 → ( ② ) + ( ③ ) + ( ④ )
정답 및 해설
① NH4NO3
② 2N2
③ O2
④ 4H2O


[해설]

ANFO 폭약의 산화제는 질산암모늄(NH4NO3)이다. 이 물질은 제1류 위험물 질산염류에 속한다.

가열이나 충격을 받으면 질소·산소·물로 분해된다.
2NH4NO3 → 2N2 + O2 + 4H2O

계수는 양변의 N 4개·H 8개·O 6개가 같도록 맞춘 것이다. 분해할 때 산소(O2)가 스스로 나오므로 경유 같은 연료와 섞으면 폭약이 된다.

문제 27

출제 20-5

제2류 위험물 알루미늄분에 대하여 답하시오.
① 완전연소반응식: 4Al + 3O2 → ( ① )
② 염산과 반응할 때 생성되는 가연성 가스의 명칭은 ( ② )이다.
③ 위험등급은 ( ③ )이다.
정답 및 해설
① 2Al2O3
② 수소
③ III 등급


[해설]

알루미늄분은 제2류 위험물 중 금속분이며, 금속분·철분·마그네슘은 위험등급 III에 속한다.

공기 중에서 완전연소하면 산화알루미늄이 된다.
4Al + 3O2 → 2Al2O3

염산과 반응하면 염화알루미늄과 가연성 가스인 수소가 생긴다.
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2

혼동 주의: 같은 제2류라도 황화인·적린·황은 위험등급 II다.

문제 28

출제 23-2/20-5/20-1

제5류 위험물로서 규조토에 흡수시켜 다이너마이트를 제조하는 물질에 대하여 답하시오.
① 화학식(구조식 표기)은 ( ① )이다.
② 품명은 ( ② ), 지정수량은 ( ③ )이다.
③ CO2·수증기·질소·산소가 발생하는 완전분해 반응식: 4C3H5(ONO2)3 → ( ④ ) + ( ⑤ ) + ( ⑥ ) + ( ⑦ )
정답 및 해설
① C3H5(ONO2)3
② 질산에스터류
③ 10kg
④ 12CO2
⑤ 10H2O
⑥ 6N2
⑦ O2


[해설]

규조토에 흡수시켜 다이너마이트를 만드는 물질은 니트로글리세린이다. 제5류 위험물 질산에스터류에 속하며 지정수량은 10kg이다.

화학식 C3H5(ONO2)3는 글리세린의 OH 3개가 질산기(ONO2)로 바뀐 구조다. 분자 안에 산소를 품고 있어 외부 산소 없이도 분해·폭발한다.

완전분해하면 이산화탄소·물·질소·산소가 나온다.
4C3H5(ONO2)3 → 12CO2 + 10H2O + 6N2 + O2

양변의 C 12개·H 20개·N 12개·O 36개가 같도록 계수를 맞춘다.

문제 29

출제 20-5

제4류 위험물 아세트알데하이드에 대하여 답하시오.
① 시성식은 ( ① )이다.
② 에틸렌으로부터 제조하는 반응식: C2H4 + PdCl2 + H2O → ( ② ) + Pd + ( ③ )
③ 압력탱크 외의 탱크에 저장하는 경우 저장온도는 ( ④ )이다.
④ 압력탱크에 저장하는 경우 저장온도는 ( ⑤ )이다.
정답 및 해설
① CH3CHO
② CH3CHO
③ 2HCl
④ 15℃ 이하
⑤ 40℃ 이하


[해설]

아세트알데하이드는 제4류 특수인화물이며 시성식은 CH3CHO이다.

에틸렌을 염화팔라듐 촉매로 산화해 만든다(바커 공정).
C2H4 + PdCl2 + H2O → CH3CHO + Pd + 2HCl

위험물안전관리법 시행규칙 별표 18에 따라 압력탱크 외의 탱크에는 15℃ 이하, 압력탱크에는 40℃ 이하로 저장한다.

혼동 주의: 압력탱크 외의 탱크라도 산화프로필렌·다이에틸에터등은 30℃ 이하다.

문제 30

출제 20-5

다음 반응식을 완성하시오.
① 아세트산과 과산화나트륨의 반응: 2CH3COOH + Na2O2 → ( ① ) + ( ② )
② 아세트산의 연소반응식: CH3COOH + 2O2 → ( ③ ) + ( ④ )
정답 및 해설
① 2CH3COONa
② H2O2
③ 2CO2
④ 2H2O


[해설]

아세트산은 산이라서 무기과산화물인 과산화나트륨과 만나면 아세트산나트륨(염)과 과산화수소를 만든다.
2CH3COOH + Na2O2 → 2CH3COONa + H2O2

완전연소하면 이산화탄소와 물이 생긴다.
CH3COOH + 2O2 → 2CO2 + 2H2O

혼동 주의: 과산화나트륨이 물과 반응하면 산소가 나오지만, 산과 반응하면 과산화수소가 나온다.

문제 31

출제 20-5

[보기](칼슘, 인화칼슘, 나트륨, 황린, 과염소산) 중 물과 반응하여 가연성 가스를 발생하는 물질 3가지를 골라 물과의 반응식을 쓰시오. → 정답 물질: ( ① )
· Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + ( ② )
· Ca3P2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + ( ③ )
· 2Na + 2H2O → 2NaOH + ( ② )
정답 및 해설
① 칼슘, 인화칼슘, 나트륨
② H2
③ 2PH3


[해설]

물과 만나 가연성 기체를 내는 물질은 활성 금속인 칼슘·나트륨과 인화물인 인화칼슘이고, 나머지 두 물질은 물과 반응해 가연성 가스를 내지 않아 제외된다.

칼슘·나트륨은 물과 반응해 수산화물과 함께 수소(H₂)를 내고, 인화칼슘은 맹독성·가연성 기체인 포스핀(PH₃)을 발생시킨다. 인화칼슘은 Ca₃P₂ 1분자당 P가 2개이므로 PH₃ 계수가 2가 된다.

황린은 자연발화성이 강해 오히려 물속에 저장하는 물질이라 상온의 물과는 반응하지 않고, 과염소산은 강산화성 물질일 뿐 물과 반응해 가연성 가스를 내는 성질이 없다.

문제 32

출제 21-2/19-1

황린의 연소반응식을 완성하시오.
( ① ) + 5O2 → ( ② )
정답 및 해설
① P4
② 2P2O5


[해설]

황린(P4)은 제3류 자연발화성 물질로, 공기 중에서 스스로 타서 오산화인(P2O5)의 흰 연기를 낸다.

연소반응식
P4 + 5O2 → 2P2O5

황린 분자 하나에 인 원자가 4개이므로 P 4개·O 10개를 맞추면 오산화인의 계수가 2가 된다.

공기와 쉽게 반응하기 때문에 황린은 물속에 넣어 저장한다.

문제 33

출제 19-2

표준상태에서 황린 20kg(20,000g)이 완전연소하는 데 필요한 공기의 부피(m3)를 구하시오. (공기 중 산소 21%, P4 분자량 124)
연소반응식: P4 + 5O2 → ( ① )
산소 부피
공기 부피 ( ② ) m3
정답 및 해설
① 2P2O5
② 86.02


[해설]

황린의 몰수에 연소반응식의 몰비(P4 1 : O2 5)를 곱해 산소 부피를 구하고, 이를 산소 비율 21%로 나눠 공기 부피를 얻는다.

P4 + 5O2 → 2P2O5

산소 부피 = (20,000 ÷ 124) × 5 × 22.4 = 18,064.51 L
공기 부피 = 18,064.51 ÷ 0.21 = 86,021.49 L

86,021.49 L ÷ 1,000 = 86.02 m3

혼동 주의: 1 m3 = 1,000 L이므로 마지막 단위 환산을 빠뜨리지 않는다.

문제 34

출제 24-3/19-3

과산화나트륨에 대하여 답하시오.
① 분해될 때 생성되는 물질 2가지는 ( ① )이다.
② 이산화탄소와 접촉할 때의 화학반응식: 2Na2O2 + 2CO2 → ( ② ) + ( ③ )
정답 및 해설
① 산화나트륨(Na2O), 산소(O2)
② 2Na2CO3
③ O2


[해설]

과산화나트륨(Na2O2)은 제1류 위험물 무기과산화물로, 분해되면 산화나트륨과 산소가 생긴다.
2Na2O2 → 2Na2O + O2

이산화탄소와 만나면 탄산나트륨이 되면서 역시 산소가 나온다.
2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2

혼동 주의: CO2와 반응해도 산소를 내놓으므로 이산화탄소 소화약제는 효과가 없고, 마른모래 등으로 덮어 질식소화한다.

문제 35

출제 19-3

ABC 분말소화기에서 올소인산이 생성되는 열분해 반응식을 완성하시오.
NH4H2PO4 → ( ① ) + ( ② )
정답 및 해설
① H3PO4
② NH3


[해설]

ABC 분말소화기는 제3종 분말이며 주성분은 제1인산암모늄(NH4H2PO4)이다.

열분해되면 암모니아는 기체로 빠져나가고, 남은 올소인산(H3PO4)이 가연물 표면을 덮어 재발화를 막는다.
NH4H2PO4 → H3PO4 + NH3

혼동 주의: 더 가열하면 올소인산에서 물이 빠져 메타인산(HPO3)이 되며, 전체 반응식은 다음과 같다.
NH4H2PO4 → HPO3 + NH3 + H2O

문제 36

출제 26-1/20-4

다음 물질이 물과 반응할 때 발생하는 기체의 몰수를 구하시오. (1기압, 30℃)
① 과산화나트륨 78g (2Na2O2 + 2H2O → 4NaOH + O2): 78g=1mol이 반응 → 산소 ( ① ) mol
② 수소화칼슘 42g (CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2): 42g=1mol이 반응 → 수소 ( ② ) mol
정답 및 해설
① 0.5
② 2


[해설]

생기는 기체의 몰수는 반응식의 계수비로 정해진다. 주어진 온도·압력은 기체 부피를 물을 때만 쓰므로 이 문항에서는 쓰지 않는다.

과산화나트륨(Na2O2, 78g/mol)은 Na2O2와 O2가 2 : 1로 반응한다.
78g ÷ 78g/mol = 1mol
O2 = 1mol × 1/2 = 0.5mol

수소화칼슘(CaH2, 42g/mol)은 CaH2와 H2가 1 : 2로 반응한다.
42g ÷ 42g/mol = 1mol
H2 = 1mol × 2 = 2mol

문제 37

출제 26-1/22-2

다음 물질이 물과 반응하여 생성되는 기체의 명칭을 쓰시오. (해당없으면 '해당없음')
① 인화칼슘: ( ① )
② 질산암모늄: ( ② )
③ 과산화칼륨: ( ③ )
④ 금속리튬: ( ④ )
⑤ 염소산칼륨: ( ⑤ )
정답 및 해설
① 포스핀(PH3)
② 해당없음
③ 산소(O2)
④ 수소(H2)
⑤ 해당없음


[해설]

물과 반응해 기체를 내는 것은 금수성 물질(인화칼슘·금속리튬)과 무기과산화물(과산화칼륨)이다.

  • 인화칼슘 — 맹독성·가연성 기체인 포스핀(PH3)을 낸다.
  • 과산화칼륨 — 수산화칼륨과 함께 불을 돕는 산소(O2)를 낸다.
  • 금속리튬 — 알칼리금속이라서 수산화리튬과 함께 수소(H2)를 낸다.
  • 질산암모늄·염소산칼륨 — 제1류 산화성 고체로 물과 반응해 기체를 내지 않으므로 해당없음이다.

혼동 주의: 질산암모늄은 물에 녹을 때 흡열해 온도만 내려갈 뿐 가스는 나오지 않는다.

문제 38

출제 25-3/25-2/25-1

알루미늄의 반응식을 완성하시오.
① 연소: 4Al + ( ① ) → ( ② )
② 물과 반응: 2Al + 6H2O → ( ③ ) + ( ④ )
③ 염산과 반응: 2Al + ( ⑤ ) → 2AlCl3 + 3H2↑
정답 및 해설
① 3O2
② 2Al2O3
③ 2Al(OH)3
④ 3H2↑
⑤ 6HCl


[해설]

알루미늄분은 제2류 위험물 금속분이다. 연소하면 산화알루미늄이 되고, 물·염산과 반응하면 수소를 낸다.

연소하면 산소 3분자가 필요하다.
4Al + 3O2 → 2Al2O3

물과 반응하면 수산화알루미늄이, 염산과 반응하면 염화알루미늄이 생기고 두 경우 모두 수소가 나온다.
2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2↑
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑

Al 1개에 OH나 Cl이 3개씩 붙으므로 Al 2개에는 물·염산이 6분자씩 들고 수소는 3분자가 나온다. 수소가 나오기 때문에 불이 나면 물을 뿌리지 말고 마른모래로 덮는다.

문제 39

출제 25-3/25-2

다음 반응식을 완성하시오.
① 트라이메틸알루미늄 + 물: (CH3)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + ( ① )
② 트라이메틸알루미늄 완전연소: 2(CH3)3Al + 12O2 → Al2O3 + ( ② ) + ( ③ )
③ 트라이에틸알루미늄 + 물: (C2H5)3Al + 3H2O → ( ④ ) + ( ⑤ )
④ 트라이에틸알루미늄 완전연소: 2(C2H5)3Al + ( ⑥ ) → Al2O3 + 12CO2 + 15H2O
정답 및 해설
① 3CH4
② 6CO2
③ 9H2O
④ Al(OH)3
⑤ 3C2H6
⑥ 21O2


[해설]

트라이메틸알루미늄과 트라이에틸알루미늄은 제3류 알킬알루미늄이다. 물과 만나면 알킬기 3개가 각각 탄화수소가 되어 떨어져 나온다.

물과 반응하면 트라이메틸알루미늄은 메탄을, 트라이에틸알루미늄은 에탄을 낸다.
(CH3)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + 3CH4
(C2H5)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + 3C2H6

완전연소식은 탄소는 CO2로, 수소는 H2O로 보내고 산소 원자 수를 양변에서 맞춘다.
2(CH3)3Al + 12O2 → Al2O3 + 6CO2 + 9H2O
2(C2H5)3Al + 21O2 → Al2O3 + 12CO2 + 15H2O

트라이에틸알루미늄 식은 우변 산소 원자가 3 + 24 + 15 = 42개다. 그래서 O2 계수는 21이 된다.

문제 40

출제 25-3

분말소화약제의 1차 열분해반응식을 완성하시오.
① 제1종: 2NaHCO3 → ( ① ) + CO2 + H2O
② 제2종: 2KHCO3 → ( ② ) + CO2 + H2O
정답 및 해설
① Na2CO3
② K2CO3


[해설]

제1종·제2종 분말소화약제는 탄산수소염이다. 열을 받으면 탄산염과 이산화탄소·수증기로 분해된다.

제1종(탄산수소나트륨)은 분해되어 탄산나트륨이 된다.
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

제2종(탄산수소칼륨)은 분해되어 탄산칼륨이 된다.
2KHCO3 → K2CO3 + CO2 + H2O

이때 생긴 CO2와 수증기가 질식·냉각 소화 작용을 한다. 두 반응식은 금속만 나트륨에서 칼륨으로 바뀔 뿐 계수는 같다.

문제 41

출제 25-3

열분해반응식 2( ① ) → 2N2 + 4H2O + O2 에 대하여 답하시오.
① 괄호 안 물질의 명칭: ( ① )
② ①의 화학식: ( ② )
③ ①과 물의 반응은 흡열/발열 중: ( ③ )
④ 해당 위험물 제조소 게시판 주의사항(제1류 질산염류): ( ④ )
정답 및 해설
① 질산암모늄
② NH4NO3
③ 흡열반응
④ 없음


[해설]

질산암모늄(NH4NO3)은 제1류 질산염류이며, 가열하면 질소·수증기·산소로 분해된다.
2NH4NO3 → 2N2 + 4H2O + O2

질산암모늄이 물에 녹을 때는 주위의 열을 빼앗는 흡열반응이 일어나며, 그래서 냉각팩에 쓰인다. 위험물안전관리법 시행규칙상 제1류에서 제조소 게시판 주의사항(물기엄금)을 다는 것은 알칼리금속의 과산화물뿐이므로, 질산염류는 표시할 주의사항이 없다.

혼동 주의: 운반용기 외부에는 제1류 질산염류도 화기·충격주의와 가연물접촉주의를 표시해야 한다.

문제 42

출제 25-2

과산화나트륨(Na2O2) 1kg이 물과 반응하여 생성된 기체의 부피를 350℃, 1atm에서 구하시오. (반응식 2Na2O2 + 2H2O → 4NaOH + O2)
→ 부피 = ( ① ) L
정답 및 해설
① 327.68


[해설]

과산화나트륨은 물과 반응하면 산소(O2)를 내며, 반응식에서 Na2O2와 O2의 몰비는 2:1이다.

Na2O2의 분자량 78 g/mol로 몰수를 구한다. 표준상태 부피 22.4 L는 샤를의 법칙으로 350℃(623 K)에 맞게 보정한다.

V = (질량 ÷ 분자량) × 1/2 × 22.4 × T/273
V = (1,000 ÷ 78) × 1/2 × 22.4 × 623/273
V ≈ 327.68 L

혼동 주의: 과산화나트륨과 물이 반응하면 수소가 아니라 산소가 나오며, 온도 보정을 빠뜨리면 약 143.6 L라는 오답이 나온다.

문제 43

출제 25-2

트라이에틸알루미늄(제3류)에 대하여 답하시오.
① 물과의 반응식: (C2H5)3Al + 3H2O → ( ① ) + ( ② )
② 물과 반응하여 생성되는 물질의 명칭: ( ③ )
정답 및 해설
① Al(OH)3
② 3C2H6
③ 에탄(C2H6)


[해설]

제3류 트라이에틸알루미늄은 물과 격렬히 반응해 수산화알루미늄과 가연성 기체를 낸다.
(C2H5)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + 3C2H6

알루미늄에 붙은 에틸기 3개가 각각 물의 수소와 결합해 떨어져 나오므로 에탄(C2H6)이 3분자 생긴다. 에탄은 가연성이라 발화·폭발 위험이 크므로 물로 불을 끄면 안 된다.

혼동 주의: 트라이메틸알루미늄은 같은 반응에서 에탄이 아니라 메탄(CH4)을 낸다.

문제 44

출제 25-2

다음 위험물이 열분해하여 산소를 발생하는 반응식을 완성하시오.
① 과산화나트륨: 2Na2O2 → ( ① ) + O2
② 다이크로뮴산칼륨: 4K2Cr2O7 → 4K2CrO4 + ( ② ) + 3O2
③ 질산암모늄: 2NH4NO3 → ( ③ ) + ( ④ ) + O2
정답 및 해설
① 2Na2O
② 2Cr2O3
③ 2N2
④ 4H2O


[해설]

세 물질은 모두 가열하면 자기 안의 산소를 내놓는 제1류 위험물(산화성 고체)이며, 빈칸은 원자수가 보존되도록 맞춘다.

  • 과산화나트륨 — 산소를 내고 산화나트륨(2Na2O)이 남는다.
  • 다이크로뮴산칼륨 — 크로뮴산칼륨과 함께 산화크로뮴(2Cr2O3)이 생긴다(Cr 8개 = 4 + 4).
  • 질산암모늄 — 질소(2N2)와 수증기(4H2O)로 분해되면서 산소를 함께 낸다.

외우는 요령: 금속·질소·수소 원자수를 먼저 맞추고, 마지막에 산소로 검산한다(다이크로뮴산칼륨은 좌변 O 28개 = 16 + 6 + 6).

문제 45

출제 25-2

햇빛에 분해되어 적갈색 증기를 발생하고 부식성이 강한 휘발성 액체(제6류)에 대하여 답하시오.
① 분해되어 산소를 발생하는 분해반응식: 4HNO3 → ( ① ) + ( ② ) + O2
② 옥내저장소에 3,000kg 저장 시 안전거리: ( ③ )
정답 및 해설
① 4NO2
② 2H2O
③ 해당없음


[해설]

햇빛을 받으면 분해되어 적갈색 이산화질소를 내는 제6류 액체는 질산(HNO3)이다.
4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2

적갈색 증기가 바로 NO2이며, 분해를 막으려면 갈색병에 담아 서늘하고 어두운 곳에 보관한다. 위험물안전관리법 시행규칙상 제6류 위험물을 저장하는 옥내저장소는 안전거리 규제에서 빠지므로, 3,000kg이라도 해당없음이다.

혼동 주의: 제6류 위험물을 취급하는 제조소도 같은 이유로 안전거리를 적용하지 않는다.

문제 46

출제 25-2

벽·바닥 두께 0.2m 이상 철근콘크리트 수조에 보관하는(보유공지·통기관·자동계량장치 생략 가능) 위험물에 대하여 답하시오.
① 연소반응식: CS2 + 3O2 → ( ① ) + ( ② )
② 방유제 설치 유무: ( ③ )
정답 및 해설
① 2SO2
② CO2
③ 설치할 필요 없음


[해설]

벽·바닥 두께 0.2m 이상인 철근콘크리트 수조에 넣어 저장하는 위험물은 이황화탄소(CS2)로, 물에 녹지 않고 물에 가라앉아 물속에서 증기 발생을 막는다.

연소반응식
CS2 + 3O2 → CO2 + 2SO2

탄소 1개는 이산화탄소로, 황 2개는 이산화황 2분자로 산화되며 이때 필요한 산소 원자 6개가 O2 3몰과 맞는다.

탱크를 수조 안에 넣어 두어 새어 나온 위험물을 수조가 받아 내므로 방유제는 설치할 필요가 없다.

문제 47

출제 25-2

다음 위험물의 연소반응식을 완성하시오.
① 오황화인: 2P2S5 + 15O2 → ( ① ) + ( ② )
② 마그네슘: 2Mg + ( ③ ) → ( ④ )
③ 알루미늄: 4Al + 3O2 → ( ⑤ )
정답 및 해설
① 2P2O5
② 10SO2
③ O2
④ 2MgO
⑤ 2Al2O3


[해설]

오황화인·마그네슘·알루미늄분은 모두 제2류 가연성 고체이며, 연소하면 각 원소가 산화물이 된다.

오황화인은 인이 오산화인으로, 황이 이산화황으로 바뀌며 P·S·O 원자 수를 맞추면 계수가 정해진다.
2P2S5 + 15O2 → 2P2O5 + 10SO2

마그네슘은 산화마그네슘이 되고, 알루미늄은 산화알루미늄이 된다.
2Mg + O2 → 2MgO
4Al + 3O2 → 2Al2O3

혼동 주의: 마그네슘과 알루미늄분은 물과 반응해 수소를 내므로 물로 불을 끄면 안 된다.

문제 48

출제 25-2

[보기] BaO2, NH4NO3, KMnO4, KIO3, Pb(NO3)2 중 무기과산화물을 골라 반응식을 완성하시오. (없으면 해당없음)
① HCl과 반응: ( ① ) + 2HCl → BaCl2 + ( ② )
② O2와 반응: ( ③ )
정답 및 해설
① BaO2
② H2O2
③ 해당없음


[해설]

보기 중 무기과산화물은 과산화바륨(BaO₂) 하나뿐이며, 나머지는 과망가니즈산염·아이오딘산염·질산염으로 산소를 함유하지만 과산화물 결합(-O-O-)을 갖지 않는다.

과산화바륨은 염산과 반응하면 염화바륨과 함께 과산화수소(H₂O₂)를 생성하는데, 이는 무기과산화물이 산과 만나면 과산화수소를 내놓는 공통 반응이다.

반면 무기과산화물은 이미 산소가 최대로 결합된 상태라 산소(O₂)와는 추가로 반응하지 않으므로 해당없음이 된다.

문제 49

출제 25-1

지정수량 300kg, 분자량 64, 질소와 고온반응 시 석회질소를 생성하는 제3류 위험물에 대하여 답하시오.
① 물과의 반응식: CaC2 + 2H2O → ( ① ) + ( ② )
② 생성 기체의 완전연소반응식: 2C2H2 + ( ③ ) → ( ④ ) + 2H2O
정답 및 해설
① Ca(OH)2
② C2H2
③ 5O2
④ 4CO2


[해설]

지정수량 300kg, 분자량 64(Ca 40 + C 12×2)이고 질소와 반응해 석회질소를 만드는 물질은 탄화칼슘(CaC2)이다.

탄화칼슘이 물과 반응하면 수산화칼슘과 가연성 기체인 아세틸렌(C2H2)이 생긴다.
CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2

아세틸렌이 완전연소하면 이산화탄소와 물이 되며, O 원자 수를 맞추면 산소가 5몰 필요하다.
2C2H2 + 5O2 → 4CO2 + 2H2O

문제 50

출제 25-1

다음 위험물의 완전연소반응식을 완성하시오.
① 삼황화인: P4S3 + 8O2 → ( ① ) + ( ② )
② 오황화인: 2P2S5 + 15O2 → 2P2O5 + ( ③ )
③ 알루미늄분: 4Al + ( ④ ) → 2Al2O3
정답 및 해설
① 2P2O5
② 3SO2
③ 10SO2
④ 3O2


[해설]

삼황화인·오황화인·알루미늄분은 모두 제2류 위험물(가연성 고체)이며, 완전연소하면 각 원소가 산화물로 바뀐다.

  • 삼황화인 — 인 4개는 오산화인 2분자(2P2O5)가 되고, 황 3개는 이산화황 3분자(3SO2)가 된다.
  • 오황화인 — 황 10개가 10SO2가 되며, 산소는 좌변 30개 = 10 + 20으로 맞는다.
  • 알루미늄분 — 알루미늄 4개가 산화알루미늄 2분자가 되려면 3O2가 필요하다.

검산 요령: 삼황화인은 우변 산소가 10 + 6 = 16개로 좌변 8O2와 일치한다.

문제 51

출제 25-1

다음 중 물과 반응하여 산소를 생성하는 물질을 찾아 반응식을 완성하시오. (없으면 해당없음)
ⓐ 과염소산칼륨 ⓑ 과산화나트륨 ⓒ 과산화바륨 ⓓ 질산칼륨 ⓔ 질산암모늄
① 2Na2O2 + 2H2O → ( ① ) + O2
② 2BaO2 + 2H2O → ( ② ) + O2
정답 및 해설
① 4NaOH
② 2Ba(OH)2


[해설]

보기 중 물과 반응해 산소를 내는 것은 무기과산화물인 과산화나트륨과 과산화바륨뿐이다. 과염소산칼륨·질산칼륨·질산암모늄은 가열해야 산소를 내며, 물과 반응해서는 산소가 생기지 않는다.

과산화물은 물과 만나면 수산화물과 산소를 내며, 금속·O·H 원자 수를 맞추면 계수가 정해진다.
2Na2O2 + 2H2O → 4NaOH + O2
2BaO2 + 2H2O → 2Ba(OH)2 + O2

혼동 주의: 게시판 물기엄금은 알칼리금속의 과산화물인 과산화나트륨에만 해당하고, 알칼리토금속의 과산화물인 과산화바륨은 대상이 아니다.

문제 52

출제 25-1

탄화알루미늄에 대하여 답하시오.
① 물과의 반응식: Al4C3 + 12H2O → ( ① ) + ( ② )
② 발생 기체의 완전연소반응식: CH4 + ( ③ ) → ( ④ ) + 2H2O
정답 및 해설
① 4Al(OH)3
② 3CH4
③ 2O2
④ CO2


[해설]

탄화알루미늄(Al4C3)은 물과 반응해 가연성 기체 메탄(CH4)을 내는 제3류 위험물이다.

  • 수산화알루미늄 — 좌변 Al 4개가 그대로 4Al(OH)3가 된다.
  • 메탄 — C 3개가 3CH4가 되며, 물 12분자의 H 24개·O 12개로 검산된다.
  • 메탄 연소 — 탄소는 CO2, 수소 4개는 2H2O가 되므로 산소는 2O2가 필요하다.

혼동 주의: 탄화칼슘(카바이드)은 물과 반응하면 메탄이 아니라 아세틸렌(C2H2)을 낸다.

문제 53

출제 25-1/24-3/23-2/22-2/21-3/20-1

제1류 위험물 염소산칼륨(분자량 122.55)에 관하여 답하시오.
① 완전분해반응식: 2KClO3 → ( ① ) + ( ② )
② 염소산칼륨 50kg을 표준상태에서 완전분해할 때 생성되는 산소의 부피(L 및 m3):
에서 산소 부피 = ( ③ ) L ≈ ( ④ ) m3
정답 및 해설
① 2KCl
② 3O2
③ 13,708.7
④ 13.71


[해설]

제1류 염소산칼륨은 가열하면 염화칼륨과 산소로 완전분해된다.
2KClO3 → 2KCl + 3O2

반응식의 몰비 KClO3 : O2 = 2 : 3과 표준상태 기체 1몰의 부피 22.4L를 이용한다.
V = (50,000 ÷ 122.55) × 3/2 × 22.4
= 407.997mol × 1.5 × 22.4
≈ 13,708.7L ≈ 13.71m3

L를 m3로 바꿀 때는 1,000으로 나눈다(1m3 = 1,000L).

문제 54

출제 25-1/20-1

어떤 위험물질이 하이드라진과 만나면 격렬하게 반응하여 폭발한다. (해당 물질=과산화수소)
① 이 물질이 위험물로 분류되기 위한 조건은 ( ① )이다.
② 하이드라진과의 폭발반응식: 2H2O2 + N2H4 → ( ② ) + ( ③ )
정답 및 해설
① 농도가 36wt% 이상일 것
② 4H2O
③ N2


[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1에 따라 과산화수소는 농도 36 wt% 이상인 것만 제6류 위험물(산화성 액체)로 본다.

하이드라진(N2H4)은 강한 환원제라 과산화수소에 산화되면서 물(4H2O)과 질소(N2)를 만들고, 이때 갑자기 나는 열이 폭발로 이어진다.

검산: 좌변의 H 8개·O 4개·N 2개가 우변 4H2O와 N2에 그대로 맞는다.

혼동 주의: 같은 제6류라도 질산은 비중 1.49 이상일 때 위험물이 되므로 과산화수소의 농도 기준과 구분한다.

문제 55

출제 24-3/24-1/20-3

탄화알루미늄에 대하여 답하시오.
① 물과 반응하여 생성되는 기체(메탄)의 연소반응식: CH4 + 2O2 → ( ① ) + ( ② )
② 이때 생성되는 기체의 위험도는 ( ③ )이다. (메탄 연소범위 5~15%)
정답 및 해설
① CO2
② 2H2O
③ 2


[해설]

탄화알루미늄(Al4C3)은 물과 반응해 메탄을 내고, 메탄이 완전연소하면 이산화탄소와 물이 된다.
Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

위험도는 연소범위의 폭(상한 U − 하한 L)을 연소하한으로 나눈 값이다.
H = (U − L) ÷ L
= (15 − 5) ÷ 5
= 2

혼동 주의: 탄화칼슘은 물과 반응하면 메탄이 아니라 아세틸렌을 낸다.

문제 56

출제 24-3

[보기](부틸리튬, 인화알루미늄, 황린, 나트륨)에서 골라 쓰시오.
① 이동저장탱크로부터 꺼낼 때 동시에 200kPa 이하의 압력으로 불활성기체를 봉입해야 하는 위험물: ( ① )
② 옥내저장소에 바닥면적 1,000m2 이하로 저장해야 하는 위험물: ( ② )
③ 물과 반응할 때 수소를 발생시키는 위험물: ( ③ )
정답 및 해설
① 부틸리튬
② 부틸리튬, 황린, 나트륨
③ 나트륨


[해설]

넷 다 제3류 위험물이지만, 불활성기체 봉입과 바닥면적 제한은 위험물안전관리법 시행규칙에서 적용 품목을 정해 둔 규정이라 대상을 정확히 가려야 한다.

  • 부틸리튬 — 알킬리튬은 알킬알루미늄과 함께 '알킬알루미늄등'에 속하므로 이동저장탱크에서 꺼낼 때 200 kPa 이하로 불활성기체를 봉입한다.
  • 부틸리튬·황린·나트륨 — 옥내저장소 바닥면적 1,000 m2 이하 대상인 칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬·황린에 해당한다.
  • 나트륨 — 물과 반응해 수소를 내고, 그 반응열로 불이 붙을 수 있다.

나트륨과 물의 반응은 다음과 같다.
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

혼동 주의: 인화알루미늄은 지정수량 300 kg인 금속인화물이라 1,000 m2 제한 대상이 아니며, 물과 만나면 수소가 아니라 포스핀(PH3)을 낸다.

문제 57

출제 24-2

다음 위험물을 제조소에서 저장·취급할 때 확보해야 할 보유공지(m)를 쓰시오.
아세톤 400L: ( ① )
시안화수소 100,000L: ( ② )
톨루엔 15,000L: ( ③ )
메탄올 8,000L: ( ④ )
클로로벤젠 15,000L: ( ⑤ )
정답 및 해설
① 3m
② 5m
③ 5m
④ 5m
⑤ 5m


[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 4에 따라 제조소의 보유공지는 지정수량 10배 이하면 3m 이상, 10배 초과면 5m 이상의 두 단계뿐이다.

  • 아세톤은 제1석유류 수용성(지정수량 400L)이고 400÷400=1배라서 3m다.
  • 시안화수소는 제1석유류 수용성(400L)이고 100,000÷400=250배라서 5m다.
  • 톨루엔은 제1석유류 비수용성(200L)이고 15,000÷200=75배라서 5m다.
  • 메탄올은 알코올류(400L)이고 8,000÷400=20배라서 5m다.
  • 클로로벤젠은 제2석유류 비수용성(1,000L)이고 15,000÷1,000=15배라서 5m다.

혼동 주의: 옥내저장소·옥외탱크저장소는 배수 구간이 여러 단계지만, 제조소는 10배 경계 하나만 본다.

문제 58

출제 24-1

알루미늄에 관하여 답하시오.
① 물과의 반응식: 2Al + 6H2O → ( ① ) + ( ② )
② ①에서 발생하는 기체의 연소반응식: 2H2 + O2 → ( ③ )
③ 그 기체(수소, 연소범위 4~75%)의 위험도 ( ④ )
정답 및 해설
① 2Al(OH)3
② 3H2
③ 2H2O
④ 17.75


[해설]

알루미늄분은 제2류 위험물(금속분)로, 물과 반응하면 수산화알루미늄과 수소를 낸다.
2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2

발생한 수소는 산소와 반응해 물이 된다.
2H2 + O2 → 2H2O

위험도는 연소범위의 폭(상한−하한)을 하한값으로 나눈 값이다.
H = (U − L) / L
H = (75 − 4) / 4
H = 17.75

문제 59

출제 24-1

[보기] 중 소화난이도등급 Ⅰ에 해당하는 제조소등을 모두 고르면 ( ① )이다.
[보기] ① 지하탱크저장소 ② 면적 1,000m2인 제조소 ③ 처마높이 6m인 옥내저장소 ④ 제2종 판매취급소 ⑤ 간이탱크저장소 ⑥ 이송취급소 ⑦ 이동탱크저장소
정답 및 해설
① ②, ③, ⑥


[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17의 소화난이도등급 Ⅰ은 규모·위험성이 커서 대형·고정식 소화설비를 갖춰야 하는 제조소등이다.

  • 면적 1,000m2인 제조소는 연면적 1,000m2 이상 기준에 들어 등급 Ⅰ이다.
  • 처마높이 6m인 옥내저장소는 처마높이 6m 이상인 단층건물 기준에 들어 등급 Ⅰ이다.
  • 이송취급소는 규모와 관계없이 모든 대상이 등급 Ⅰ이다.

혼동 주의: 지하탱크·간이탱크·이동탱크저장소는 등급 Ⅲ이고, 제2종 판매취급소는 등급 Ⅱ다.

문제 60

출제 24-1/21-2

[보기] 과염소산암모늄, 과망간산칼륨, 과산화나트륨, 마그네슘
위에서 염산과 반응하여 제6류 위험물을 생성하는 물질을 찾아, 그 물질이 물과 반응하는 반응식을 완성하시오.
( ① ) + 2H2O → ( ② ) + ( ③ )↑
정답 및 해설
① 2Na2O2
② 4NaOH
③ O2


[해설]

보기 중 염산과 반응해 과산화수소(제6류)를 만드는 물질은 제1류 알칼리금속 과산화물인 과산화나트륨뿐이다.
Na2O2 + 2HCl → 2NaCl + H2O2

과산화나트륨은 물과 반응하면 수산화나트륨과 산소를 내며 열이 난다.
2Na2O2 + 2H2O → 4NaOH + O2↑

혼동 주의: 물과 만나면 산소가 나오므로 주수소화는 금지이고, 마른모래 등으로 질식소화한다.

문제 61

출제 24-1

다음 각 반응에서 생성되는 유독가스의 명칭을 쓰시오. (없으면 해당없음)
① 염소산나트륨과 염산의 반응: ( ① )
② 염소산칼륨과 황산의 반응: ( ① )
③ 과산화칼륨과 물의 반응: ( ② )
④ 질산칼륨과 물의 반응: ( ② )
⑤ 질산암모늄과 물의 반응: ( ② )
정답 및 해설
① 이산화염소(ClO2)
② 해당없음


[해설]

염소산염류는 염산·황산 같은 강산과 만나면 폭발성이 있는 유독가스 이산화염소(ClO2)를 낸다.

  • 염소산나트륨과 염산, 염소산칼륨과 황산은 모두 염소산염류와 강산의 조합이라 이산화염소가 생긴다.
  • 과산화칼륨은 물과 반응하면 수산화칼륨과 산소만 생기므로 해당없음이다.
  • 질산칼륨·질산암모늄은 물에 녹기만 하고(질산암모늄은 흡열 용해) 가스가 생기지 않으므로 해당없음이다.

혼동 주의: 과산화칼륨과 물의 반응에서 나오는 산소는 불을 키우는 조연성 가스일 뿐 유독가스가 아니다.

문제 62

출제 24-1

다음 위험물의 분해 반응식을 완성하시오.
① 과염소산칼륨: KClO4 → KCl + ( ① )
② 과산화칼슘: 2CaO2 → 2CaO + ( ② )
③ 아염소산나트륨: NaClO2 → NaCl + ( ② )
정답 및 해설
① 2O2
② O2


[해설]

세 물질 모두 제1류 위험물(산화성고체)로, 가열하면 분해해 산소를 내놓는다.

과염소산칼륨은 산소 원자 4개가 모두 빠져나가 산소 2몰이 된다.
KClO4 → KCl + 2O2

과산화칼슘과 아염소산나트륨은 남는 산소 원자 2개가 산소 1몰이 된다.
2CaO2 → 2CaO + O2
NaClO2 → NaCl + O2

문제 63

출제 23-4

아세트알데히드는 산화성과 환원성을 모두 가진다.
① 산화될 때 생성물질명은 ( ① )이며, 그 연소반응식은 CH3COOH + 2O2 → ( ② ) + ( ③ )
② 환원될 때 생성물질명은 ( ④ )이며, 그 연소반응식은 C2H5OH + 3O2 → ( ⑤ ) + ( ⑥ )
정답 및 해설
① 초산(CH3COOH)
② 2CO2
③ 2H2O
④ 에틸알코올(C2H5OH)
⑤ 2CO2
⑥ 3H2O


[해설]

아세트알데히드(CH3CHO)는 산화되면 초산, 환원되면 에틸알코올이 되므로 산화성과 환원성을 모두 가진다.

초산이 완전연소하면 이산화탄소 2분자와 물 2분자가 생긴다.
CH3COOH + 2O2 → 2CO2 + 2H2O

에틸알코올도 완전연소하면 이산화탄소와 물이 되며, 수소 원자가 6개라서 물의 계수는 3이다.
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

문제 64

출제 23-4

다음 위험물이 연소할 때 생성되는 물질을 화학식으로 쓰시오. (생성 없으면 '해당없음')
① 질산칼륨 → ( ① )
② 과염소산 → ( ② )
③ 마그네슘 → ( ③ )
④ 황 → ( ④ )
⑤ 황린 → ( ⑤ )
정답 및 해설
① 해당없음
② 해당없음
③ MgO
④ SO2
⑤ P2O5


[해설]

연소 생성물은 가연물만 만든다. 질산칼륨(제1류)과 과염소산(제6류)은 산소를 공급하는 불연성 산화제라 스스로 타지 않으므로 해당없음이다.

마그네슘은 타서 산화마그네슘이 되고, 황은 푸른 불꽃을 내며 이산화황이 된다.
2Mg + O2 → 2MgO
S + O2 → SO2

황린은 타면서 흰 연기인 오산화인을 낸다.
P4 + 5O2 → 2P2O5

문제 65

출제 25-1/23-4/23-1/20-4

지정수량 50L, 증기비중 2.6, 물보다 무거워 수조 속에 보관하는 비수용성 제4류 위험물에 대하여 답하시오.
① 화학식은 ( ① )이다.
② 연소반응식: CS2 + 3O2 → CO2 + ( ② )
③ 다음 중 틀린 부분을 알맞게 수정하면 ( ③ )이다. (㉠통기관은 설치하지 않아도 된다 / ㉡보유공지는 있어야 한다 / ㉢자동 계량장치는 없어도 된다)
정답 및 해설
① CS2
② 2SO2
③ ㉡은 생략할 수 있다.


[해설]

지정수량 50L(특수인화물)·비수용성·물에 가라앉아 수조에 저장하는 제4류 위험물은 이황화탄소(CS2)다.

분자량이 76이라 증기비중은 76÷29≈2.6으로 들어맞는다.

연소하면 황 원자 2개가 각각 이산화황이 된다.
CS2 + 3O2 → CO2 + 2SO2

위험물안전관리법 시행규칙상 벽·바닥 두께 0.2m 이상 철근콘크리트 수조에 넣은 이황화탄소 옥외저장탱크는 보유공지·통기관·자동계량장치를 생략할 수 있다.

그래서 ‘보유공지는 있어야 한다’가 틀린 서술이고, ‘생략할 수 있다’로 고친다.

문제 66

출제 23-4/20-2

다음 물질이 열분해하여 산소를 발생시키는 반응식을 완성하시오.
① 아염소산나트륨: NaClO2 → NaCl + ( ① )
② 염소산나트륨: 2NaClO3 → 2NaCl + ( ② )
③ 과염소산나트륨: NaClO4 → NaCl + ( ③ )
정답 및 해설
① O2
② 3O2
③ 2O2


[해설]

세 물질은 아염소산염류·염소산염류·과염소산염류에 속하는 제1류 위험물로, 가열하면 염화나트륨을 남기고 나머지 산소를 모두 내놓는다.

산소 계수는 화학식에 든 산소 원자 수(2·3·4개)에 맞춰 정해진다.
NaClO2 → NaCl + O2
2NaClO3 → 2NaCl + 3O2
NaClO4 → NaCl + 2O2

외우는 요령: 아염소산 → 염소산 → 과염소산 순으로 산소 원자가 하나씩 늘어난다.

문제 67

출제 24-1/23-2/22-4/22-3/21-2/19-3/19-2

트리에틸알루미늄에 관하여 답하시오.
① 물과의 반응식: (C2H5)3Al + 3H2O → ( ① ) + ( ② )
② 1몰이 물과 반응할 때 발생하는 에탄(C2H6)의 부피: 에서 에탄 부피 = ( ③ ) L
③ 옥내저장소 저장 시 바닥면적: ( ④ ) m2
정답 및 해설
① Al(OH)3
② 3C2H6
③ 67.2
④ 1,000


[해설]

트리에틸알루미늄은 제3류 알킬알루미늄으로, 물과 격렬히 반응해 수산화알루미늄과 가연성 가스인 에탄을 낸다.
(C2H5)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + 3C2H6

1몰이 반응하면 에탄 3몰이 생기고, 표준상태에서 기체 1몰의 부피는 22.4L다.
V = 3 × 22.4
V = 67.2L

옥내저장소에서 알킬알루미늄은 칼륨·나트륨·황린 등과 함께 저장창고 바닥면적이 1,000m2 이하로 제한된다. 물과 닿으면 위험한 품목이라 한 곳에 저장하는 규모를 작게 묶는 것이다.

문제 68

출제 23-1/22-2/21-3

탄화칼슘에 관하여 답하시오.
① 산화하여 산화칼슘과 이산화탄소 생성: 2CaC2 + ( ① )O2 → ( ② ) + ( ③ )
② 고온에서 질소와 반응할 때 생성되는 물질 2가지: ( ④ ), ( ⑤ )
정답 및 해설
① 5
② 2CaO
③ 4CO2
④ 칼슘시안나이드(CaCN2, 석회질소)
⑤ 탄소(C)


[해설]

탄화칼슘은 제3류 위험물로, 산소와 반응하면 칼슘은 산화칼슘이 되고 탄소는 이산화탄소가 된다.
2CaC2 + 5O2 → 2CaO + 4CO2

탄소 4개를 CO2로 만드는 데 산소 원자 8개, 칼슘 2개를 CaO로 만드는 데 2개가 들어 모두 10개이므로 O2 계수는 5다.

고온에서 질소와 반응하면 비료로 쓰는 칼슘시안나이드(CaCN2, 석회질소)와 탄소가 생긴다.
CaC2 + N2 → CaCN2 + C

문제 69

출제 23-2

아세트산과 과산화칼륨이 반응하여 생성되는 위험물(제6류)에 관하여 답하시오.
① 가열 시 분해반응식: 2H2O2 → ( ① ) + ( ② )
② 운반용기 외부 표시 주의사항: ( ③ )
③ 취급 제조소와 학교 사이 안전거리: ( ④ )
정답 및 해설
① 2H2O
② O2
③ 가연물접촉주의
④ 해당없음


[해설]

아세트산과 과산화칼륨이 반응하면 제6류 위험물인 과산화수소가 생긴다.

과산화수소는 가열하면 물과 산소로 분해된다.
2H2O2 → 2H2O + O2

  • 운반용기 주의사항 — 제6류 산화성 액체는 가연물접촉주의 한 가지만 표시한다.
  • 학교와의 안전거리 — 제6류를 취급하는 제조소는 안전거리 적용 대상에서 제외되므로 해당없음이다.

혼동 주의: 제1류 알칼리금속 과산화물에는 물기엄금 등이 더 붙지만, 제6류는 가연물접촉주의 하나뿐이다.

문제 70

출제 23-2

탄산수소나트륨에 관하여 답하시오.
① 1차(270℃) 열분해 반응식: 2NaHCO3 → ( ① ) + ( ② ) + H2O
② 탄산수소나트륨 10kg 분해 시 발생하는 이산화탄소 부피(m3): ( ③ )
정답 및 해설
① Na2CO3
② CO2
③ 1.33m3


[해설]

탄산수소나트륨은 제1종 분말소화약제의 주성분으로, 270℃에서 탄산나트륨·이산화탄소·물로 분해된다.
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

NaHCO3 분자량은 84이고 2몰이 분해될 때 CO2 1몰이 나오며, 표준상태(0℃, 1atm)에서 기체 1kmol의 부피는 22.4m3로 계산한다.
V = (10 / 84) × (1/2) × 22.4
V = 1.33m3

문제 71

출제 23-1/20-5/19-1

인화알루미늄 580g이 표준상태에서 물과 반응할 때 생성되는 기체(포스핀)의 부피를 구하시오. (AlP=58, 1mol→PH3 1mol)
( ① ) L
정답 및 해설
① 223.86


[해설]

인화알루미늄(AlP)은 물과 반응해 맹독성 기체인 포스핀(PH3)을 내며, AlP 1몰당 포스핀 1몰이 생긴다.
AlP + 3H2O → Al(OH)3 + PH3

먼저 몰수를 구하고, 이상기체 상태방정식에 표준상태 값(P=1atm, T=273K)을 대입한다.
n = 580 ÷ 58 = 10mol
V = nRT/P = 10 × 0.082 × 273 ÷ 1
V = 223.86L

혼동 주의: 22.4L/mol을 곱하면 224L가 나오지만, 문항처럼 R=0.082로 계산했다면 답은 223.86L로 써야 한다.

문제 72

출제 23-2/23-1

리튬 2몰이 물과 반응할 때(1atm, 25℃) 답하시오.
① 반응식: 2Li + 2H2O → ( ① ) + ( ② )
② 생성 기체(H2) 1몰의 부피[L]: ( ③ )
정답 및 해설
① 2LiOH
② H2
③ 24.45L


[해설]

리튬은 제3류 위험물(알칼리금속)로, 물과 반응하면 수산화리튬과 수소를 낸다.
2Li + 2H2O → 2LiOH + H2

25℃·1atm 조건이므로 이상기체 상태방정식에 절대온도 298K를 넣어 계산한다.
V = nRT / P
V = (1 × 0.08206 × 298) / 1
V = 24.45L

혼동 주의: 0℃ 표준상태라면 22.4L를 쓰지만, 온도가 25℃로 주어지면 상태방정식으로 계산해야 한다.

문제 73

출제 23-1/22-1/21-1

다음 위험물의 완전연소반응식을 완성하시오.
① 아세트산: CH3COOH + 2O2 → ( ① ) + ( ② )
② 메탄올: 2CH3OH + 3O2 → ( ③ ) + ( ④ )
③ 메틸에틸케톤: 2CH3COC2H5 + ( ⑤ )O2 → 8CO2 + 8H2O
정답 및 해설
① 2CO2
② 2H2O
③ 2CO2
④ 4H2O
⑤ 11


[해설]

탄소·수소·산소로 된 유기물이 완전연소하면 이산화탄소와 물만 생긴다.

탄소 수만큼 CO2, 수소 수의 절반만큼 H2O를 먼저 맞추고 산소는 마지막에 맞춘다.

아세트산(C2H4O2)은 탄소 2개·수소 4개이므로 CO2 2개와 H2O 2개가 생긴다.
CH3COOH + 2O2 → 2CO2 + 2H2O

메탄올 2분자는 탄소 2개·수소 8개이므로 CO2 2개와 H2O 4개가 생긴다.
2CH3OH + 3O2 → 2CO2 + 4H2O

메틸에틸케톤(C4H8O) 2분자에는 산소 원자가 2개 있어 우변 산소 원자 24개(16+8)에서 이를 뺀 22개, 곧 O2 11분자가 필요하다.
2CH3COC2H5 + 11O2 → 8CO2 + 8H2O

문제 74

출제 23-4/23-1/21-3/21-1/20-5/20-2/19-1

탄화칼슘에 관하여 답하시오.
① 물과의 반응식: CaC2 + 2H2O → ( ① ) + ( ② )
② ①에서 생성된 기체와 구리의 반응식: C2H2 + 2Cu → ( ③ ) + H2
③ 구리 용기에 저장하면 안 되는 이유: 아세틸렌은 금속(Cu, Ag, Hg)과 반응하여 폭발성인 ( ④ )를 생성하기 때문이다
정답 및 해설
① Ca(OH)2
② C2H2
③ Cu2C2
④ 금속아세틸리드


[해설]

탄화칼슘(카바이드)은 제3류 위험물(금수성)로, 물과 만나면 소석회와 가연성 기체인 아세틸렌을 낸다.
CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2

아세틸렌은 구리와 반응해 구리아세틸리드(Cu2C2)와 수소를 만든다.
C2H2 + 2Cu → Cu2C2 + H2

구리·은·수은과 반응해 생기는 금속아세틸리드는 마찰·충격에도 터지는 폭발성 물질이다. 그래서 구리 용기·배관을 쓰지 않는다.

혼동 주의: 물과 반응해 메탄을 내는 것은 탄화알루미늄(Al4C3)이다.

문제 75

출제 22-4/22-3

금속나트륨은 에탄올과 반응하여 가연성 기체를 발생시킨다.
① 반응식: 2Na + 2C2H5OH → ( ① ) + ( ② )
② 생성 가연성 기체(수소, 연소범위 4~75)의 위험도: ( ③ )
정답 및 해설
① 2C2H5ONa
② H2
③ 17.75


[해설]

나트륨은 물뿐 아니라 알코올과도 반응해 가연성 기체인 수소를 낸다. 알코올의 -OH에 붙은 수소가 나트륨과 자리를 바꾼다.

에탄올과 반응하면 나트륨에톡사이드(C2H5ONa)와 수소(H2)가 생긴다.
2Na + 2C2H5OH → 2C2H5ONa + H2

위험도는 (연소상한 − 연소하한) ÷ 연소하한으로 구한다.
H = (75 − 4) ÷ 4
H = 17.75

문제 76

출제 22-4/22-3/19-2

제1류 위험물 질산암모늄(N2, O2, H2O로 분해)에 관하여 답하시오.
① 분해반응식: 2NH4NO3 → ( ① ) + ( ② ) + ( ③ )
② 질산암모늄 1몰이 0.9기압, 300℃에서 분해할 때 생성되는 H2O의 부피(L):
에서 V = ( ④ ) L
정답 및 해설
① 2N2
② O2
③ 4H2O
④ 104.41


[해설]

질산암모늄은 급격히 분해하면 질소·산소·수증기로 나뉘며, 이 반응이 대량 폭발 사고의 원인이 되는 반응이다.

분해반응식은 2NH4NO3→2N2+O2+4H2O\mathrm{2NH_4NO_3 \rightarrow 2N_2 + O_2 + 4H_2O}이다.

1몰이 분해하면 수증기 2몰이 생기므로, 0.9atm·300℃(573K)에서 부피는
V=2×0.082×5730.9=104.41 LV=\dfrac{2\times0.082\times573}{0.9}=104.41\ \mathrm{L}로 계산한다.

문제 77

출제 23-4/22-4/21-1/20-2

분자량 34, 표백·살균작용, 일정농도 이상인 것에 한하여 위험물로 보며 운반용기 외부에 '가연물 접촉주의'를 표시하는 위험물이다.
① 명칭은 ( ① )이다.
② 시성식은 ( ② )이다.
③ 분해반응식: 2H2O2 → ( ③ ) + ( ④ )
④ 제조소 표지판에 설치해야 하는 주의사항은 ( ⑤ )이다.
정답 및 해설
① 과산화수소
② H2O2
③ 2H2O
④ O2
⑤ 해당없음


[해설]

분자량 34이고 표백·살균작용을 하며 일정 농도 이상일 때만 위험물로 보는 물질은 제6류 위험물 과산화수소(H2O2)다. 과산화수소는 농도 36중량% 이상인 것만 위험물로 본다.

과산화수소는 분해되면 물과 산소가 되며, 이때 나온 산소가 주변 연소를 돕는다.
2H2O2 → 2H2O + O2

제6류 위험물은 제조소 게시판에 쓸 주의사항이 따로 정해져 있지 않아 답이 해당없음이다. 혼동 주의: '가연물접촉주의'는 운반용기 외부 표시이고, 제조소 게시판 주의사항과는 다르다.

문제 78

출제 22-4/22-3

[보기] 질산나트륨, 과산화수소, 메틸에틸케톤, 염소산암모늄, 알루미늄분
① [보기]에서 연소가 가능한 위험물을 모두 쓰시오: ( ① ), ( ② )
② ①의 위험물 중 알루미늄분의 완전연소반응식: 4Al + 3O2 → ( ③ )
정답 및 해설
① 메틸에틸케톤
② 알루미늄분
③ 2Al2O3


[해설]

연소가 가능한 것은 가연물인 제4류 메틸에틸케톤(인화성 액체)과 제2류 알루미늄분(금속분)뿐이다. 질산나트륨·염소산암모늄(제1류)과 과산화수소(제6류)는 산소를 내주는 산화성 물질이라 스스로 타지 않는다.

알루미늄분은 완전연소하면 산화알루미늄이 된다.
4Al + 3O2 → 2Al2O3

위험물산업기사 실기 단원별 빈칸 암기장 — 기출 2019~2026 핵심 총정리모두CBT · moducbt.com
3. 화학반응식
총 78문항 · 주관식 · 정답·해설 포함
문제 1

출제 22-1

분자량 39, 불꽃반응색 보라색인 제3류 위험물(칼륨)이 제1류 과산화물(K2O2)이 되었을 때에 관하여 답하시오.
① 물과의 반응식: 2K2O2 + 2H2O → ( ① ) + ( ② )
② 이산화탄소와의 반응식: 2K2O2 + 2CO2 → ( ③ ) + ( ② )
③ 옥내저장소 저장 시 바닥면적: ( ④ ) m2 이하
정답 및 해설
① 4KOH
② O2↑
③ 2K2CO3
④ 1,000


[해설]

분자량 39에 보라색 불꽃을 내는 물질은 칼륨(K)이다. 칼륨의 과산화물인 K2O2는 제1류 무기과산화물이다.

물과 만나면 수산화칼륨과 산소가 생긴다.
2K2O2 + 2H2O → 4KOH + O2↑

이산화탄소와 만나면 탄산칼륨과 산소가 생긴다.
2K2O2 + 2CO2 → 2K2CO3 + O2↑

두 반응 모두 연소를 돕는 산소를 내놓으므로 물이나 CO2로 불을 끄면 안 된다. 무기과산화물은 지정수량 50kg인 위험등급 I이라 옥내저장소 바닥면적이 1,000m2 이하로 제한된다.

문제 2

출제 22-1

다음 각 반응에서 생성되는 유독가스의 명칭을 쓰시오. (생성되지 않으면 '해당없음')
① 황린의 연소반응: ( ① )
② 황린과 수산화칼륨 수용액의 반응: ( ② )
③ 아세트산의 연소반응: ( ③ )
④ 인화칼슘과 물의 반응: ( ④ )
⑤ 과산화바륨과 물의 반응: ( ⑤ )
정답 및 해설
① 오산화인(P2O5)
② 포스핀(PH3)
③ 해당없음
④ 포스핀(PH3)
⑤ 해당없음


[해설]

인(P)이 든 물질이 알칼리나 물과 반응하면 유독한 포스핀(PH3)이 나온다. 인이 타면 오산화인(P2O5)이 생긴다.

  • 황린의 연소 — 오산화인 흰 연기가 생긴다.
    P4 + 5O2 → 2P2O5
  • 황린과 수산화칼륨 수용액 — 포스핀이 생긴다.
    P4 + 3KOH + 3H2O → PH3 + 3KH2PO2
  • 아세트산의 연소 — 이산화탄소와 물만 생기므로 해당없음이다.
    CH3COOH + 2O2 → 2CO2 + 2H2O
  • 인화칼슘과 물 — 포스핀이 생긴다.
    Ca3P2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2PH3
  • 과산화바륨과 물 — 산소만 나오므로 해당없음이다.
    2BaO2 + 2H2O → 2Ba(OH)2 + O2

혼동 주의: 과산화바륨에서 나오는 산소는 연소를 돕는 조연성 가스일 뿐 유독가스가 아니다.

문제 3

출제 22-1

제2류 위험물 마그네슘에 관하여 빈칸을 채우시오.
① 위험물에서 제외: ( ① )mm 체를 통과하지 않는 덩어리, 지름 ( ① )mm 이상의 막대 모양
② 위험등급: ( ② )
③ 염산과의 반응식: Mg + 2HCl → ( ③ ) + H2↑
④ 물과의 반응식: Mg + 2H2O → ( ④ ) + H2↑
정답 및 해설
① 2
② III 등급
③ MgCl2
④ Mg(OH)2


[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1은 가루가 아닌 덩어리나 막대 모양의 마그네슘을 제2류 위험물에서 제외한다.

  • 제외 기준 — 2mm 체를 통과하지 않는 덩어리와 지름 2mm 이상의 막대는 표면적이 작아 잘 타지 않는다.
  • 위험등급 — 지정수량 500kg 그룹(철분·금속분·마그네슘)에 속해 III 등급이다.
  • 염산과 반응 — 염화마그네슘(MgCl2)과 수소가 생긴다.
  • 물과 반응 — 수산화마그네슘(Mg(OH)2)과 수소가 생긴다.

두 반응 모두 가연성 수소가 나오므로 물을 뿌려 끄면 안 되고, 마른모래 등으로 덮어 질식소화한다.

문제 4

출제 22-2

트리에틸알루미늄에 관하여 반응식을 완성하시오.
① 메탄올과의 반응: (C2H5)3Al + 3CH3OH → ( ① ) + ( ② )↑
② ①에서 생성된 상온 기체(C2H6)의 연소반응식: 2C2H6 + ( ③ )O2 → ( ④ ) + ( ⑤ )
정답 및 해설
① Al(CH3O)3
② 3C2H6
③ 7
④ 4CO2
⑤ 6H2O


[해설]

트리에틸알루미늄은 제3류 위험물(알킬알루미늄)로, 알코올과 만나면 에틸기가 알코올의 수소와 결합해 에탄(C2H6)이 나온다.
(C2H5)3Al + 3CH3OH → Al(CH3O)3 + 3C2H6

에틸기 3개가 모두 메톡시기(CH3O)로 바뀌어 알루미늄메톡시드가 남고, 떨어져 나간 에틸기 수만큼 에탄도 3분자가 나온다.

에탄 2분자를 완전연소하면 C 4개는 4CO2, H 12개는 6H2O가 되고 우변의 O가 14개이므로 필요한 산소는 O2 7분자다.
2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O

문제 5

출제 22-2

아세트알데하이드가 산화되어 생성되는 제4류 위험물에 관하여 답하시오.
① 시성식: ( ① )
② 완전연소반응식: CH3COOH + 2O2 → ( ② ) + ( ③ )
③ 옥내저장소 저장 시 바닥면적: ( ④ ) m2 이하
정답 및 해설
① CH3COOH
② 2CO2
③ 2H2O
④ 2,000


[해설]

아세트알데하이드가 산화되면 아세트산(CH3COOH)이 된다. 아세트산은 제4류 제2석유류(수용성)에 속한다.

완전연소하면 이산화탄소와 물만 남는다.
CH3COOH + 2O2 → 2CO2 + 2H2O

제4류 중 옥내저장소 바닥면적을 1,000m2 이하로 제한하는 것은 특수인화물·제1석유류·알코올류뿐이다. 제2석유류인 아세트산은 그 밖의 위험물이라 2,000m2 이하가 적용된다.

문제 6

출제 21-3

TNT의 합성 과정을 화학반응식으로 완성하시오.
( ① ) + 3HNO3 ―(H2SO4)→ ( ② ) + ( ③ )
정답 및 해설
① C6H5CH3
② C6H2CH3(NO2)3
③ 3H2O


[해설]

톨루엔(C6H5CH3)을 진한황산 촉매로 질산과 반응시켜 니트로화하면 TNT(트리니트로톨루엔)가 된다.
C6H5CH3 + 3HNO3 → C6H2CH3(NO2)3 + 3H2O

벤젠고리의 수소 3개가 니트로기(-NO2) 3개로 바뀐다. 떨어진 H와 질산의 OH가 합쳐져 물 3H2O가 생긴다.

혼동 주의: 원료는 벤젠이 아니라 메틸기가 붙은 톨루엔이다. 그래서 이름도 트리니트로'톨루엔'이다.

문제 7

출제 21-3

알코올류 산화·환원 과정에 관하여 답하시오.
CH3OH ⇌ HCHO ⇌ ( a )
C2H5OH ⇌ ( b ) ⇌ CH3COOH
① a 물질명과 화학식: ( ① )
② b 물질명과 화학식: ( ② )
③ a, b 중 지정수량이 더 작은 물질의 연소반응식: ( ③ )
정답 및 해설
① 의산, HCOOH
② 아세트알데하이드, CH3CHO
③ 2CH3CHO + 5O2 → 4CO2 + 4H2O


[해설]

알코올은 산화되면 알데하이드를 거쳐 카복실산이 된다. 메탄올은 폼알데하이드를 거쳐 의산(HCOOH)이 되고, 에탄올은 아세트알데하이드(CH3CHO)를 거쳐 아세트산이 된다.

특수인화물인 아세트알데하이드의 지정수량은 50L로, 제2석유류 수용성인 의산의 2,000L보다 작다.

아세트알데하이드의 완전연소 반응식은 다음과 같다.
2CH3CHO + 5O2 → 4CO2 + 4H2O

문제 8

출제 21-2

아세톤에 관하여 답하시오. (공기 중 산소 부피비 21%)
① 완전연소반응식: CH3COCH3 + ( ① )O2 → 3CO2 + 3H2O
② 아세톤 200g 연소 시 필요한 이론공기량(L): ( ② ) L
③ 이때 발생하는 탄산가스의 부피(L): ( ③ ) L
정답 및 해설
① 4
② 1471.27
③ 231.73


[해설]

아세톤(CH3COCH3, 분자량 58)은 완전연소하면 CO2 3분자와 H2O 3분자를 만들고, 우변 O 9개 중 아세톤의 O 1개를 뺀 8개를 산소가 채우므로 O2는 4mol이 필요하다.

완전연소반응식
CH3COCH3 + 4O2 → 3CO2 + 3H2O

이론공기량 = 아세톤 몰수 × 4 × 22.4 ÷ 0.21
= (200 ÷ 58) × 4 × 22.4 ÷ 0.21
≈ 1471.27 L

탄산가스 부피 = 아세톤 몰수 × 3 × 22.4
= (200 ÷ 58) × 3 × 22.4
≈ 231.73 L

혼동 주의 — 묻는 값은 산소량이 아닌 공기량이므로 산소 부피를 공기 중 산소 비율 0.21로 나눈다.

문제 9

출제 23-1/22-4/22-3/22-2/21-2

제3류 위험물 칼륨이 다음 물질과 반응하는 반응식을 완성하시오.
① 물: 2K + 2H2O → ( ① ) + H2
② 이산화탄소: 4K + 3CO2 → ( ② ) + ( ③ )
③ 에탄올: 2K + 2C2H5OH → ( ④ ) + H2
정답 및 해설
① 2KOH
② 2K2CO3
③ C
④ 2C2H5OK


[해설]

칼륨(제3류 금수성물질)은 전자를 쉽게 내주는 강한 환원제라 물·알코올에서는 수소를, 이산화탄소에서는 산소를 빼앗는다.

물과 반응하면 수산화칼륨과 수소가 생긴다.
2K + 2H2O → 2KOH + H2

이산화탄소와 반응하면 탄산칼륨과 탄소(C)가 생긴다.
4K + 3CO2 → 2K2CO3 + C

에탄올과 반응하면 OH의 수소 자리에 칼륨이 들어가 칼륨에톡사이드(C2H5OK)와 수소가 생긴다.
2K + 2C2H5OH → 2C2H5OK + H2

혼동 주의: 칼륨은 이산화탄소와도 반응하므로 칼륨 화재에는 CO2 소화약제를 쓸 수 없고 마른모래 등으로 질식소화한다.

문제 10

출제 21-2

다음 위험물의 연소반응식을 완성하시오.
① 오황화인: 2P2S5 + 15O2 → ( ① ) + ( ② )
② 마그네슘: 2Mg + O2 → ( ③ )
③ 알루미늄: 4Al + 3O2 → ( ④ )
정답 및 해설
① 2P2O5
② 10SO2
③ 2MgO
④ 2Al2O3


[해설]

연소반응은 물질이 산소와 결합해 산화물이 되는 반응이고, 계수는 반응 전후 원자 수가 같도록 맞춘다.

오황화인은 인이 오산화인으로, 황이 이산화황으로 산화된다.
2P2S5 + 15O2 → 2P2O5 + 10SO2

마그네슘은 산화마그네슘, 알루미늄은 산화알루미늄이 된다.
2Mg + O2 → 2MgO
4Al + 3O2 → 2Al2O3

혼동 주의: 오황화인이 물과 반응하면 연소 때와 달리 황화수소(H2S)가 나온다.

문제 11

출제 21-2

질산암모늄 800g이 열분해(2NH4NO3 → 2N2 + O2 + 4H2O)될 때 발생하는 기체의 부피(L)를 구하시오. (1기압 600℃)
기체 총 몰수 = ( ① ) mol
에서 V = ( ② ) L
정답 및 해설
① 35
② 2,505.51


[해설]

질산암모늄(NH4NO3, 분자량 80)의 몰수를 구하고, 반응식 계수비로 기체 몰수를 얻어 이상기체 상태방정식에 대입한다.

600℃에서는 물도 수증기이므로 2몰이 분해될 때 N2 2몰 + O2 1몰 + H2O 4몰, 모두 7몰의 기체가 나온다.
n(NH4NO3) = 800 ÷ 80 = 10 mol
n(기체) = 10 × 7/2 = 35 mol

온도는 절대온도로 바꿔 대입한다.
T = 600 + 273 = 873 K
V = nRT/P = 35 × 0.082 × 873 ÷ 1 = 2,505.51 L

혼동 주의: 압력이 atm이므로 R = 0.082 atm·L/(mol·K)를 쓰고, 수증기 몰수를 빼먹지 않는다.

문제 12

출제 21-2

메틸알코올 320g이 산화될 때 생성되는 포름알데하이드의 질량(g)을 구하시오.
산화반응식: 2CH3OH + O2 → ( ① ) + 2H2O
메탄올 분자량 32, 320g = 10몰 → 포름알데하이드 10몰
에서 질량 = ( ② ) g
정답 및 해설
① 2HCHO
② 300


[해설]

메탄올은 산화되면 수소를 잃고 폼알데하이드(HCHO)가 되며, 반응식에서 메탄올과 폼알데하이드의 몰비는 1:1이다.
2CH3OH + O2 → 2HCHO + 2H2O

메탄올 몰수 = 320 ÷ 32 = 10 mol
폼알데하이드 질량 = 10 mol × 30 g/mol
= 300 g

폼알데하이드 분자량은 12 + 2×1 + 16 = 30 이다.

문제 13

출제 21-1

마그네슘과 이산화탄소에 관하여 답하시오.
① 반응식: 2Mg + CO2 → ( ① ) + ( ② )
② 마그네슘 화재 시 이산화탄소 소화약제로 소화할 수 없는 이유: 마그네슘은 이산화탄소와 접촉하면 폭발적으로 반응하여 가연성 물질인 ( ③ )를 발생시키기 때문이다
정답 및 해설
① 2MgO
② C
③ 탄소


[해설]

마그네슘은 산소와 결합하는 힘이 매우 강해 이산화탄소 속의 산소까지 빼앗으며 계속 탄다.

산소를 빼앗긴 이산화탄소는 탄소로 남고, 마그네슘은 산화마그네슘이 된다.
2Mg + CO2 → 2MgO + C

이때 생긴 탄소가 가연물로 다시 타므로 CO2 소화약제를 쓰면 오히려 화재가 커진다. 마그네슘 화재는 마른모래·금속화재용 분말로 질식소화한다.

문제 14

출제 20-3

제1종 분말소화약제(NaHCO3)의 열분해 반응식을 완성하시오.
① 270℃ 열분해: 2NaHCO3 → ( ① ) + CO2 + H2O
② 850℃ 열분해: 2NaHCO3 → ( ② ) + 2CO2 + H2O
정답 및 해설
① Na2CO3
② Na2O


[해설]

제1종 분말소화약제(탄산수소나트륨)는 가열 온도에 따라 분해되는 단계가 다르다.

약 270℃에서는 1차 분해로 탄산나트륨(Na2CO3)이 생긴다.
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

약 850℃ 이상에서는 탄산나트륨까지 분해되어 산화나트륨(Na2O)이 남고 CO2가 2몰 나온다.
2NaHCO3 → Na2O + 2CO2 + H2O

혼동 주의: 제2종(탄산수소칼륨)도 같은 꼴로 분해되어 K2CO3·K2O가 생긴다.

문제 15

출제 26-1/22-2/20-3/20-2

다음 반응식을 완성하시오.
① 트리메틸알루미늄+물: (CH3)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + ( ① )
② 트리메틸알루미늄 완전연소: 2(CH3)3Al + 12O2 → Al2O3 + ( ② ) + ( ③ )
③ 트리에틸알루미늄+물: (C2H5)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + ( ④ )
④ 트리에틸알루미늄 완전연소: 2(C2H5)3Al + ( ⑤ )O2 → Al2O3 + 12CO2 + 15H2O
정답 및 해설
① 3CH4
② 6CO2
③ 9H2O
④ 3C2H6
⑤ 21


[해설]

알킬알루미늄(제3류)은 물과 만나면 알킬기가 수소와 결합해, 탄소 수가 같은 탄화수소 기체로 떨어져 나온다.

트리메틸알루미늄은 메틸기 3개가 메탄 3분자가 된다.
(CH3)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + 3CH4

완전연소하면 탄소 6개는 CO2가 되고, 수소 18개는 H2O가 된다.
2(CH3)3Al + 12O2 → Al2O3 + 6CO2 + 9H2O

트리에틸알루미늄은 에틸기 3개가 에탄 3분자가 된다.
(C2H5)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + 3C2H6

우변의 산소 원자는 3 + 24 + 15 = 42개이므로, 필요한 산소는 O2 21분자다.
2(C2H5)3Al + 21O2 → Al2O3 + 12CO2 + 15H2O

문제 16

출제 20-3

다음 각 물질과 물의 반응식을 완성하시오.
① K2O2: 2K2O2 + 2H2O → ( ① ) + ( ② )
② Mg: Mg + 2H2O → ( ③ ) + ( ④ )
③ Na: 2Na + 2H2O → ( ⑤ ) + ( ④ )
정답 및 해설
① 4KOH
② O2
③ Mg(OH)2
④ H2
⑤ 2NaOH


[해설]

물과 반응하면 과산화물은 산소를, 활성금속은 수소를 내고, 둘 다 수산화물이 생긴다.

과산화칼륨은 수산화칼륨과 산소를 낸다.
2K2O2 + 2H2O → 4KOH + O2

마그네슘은 수산화마그네슘과 수소를, 나트륨은 수산화나트륨과 수소를 낸다.
Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

혼동 주의: 마그네슘은 찬물과는 느리게 반응하고 뜨거운 물과 반응할 때 수소가 활발히 나온다.

문제 17

출제 20-2

적린과 염소산칼륨의 혼촉폭발에 대하여 답하시오.
① 혼촉 폭발반응식: 6P + 5KClO3 → ( ① ) + ( ② )
② ①에서 생성된 기체가 물과 반응하여 만들어지는 물질의 명칭은 ( ③ )이다.
정답 및 해설
① 3P2O5
② 5KCl
③ 인산(H3PO4)


[해설]

염소산칼륨(제1류 산화제)이 산소를 내주고, 적린(제2류 가연물)이 그 산소로 급격히 산화되는 혼촉발화다.

인은 오산화인이 되고, 염소산칼륨은 산소를 모두 내준 뒤 염화칼륨으로 남는다.
6P + 5KClO3 → 3P2O5 + 5KCl

오산화인은 흡습성이 강해 물과 만나면 인산(H3PO4)이 된다.
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4

혼동 주의: 적린만 따로 연소해도 오산화인이 생기지만, 혼촉반응에서는 산소를 공급하는 쪽이 염소산칼륨이다.

문제 18

출제 20-3/20-1

과산화나트륨에 대하여 답하시오. (표준상태, Na=23)
① 완전분해 반응식: 2Na2O2 → ( ① ) + ( ② )
② 과산화나트륨 1kg(1,000g) 완전분해 시 발생하는 산소의 부피는
( ③ ) L
정답 및 해설
① 2Na2O
② O2
③ 143.59


[해설]

과산화나트륨은 가열하면 산화나트륨과 산소로 분해되며, Na2O2 2몰에서 O2 1몰이 나온다.
2Na2O2 → 2Na2O + O2

Na2O2 분자량 = 2×23 + 2×16 = 78

산소 부피 = (1,000 ÷ (2×78)) × 22.4
= 6.41 mol × 22.4 L/mol
= 143.59 L

표준상태에서 기체 1몰의 부피는 22.4 L이다.

문제 19

출제 24-3/21-3/20-1

제3류 위험물 나트륨에 관하여 답하시오.
① 물과의 반응식: 2Na + 2H2O → ( ① ) + H2
② 연소반응식: 4Na + O2 → ( ② )
③ 연소 시 불꽃 색상: ( ③ )
정답 및 해설
① 2NaOH
② 2Na2O
③ 노란색


[해설]

나트륨(제3류 금수성물질)은 물과 격렬히 반응해 수소를 내고, 공기 중에서 타면 산화물이 된다.

물과 반응하면 수산화나트륨과 수소가 생긴다.
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

연소하면 산화나트륨이 생긴다.
4Na + O2 → 2Na2O

나트륨의 불꽃반응 색은 노란색이다. 혼동 주의: 칼륨은 보라색, 리튬은 빨간색이다.

문제 20

출제 20-1

제3류 위험물이 물과 반응하는 반응식을 완성하시오.
① 수소화알루미늄리튬: LiAlH4 + 4H2O → LiOH + ( ① ) + ( ② )
② 수소화칼륨: KH + H2O → ( ③ ) + H2
③ 수소화칼슘: CaH2 + 2H2O → ( ④ ) + 2H2
정답 및 해설
① Al(OH)3
② 4H2
③ KOH
④ Ca(OH)2


[해설]

제3류 금속수소화물은 물과 반응하면 금속 수산화물과 수소(H2)를 낸다.

수소화알루미늄리튬은 리튬과 알루미늄이 각각 수산화물이 되고, 수소 4몰이 나온다.
LiAlH4 + 4H2O → LiOH + Al(OH)3 + 4H2

수소화칼륨은 수산화칼륨, 수소화칼슘은 수산화칼슘이 생긴다.
KH + H2O → KOH + H2
CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2

나오는 수소 몰수는 수소화물 속 H 원자 수와 같으므로 LiAlH4는 4몰, CaH2는 2몰로 외우면 된다.

문제 21

출제 20-1

알루미늄에 대하여 반응식을 완성하시오.
① 산화반응식: 4Al + 3O2 → ( ① )
② 염산과의 반응: 2Al + 6HCl → ( ② ) + ( ③ )
③ 물과의 반응: 2Al + 6H2O → ( ④ ) + ( ③ )
정답 및 해설
① 2Al2O3
② 2AlCl3
③ 3H2
④ 2Al(OH)3


[해설]

알루미늄은 산소와 결합하면 산화알루미늄이 되고, 염산이나 물과 반응하면 모두 수소를 낸다.

산화하면 산화알루미늄(Al2O3)이 된다.
4Al + 3O2 → 2Al2O3

염산과 반응하면 염화알루미늄과 수소가 생긴다.
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2

물과 반응하면 수산화알루미늄과 수소가 생긴다.
2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2

혼동 주의: 알루미늄분(제2류 금속분) 화재에 물을 뿌리면 수소가 생겨 위험하므로 마른모래로 소화한다.

문제 22

출제 20-1

이황화탄소 100kg이 완전연소할 때 발생하는 이산화황의 부피(m3)를 구하시오. (800mmHg, 30℃)
연소반응식: CS2 + 3O2 → CO2 + ( ① )
CS2 부피
SO2 부피 = 31,058.43 × ( ② ) = 62,116.86 L = ( ③ ) m3
정답 및 해설
① 2SO2
② 2
③ 62.12


[해설]

이상기체 상태방정식으로 CS2의 기체 부피를 구한 뒤 연소반응식의 몰비를 곱한다.
CS2 + 3O2 → CO2 + 2SO2

V = wRT ÷ (PM)
= (100,000 × 0.082 × 303) ÷ (1.0526 × 76)
= 31,058.43 L

SO2 부피 = 31,058.43 × 2
= 62,116.86 L = 62.12 m3

압력은 800 ÷ 760 = 1.0526 atm으로, 온도는 273 + 30 = 303 K로 바꿔서 대입한다.

문제 23

출제 20-1

제2류 위험물 오황화인에 대하여 답하시오.
① 물과의 반응식: P2S5 + 8H2O → ( ① ) + ( ② )
② ①에서 생성되는 기체의 완전연소반응식: 2H2S + 3O2 → ( ③ ) + ( ④ )
정답 및 해설
① 5H2S
② 2H3PO4
③ 2SO2
④ 2H2O


[해설]

오황화인(제2류)이 물과 반응하면 황은 황화수소(H2S)가 되고, 인은 인산(H3PO4)이 된다.

황 5개는 황화수소 5분자가 되고, 인 2개는 인산 2분자가 된다.
P2S5 + 8H2O → 5H2S + 2H3PO4

황화수소는 가연성이면서 유독한 기체로, 완전연소하면 이산화황과 물이 된다.
2H2S + 3O2 → 2SO2 + 2H2O

문제 24

출제 20-4

제4류 위험물 에틸알코올에 대하여 답하시오.
① 완전연소반응식: C2H5OH + 3O2 → ( ① ) + ( ② )
② 칼륨과 반응할 때 발생하는 기체의 명칭은 ( ③ )이다.
③ 에틸알코올의 구조이성질체인 디메틸에테르의 시성식은 ( ④ )이다.
정답 및 해설
① 2CO2
② 3H2O
③ 수소
④ CH3OCH3


[해설]

에틸알코올은 완전연소하면 이산화탄소와 물이 된다.
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

칼륨과 만나면 -OH의 수소가 칼륨으로 바뀌면서 수소 기체가 나온다.
2C2H5OH + 2K → 2C2H5OK + H2

디메틸에테르(CH3OCH3)는 분자식 C2H6O가 에틸알코올과 같다. 다만 산소가 두 탄소 사이에 끼인 에터 결합이라 구조이성질체가 된다.

문제 25

출제 20-4

인화칼슘에 대하여 답하시오.
① ( ① ) 위험물이다.
② 지정수량은 ( ② )이다.
③ 물과의 반응식: Ca3P2 + 6H2O → ( ③ ) + ( ④ )
④ 물과 반응한 후 생성되는 가스의 명칭은 ( ⑤ )이다.
정답 및 해설
① 제3류
② 300kg
③ 3Ca(OH)2
④ 2PH3
⑤ 포스핀


[해설]

인화칼슘(Ca3P2)은 위험물안전관리법 시행령 별표 1의 금속의 인화물로 제3류 위험물(자연발화성 및 금수성 물질)이며, 지정수량은 300kg이다.

물과 반응하면 수산화칼슘과 포스핀이 생긴다.
Ca3P2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2PH3

생성 가스인 PH3의 명칭은 포스핀(인화수소)이다. 맹독성·가연성 기체라서 인화칼슘은 물기와 철저히 떼어 저장한다.

문제 26

출제 20-4

다음 물음에 답하시오.
① ANFO 폭약을 제조하는 제1류 위험물의 화학식은 ( ① )이다.
② 이 물질이 질소·산소·물로 분해되는 반응식: 2NH4NO3 → ( ② ) + ( ③ ) + ( ④ )
정답 및 해설
① NH4NO3
② 2N2
③ O2
④ 4H2O


[해설]

ANFO 폭약의 산화제는 질산암모늄(NH4NO3)이다. 이 물질은 제1류 위험물 질산염류에 속한다.

가열이나 충격을 받으면 질소·산소·물로 분해된다.
2NH4NO3 → 2N2 + O2 + 4H2O

계수는 양변의 N 4개·H 8개·O 6개가 같도록 맞춘 것이다. 분해할 때 산소(O2)가 스스로 나오므로 경유 같은 연료와 섞으면 폭약이 된다.

문제 27

출제 20-5

제2류 위험물 알루미늄분에 대하여 답하시오.
① 완전연소반응식: 4Al + 3O2 → ( ① )
② 염산과 반응할 때 생성되는 가연성 가스의 명칭은 ( ② )이다.
③ 위험등급은 ( ③ )이다.
정답 및 해설
① 2Al2O3
② 수소
③ III 등급


[해설]

알루미늄분은 제2류 위험물 중 금속분이며, 금속분·철분·마그네슘은 위험등급 III에 속한다.

공기 중에서 완전연소하면 산화알루미늄이 된다.
4Al + 3O2 → 2Al2O3

염산과 반응하면 염화알루미늄과 가연성 가스인 수소가 생긴다.
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2

혼동 주의: 같은 제2류라도 황화인·적린·황은 위험등급 II다.

문제 28

출제 23-2/20-5/20-1

제5류 위험물로서 규조토에 흡수시켜 다이너마이트를 제조하는 물질에 대하여 답하시오.
① 화학식(구조식 표기)은 ( ① )이다.
② 품명은 ( ② ), 지정수량은 ( ③ )이다.
③ CO2·수증기·질소·산소가 발생하는 완전분해 반응식: 4C3H5(ONO2)3 → ( ④ ) + ( ⑤ ) + ( ⑥ ) + ( ⑦ )
정답 및 해설
① C3H5(ONO2)3
② 질산에스터류
③ 10kg
④ 12CO2
⑤ 10H2O
⑥ 6N2
⑦ O2


[해설]

규조토에 흡수시켜 다이너마이트를 만드는 물질은 니트로글리세린이다. 제5류 위험물 질산에스터류에 속하며 지정수량은 10kg이다.

화학식 C3H5(ONO2)3는 글리세린의 OH 3개가 질산기(ONO2)로 바뀐 구조다. 분자 안에 산소를 품고 있어 외부 산소 없이도 분해·폭발한다.

완전분해하면 이산화탄소·물·질소·산소가 나온다.
4C3H5(ONO2)3 → 12CO2 + 10H2O + 6N2 + O2

양변의 C 12개·H 20개·N 12개·O 36개가 같도록 계수를 맞춘다.

문제 29

출제 20-5

제4류 위험물 아세트알데하이드에 대하여 답하시오.
① 시성식은 ( ① )이다.
② 에틸렌으로부터 제조하는 반응식: C2H4 + PdCl2 + H2O → ( ② ) + Pd + ( ③ )
③ 압력탱크 외의 탱크에 저장하는 경우 저장온도는 ( ④ )이다.
④ 압력탱크에 저장하는 경우 저장온도는 ( ⑤ )이다.
정답 및 해설
① CH3CHO
② CH3CHO
③ 2HCl
④ 15℃ 이하
⑤ 40℃ 이하


[해설]

아세트알데하이드는 제4류 특수인화물이며 시성식은 CH3CHO이다.

에틸렌을 염화팔라듐 촉매로 산화해 만든다(바커 공정).
C2H4 + PdCl2 + H2O → CH3CHO + Pd + 2HCl

위험물안전관리법 시행규칙 별표 18에 따라 압력탱크 외의 탱크에는 15℃ 이하, 압력탱크에는 40℃ 이하로 저장한다.

혼동 주의: 압력탱크 외의 탱크라도 산화프로필렌·다이에틸에터등은 30℃ 이하다.

문제 30

출제 20-5

다음 반응식을 완성하시오.
① 아세트산과 과산화나트륨의 반응: 2CH3COOH + Na2O2 → ( ① ) + ( ② )
② 아세트산의 연소반응식: CH3COOH + 2O2 → ( ③ ) + ( ④ )
정답 및 해설
① 2CH3COONa
② H2O2
③ 2CO2
④ 2H2O


[해설]

아세트산은 산이라서 무기과산화물인 과산화나트륨과 만나면 아세트산나트륨(염)과 과산화수소를 만든다.
2CH3COOH + Na2O2 → 2CH3COONa + H2O2

완전연소하면 이산화탄소와 물이 생긴다.
CH3COOH + 2O2 → 2CO2 + 2H2O

혼동 주의: 과산화나트륨이 물과 반응하면 산소가 나오지만, 산과 반응하면 과산화수소가 나온다.

문제 31

출제 20-5

[보기](칼슘, 인화칼슘, 나트륨, 황린, 과염소산) 중 물과 반응하여 가연성 가스를 발생하는 물질 3가지를 골라 물과의 반응식을 쓰시오. → 정답 물질: ( ① )
· Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + ( ② )
· Ca3P2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + ( ③ )
· 2Na + 2H2O → 2NaOH + ( ② )
정답 및 해설
① 칼슘, 인화칼슘, 나트륨
② H2
③ 2PH3


[해설]

물과 만나 가연성 기체를 내는 물질은 활성 금속인 칼슘·나트륨과 인화물인 인화칼슘이고, 나머지 두 물질은 물과 반응해 가연성 가스를 내지 않아 제외된다.

칼슘·나트륨은 물과 반응해 수산화물과 함께 수소(H₂)를 내고, 인화칼슘은 맹독성·가연성 기체인 포스핀(PH₃)을 발생시킨다. 인화칼슘은 Ca₃P₂ 1분자당 P가 2개이므로 PH₃ 계수가 2가 된다.

황린은 자연발화성이 강해 오히려 물속에 저장하는 물질이라 상온의 물과는 반응하지 않고, 과염소산은 강산화성 물질일 뿐 물과 반응해 가연성 가스를 내는 성질이 없다.

문제 32

출제 21-2/19-1

황린의 연소반응식을 완성하시오.
( ① ) + 5O2 → ( ② )
정답 및 해설
① P4
② 2P2O5


[해설]

황린(P4)은 제3류 자연발화성 물질로, 공기 중에서 스스로 타서 오산화인(P2O5)의 흰 연기를 낸다.

연소반응식
P4 + 5O2 → 2P2O5

황린 분자 하나에 인 원자가 4개이므로 P 4개·O 10개를 맞추면 오산화인의 계수가 2가 된다.

공기와 쉽게 반응하기 때문에 황린은 물속에 넣어 저장한다.

문제 33

출제 19-2

표준상태에서 황린 20kg(20,000g)이 완전연소하는 데 필요한 공기의 부피(m3)를 구하시오. (공기 중 산소 21%, P4 분자량 124)
연소반응식: P4 + 5O2 → ( ① )
산소 부피
공기 부피 ( ② ) m3
정답 및 해설
① 2P2O5
② 86.02


[해설]

황린의 몰수에 연소반응식의 몰비(P4 1 : O2 5)를 곱해 산소 부피를 구하고, 이를 산소 비율 21%로 나눠 공기 부피를 얻는다.

P4 + 5O2 → 2P2O5

산소 부피 = (20,000 ÷ 124) × 5 × 22.4 = 18,064.51 L
공기 부피 = 18,064.51 ÷ 0.21 = 86,021.49 L

86,021.49 L ÷ 1,000 = 86.02 m3

혼동 주의: 1 m3 = 1,000 L이므로 마지막 단위 환산을 빠뜨리지 않는다.

문제 34

출제 24-3/19-3

과산화나트륨에 대하여 답하시오.
① 분해될 때 생성되는 물질 2가지는 ( ① )이다.
② 이산화탄소와 접촉할 때의 화학반응식: 2Na2O2 + 2CO2 → ( ② ) + ( ③ )
정답 및 해설
① 산화나트륨(Na2O), 산소(O2)
② 2Na2CO3
③ O2


[해설]

과산화나트륨(Na2O2)은 제1류 위험물 무기과산화물로, 분해되면 산화나트륨과 산소가 생긴다.
2Na2O2 → 2Na2O + O2

이산화탄소와 만나면 탄산나트륨이 되면서 역시 산소가 나온다.
2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2

혼동 주의: CO2와 반응해도 산소를 내놓으므로 이산화탄소 소화약제는 효과가 없고, 마른모래 등으로 덮어 질식소화한다.

문제 35

출제 19-3

ABC 분말소화기에서 올소인산이 생성되는 열분해 반응식을 완성하시오.
NH4H2PO4 → ( ① ) + ( ② )
정답 및 해설
① H3PO4
② NH3


[해설]

ABC 분말소화기는 제3종 분말이며 주성분은 제1인산암모늄(NH4H2PO4)이다.

열분해되면 암모니아는 기체로 빠져나가고, 남은 올소인산(H3PO4)이 가연물 표면을 덮어 재발화를 막는다.
NH4H2PO4 → H3PO4 + NH3

혼동 주의: 더 가열하면 올소인산에서 물이 빠져 메타인산(HPO3)이 되며, 전체 반응식은 다음과 같다.
NH4H2PO4 → HPO3 + NH3 + H2O

문제 36

출제 26-1/20-4

다음 물질이 물과 반응할 때 발생하는 기체의 몰수를 구하시오. (1기압, 30℃)
① 과산화나트륨 78g (2Na2O2 + 2H2O → 4NaOH + O2): 78g=1mol이 반응 → 산소 ( ① ) mol
② 수소화칼슘 42g (CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2): 42g=1mol이 반응 → 수소 ( ② ) mol
정답 및 해설
① 0.5
② 2


[해설]

생기는 기체의 몰수는 반응식의 계수비로 정해진다. 주어진 온도·압력은 기체 부피를 물을 때만 쓰므로 이 문항에서는 쓰지 않는다.

과산화나트륨(Na2O2, 78g/mol)은 Na2O2와 O2가 2 : 1로 반응한다.
78g ÷ 78g/mol = 1mol
O2 = 1mol × 1/2 = 0.5mol

수소화칼슘(CaH2, 42g/mol)은 CaH2와 H2가 1 : 2로 반응한다.
42g ÷ 42g/mol = 1mol
H2 = 1mol × 2 = 2mol

문제 37

출제 26-1/22-2

다음 물질이 물과 반응하여 생성되는 기체의 명칭을 쓰시오. (해당없으면 '해당없음')
① 인화칼슘: ( ① )
② 질산암모늄: ( ② )
③ 과산화칼륨: ( ③ )
④ 금속리튬: ( ④ )
⑤ 염소산칼륨: ( ⑤ )
정답 및 해설
① 포스핀(PH3)
② 해당없음
③ 산소(O2)
④ 수소(H2)
⑤ 해당없음


[해설]

물과 반응해 기체를 내는 것은 금수성 물질(인화칼슘·금속리튬)과 무기과산화물(과산화칼륨)이다.

  • 인화칼슘 — 맹독성·가연성 기체인 포스핀(PH3)을 낸다.
  • 과산화칼륨 — 수산화칼륨과 함께 불을 돕는 산소(O2)를 낸다.
  • 금속리튬 — 알칼리금속이라서 수산화리튬과 함께 수소(H2)를 낸다.
  • 질산암모늄·염소산칼륨 — 제1류 산화성 고체로 물과 반응해 기체를 내지 않으므로 해당없음이다.

혼동 주의: 질산암모늄은 물에 녹을 때 흡열해 온도만 내려갈 뿐 가스는 나오지 않는다.

문제 38

출제 25-3/25-2/25-1

알루미늄의 반응식을 완성하시오.
① 연소: 4Al + ( ① ) → ( ② )
② 물과 반응: 2Al + 6H2O → ( ③ ) + ( ④ )
③ 염산과 반응: 2Al + ( ⑤ ) → 2AlCl3 + 3H2↑
정답 및 해설
① 3O2
② 2Al2O3
③ 2Al(OH)3
④ 3H2↑
⑤ 6HCl


[해설]

알루미늄분은 제2류 위험물 금속분이다. 연소하면 산화알루미늄이 되고, 물·염산과 반응하면 수소를 낸다.

연소하면 산소 3분자가 필요하다.
4Al + 3O2 → 2Al2O3

물과 반응하면 수산화알루미늄이, 염산과 반응하면 염화알루미늄이 생기고 두 경우 모두 수소가 나온다.
2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2↑
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑

Al 1개에 OH나 Cl이 3개씩 붙으므로 Al 2개에는 물·염산이 6분자씩 들고 수소는 3분자가 나온다. 수소가 나오기 때문에 불이 나면 물을 뿌리지 말고 마른모래로 덮는다.

문제 39

출제 25-3/25-2

다음 반응식을 완성하시오.
① 트라이메틸알루미늄 + 물: (CH3)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + ( ① )
② 트라이메틸알루미늄 완전연소: 2(CH3)3Al + 12O2 → Al2O3 + ( ② ) + ( ③ )
③ 트라이에틸알루미늄 + 물: (C2H5)3Al + 3H2O → ( ④ ) + ( ⑤ )
④ 트라이에틸알루미늄 완전연소: 2(C2H5)3Al + ( ⑥ ) → Al2O3 + 12CO2 + 15H2O
정답 및 해설
① 3CH4
② 6CO2
③ 9H2O
④ Al(OH)3
⑤ 3C2H6
⑥ 21O2


[해설]

트라이메틸알루미늄과 트라이에틸알루미늄은 제3류 알킬알루미늄이다. 물과 만나면 알킬기 3개가 각각 탄화수소가 되어 떨어져 나온다.

물과 반응하면 트라이메틸알루미늄은 메탄을, 트라이에틸알루미늄은 에탄을 낸다.
(CH3)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + 3CH4
(C2H5)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + 3C2H6

완전연소식은 탄소는 CO2로, 수소는 H2O로 보내고 산소 원자 수를 양변에서 맞춘다.
2(CH3)3Al + 12O2 → Al2O3 + 6CO2 + 9H2O
2(C2H5)3Al + 21O2 → Al2O3 + 12CO2 + 15H2O

트라이에틸알루미늄 식은 우변 산소 원자가 3 + 24 + 15 = 42개다. 그래서 O2 계수는 21이 된다.

문제 40

출제 25-3

분말소화약제의 1차 열분해반응식을 완성하시오.
① 제1종: 2NaHCO3 → ( ① ) + CO2 + H2O
② 제2종: 2KHCO3 → ( ② ) + CO2 + H2O
정답 및 해설
① Na2CO3
② K2CO3


[해설]

제1종·제2종 분말소화약제는 탄산수소염이다. 열을 받으면 탄산염과 이산화탄소·수증기로 분해된다.

제1종(탄산수소나트륨)은 분해되어 탄산나트륨이 된다.
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

제2종(탄산수소칼륨)은 분해되어 탄산칼륨이 된다.
2KHCO3 → K2CO3 + CO2 + H2O

이때 생긴 CO2와 수증기가 질식·냉각 소화 작용을 한다. 두 반응식은 금속만 나트륨에서 칼륨으로 바뀔 뿐 계수는 같다.

문제 41

출제 25-3

열분해반응식 2( ① ) → 2N2 + 4H2O + O2 에 대하여 답하시오.
① 괄호 안 물질의 명칭: ( ① )
② ①의 화학식: ( ② )
③ ①과 물의 반응은 흡열/발열 중: ( ③ )
④ 해당 위험물 제조소 게시판 주의사항(제1류 질산염류): ( ④ )
정답 및 해설
① 질산암모늄
② NH4NO3
③ 흡열반응
④ 없음


[해설]

질산암모늄(NH4NO3)은 제1류 질산염류이며, 가열하면 질소·수증기·산소로 분해된다.
2NH4NO3 → 2N2 + 4H2O + O2

질산암모늄이 물에 녹을 때는 주위의 열을 빼앗는 흡열반응이 일어나며, 그래서 냉각팩에 쓰인다. 위험물안전관리법 시행규칙상 제1류에서 제조소 게시판 주의사항(물기엄금)을 다는 것은 알칼리금속의 과산화물뿐이므로, 질산염류는 표시할 주의사항이 없다.

혼동 주의: 운반용기 외부에는 제1류 질산염류도 화기·충격주의와 가연물접촉주의를 표시해야 한다.

문제 42

출제 25-2

과산화나트륨(Na2O2) 1kg이 물과 반응하여 생성된 기체의 부피를 350℃, 1atm에서 구하시오. (반응식 2Na2O2 + 2H2O → 4NaOH + O2)
→ 부피 = ( ① ) L
정답 및 해설
① 327.68


[해설]

과산화나트륨은 물과 반응하면 산소(O2)를 내며, 반응식에서 Na2O2와 O2의 몰비는 2:1이다.

Na2O2의 분자량 78 g/mol로 몰수를 구한다. 표준상태 부피 22.4 L는 샤를의 법칙으로 350℃(623 K)에 맞게 보정한다.

V = (질량 ÷ 분자량) × 1/2 × 22.4 × T/273
V = (1,000 ÷ 78) × 1/2 × 22.4 × 623/273
V ≈ 327.68 L

혼동 주의: 과산화나트륨과 물이 반응하면 수소가 아니라 산소가 나오며, 온도 보정을 빠뜨리면 약 143.6 L라는 오답이 나온다.

문제 43

출제 25-2

트라이에틸알루미늄(제3류)에 대하여 답하시오.
① 물과의 반응식: (C2H5)3Al + 3H2O → ( ① ) + ( ② )
② 물과 반응하여 생성되는 물질의 명칭: ( ③ )
정답 및 해설
① Al(OH)3
② 3C2H6
③ 에탄(C2H6)


[해설]

제3류 트라이에틸알루미늄은 물과 격렬히 반응해 수산화알루미늄과 가연성 기체를 낸다.
(C2H5)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + 3C2H6

알루미늄에 붙은 에틸기 3개가 각각 물의 수소와 결합해 떨어져 나오므로 에탄(C2H6)이 3분자 생긴다. 에탄은 가연성이라 발화·폭발 위험이 크므로 물로 불을 끄면 안 된다.

혼동 주의: 트라이메틸알루미늄은 같은 반응에서 에탄이 아니라 메탄(CH4)을 낸다.

문제 44

출제 25-2

다음 위험물이 열분해하여 산소를 발생하는 반응식을 완성하시오.
① 과산화나트륨: 2Na2O2 → ( ① ) + O2
② 다이크로뮴산칼륨: 4K2Cr2O7 → 4K2CrO4 + ( ② ) + 3O2
③ 질산암모늄: 2NH4NO3 → ( ③ ) + ( ④ ) + O2
정답 및 해설
① 2Na2O
② 2Cr2O3
③ 2N2
④ 4H2O


[해설]

세 물질은 모두 가열하면 자기 안의 산소를 내놓는 제1류 위험물(산화성 고체)이며, 빈칸은 원자수가 보존되도록 맞춘다.

  • 과산화나트륨 — 산소를 내고 산화나트륨(2Na2O)이 남는다.
  • 다이크로뮴산칼륨 — 크로뮴산칼륨과 함께 산화크로뮴(2Cr2O3)이 생긴다(Cr 8개 = 4 + 4).
  • 질산암모늄 — 질소(2N2)와 수증기(4H2O)로 분해되면서 산소를 함께 낸다.

외우는 요령: 금속·질소·수소 원자수를 먼저 맞추고, 마지막에 산소로 검산한다(다이크로뮴산칼륨은 좌변 O 28개 = 16 + 6 + 6).

문제 45

출제 25-2

햇빛에 분해되어 적갈색 증기를 발생하고 부식성이 강한 휘발성 액체(제6류)에 대하여 답하시오.
① 분해되어 산소를 발생하는 분해반응식: 4HNO3 → ( ① ) + ( ② ) + O2
② 옥내저장소에 3,000kg 저장 시 안전거리: ( ③ )
정답 및 해설
① 4NO2
② 2H2O
③ 해당없음


[해설]

햇빛을 받으면 분해되어 적갈색 이산화질소를 내는 제6류 액체는 질산(HNO3)이다.
4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2

적갈색 증기가 바로 NO2이며, 분해를 막으려면 갈색병에 담아 서늘하고 어두운 곳에 보관한다. 위험물안전관리법 시행규칙상 제6류 위험물을 저장하는 옥내저장소는 안전거리 규제에서 빠지므로, 3,000kg이라도 해당없음이다.

혼동 주의: 제6류 위험물을 취급하는 제조소도 같은 이유로 안전거리를 적용하지 않는다.

문제 46

출제 25-2

벽·바닥 두께 0.2m 이상 철근콘크리트 수조에 보관하는(보유공지·통기관·자동계량장치 생략 가능) 위험물에 대하여 답하시오.
① 연소반응식: CS2 + 3O2 → ( ① ) + ( ② )
② 방유제 설치 유무: ( ③ )
정답 및 해설
① 2SO2
② CO2
③ 설치할 필요 없음


[해설]

벽·바닥 두께 0.2m 이상인 철근콘크리트 수조에 넣어 저장하는 위험물은 이황화탄소(CS2)로, 물에 녹지 않고 물에 가라앉아 물속에서 증기 발생을 막는다.

연소반응식
CS2 + 3O2 → CO2 + 2SO2

탄소 1개는 이산화탄소로, 황 2개는 이산화황 2분자로 산화되며 이때 필요한 산소 원자 6개가 O2 3몰과 맞는다.

탱크를 수조 안에 넣어 두어 새어 나온 위험물을 수조가 받아 내므로 방유제는 설치할 필요가 없다.

문제 47

출제 25-2

다음 위험물의 연소반응식을 완성하시오.
① 오황화인: 2P2S5 + 15O2 → ( ① ) + ( ② )
② 마그네슘: 2Mg + ( ③ ) → ( ④ )
③ 알루미늄: 4Al + 3O2 → ( ⑤ )
정답 및 해설
① 2P2O5
② 10SO2
③ O2
④ 2MgO
⑤ 2Al2O3


[해설]

오황화인·마그네슘·알루미늄분은 모두 제2류 가연성 고체이며, 연소하면 각 원소가 산화물이 된다.

오황화인은 인이 오산화인으로, 황이 이산화황으로 바뀌며 P·S·O 원자 수를 맞추면 계수가 정해진다.
2P2S5 + 15O2 → 2P2O5 + 10SO2

마그네슘은 산화마그네슘이 되고, 알루미늄은 산화알루미늄이 된다.
2Mg + O2 → 2MgO
4Al + 3O2 → 2Al2O3

혼동 주의: 마그네슘과 알루미늄분은 물과 반응해 수소를 내므로 물로 불을 끄면 안 된다.

문제 48

출제 25-2

[보기] BaO2, NH4NO3, KMnO4, KIO3, Pb(NO3)2 중 무기과산화물을 골라 반응식을 완성하시오. (없으면 해당없음)
① HCl과 반응: ( ① ) + 2HCl → BaCl2 + ( ② )
② O2와 반응: ( ③ )
정답 및 해설
① BaO2
② H2O2
③ 해당없음


[해설]

보기 중 무기과산화물은 과산화바륨(BaO₂) 하나뿐이며, 나머지는 과망가니즈산염·아이오딘산염·질산염으로 산소를 함유하지만 과산화물 결합(-O-O-)을 갖지 않는다.

과산화바륨은 염산과 반응하면 염화바륨과 함께 과산화수소(H₂O₂)를 생성하는데, 이는 무기과산화물이 산과 만나면 과산화수소를 내놓는 공통 반응이다.

반면 무기과산화물은 이미 산소가 최대로 결합된 상태라 산소(O₂)와는 추가로 반응하지 않으므로 해당없음이 된다.

문제 49

출제 25-1

지정수량 300kg, 분자량 64, 질소와 고온반응 시 석회질소를 생성하는 제3류 위험물에 대하여 답하시오.
① 물과의 반응식: CaC2 + 2H2O → ( ① ) + ( ② )
② 생성 기체의 완전연소반응식: 2C2H2 + ( ③ ) → ( ④ ) + 2H2O
정답 및 해설
① Ca(OH)2
② C2H2
③ 5O2
④ 4CO2


[해설]

지정수량 300kg, 분자량 64(Ca 40 + C 12×2)이고 질소와 반응해 석회질소를 만드는 물질은 탄화칼슘(CaC2)이다.

탄화칼슘이 물과 반응하면 수산화칼슘과 가연성 기체인 아세틸렌(C2H2)이 생긴다.
CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2

아세틸렌이 완전연소하면 이산화탄소와 물이 되며, O 원자 수를 맞추면 산소가 5몰 필요하다.
2C2H2 + 5O2 → 4CO2 + 2H2O

문제 50

출제 25-1

다음 위험물의 완전연소반응식을 완성하시오.
① 삼황화인: P4S3 + 8O2 → ( ① ) + ( ② )
② 오황화인: 2P2S5 + 15O2 → 2P2O5 + ( ③ )
③ 알루미늄분: 4Al + ( ④ ) → 2Al2O3
정답 및 해설
① 2P2O5
② 3SO2
③ 10SO2
④ 3O2


[해설]

삼황화인·오황화인·알루미늄분은 모두 제2류 위험물(가연성 고체)이며, 완전연소하면 각 원소가 산화물로 바뀐다.

  • 삼황화인 — 인 4개는 오산화인 2분자(2P2O5)가 되고, 황 3개는 이산화황 3분자(3SO2)가 된다.
  • 오황화인 — 황 10개가 10SO2가 되며, 산소는 좌변 30개 = 10 + 20으로 맞는다.
  • 알루미늄분 — 알루미늄 4개가 산화알루미늄 2분자가 되려면 3O2가 필요하다.

검산 요령: 삼황화인은 우변 산소가 10 + 6 = 16개로 좌변 8O2와 일치한다.

문제 51

출제 25-1

다음 중 물과 반응하여 산소를 생성하는 물질을 찾아 반응식을 완성하시오. (없으면 해당없음)
ⓐ 과염소산칼륨 ⓑ 과산화나트륨 ⓒ 과산화바륨 ⓓ 질산칼륨 ⓔ 질산암모늄
① 2Na2O2 + 2H2O → ( ① ) + O2
② 2BaO2 + 2H2O → ( ② ) + O2
정답 및 해설
① 4NaOH
② 2Ba(OH)2


[해설]

보기 중 물과 반응해 산소를 내는 것은 무기과산화물인 과산화나트륨과 과산화바륨뿐이다. 과염소산칼륨·질산칼륨·질산암모늄은 가열해야 산소를 내며, 물과 반응해서는 산소가 생기지 않는다.

과산화물은 물과 만나면 수산화물과 산소를 내며, 금속·O·H 원자 수를 맞추면 계수가 정해진다.
2Na2O2 + 2H2O → 4NaOH + O2
2BaO2 + 2H2O → 2Ba(OH)2 + O2

혼동 주의: 게시판 물기엄금은 알칼리금속의 과산화물인 과산화나트륨에만 해당하고, 알칼리토금속의 과산화물인 과산화바륨은 대상이 아니다.

문제 52

출제 25-1

탄화알루미늄에 대하여 답하시오.
① 물과의 반응식: Al4C3 + 12H2O → ( ① ) + ( ② )
② 발생 기체의 완전연소반응식: CH4 + ( ③ ) → ( ④ ) + 2H2O
정답 및 해설
① 4Al(OH)3
② 3CH4
③ 2O2
④ CO2


[해설]

탄화알루미늄(Al4C3)은 물과 반응해 가연성 기체 메탄(CH4)을 내는 제3류 위험물이다.

  • 수산화알루미늄 — 좌변 Al 4개가 그대로 4Al(OH)3가 된다.
  • 메탄 — C 3개가 3CH4가 되며, 물 12분자의 H 24개·O 12개로 검산된다.
  • 메탄 연소 — 탄소는 CO2, 수소 4개는 2H2O가 되므로 산소는 2O2가 필요하다.

혼동 주의: 탄화칼슘(카바이드)은 물과 반응하면 메탄이 아니라 아세틸렌(C2H2)을 낸다.

문제 53

출제 25-1/24-3/23-2/22-2/21-3/20-1

제1류 위험물 염소산칼륨(분자량 122.55)에 관하여 답하시오.
① 완전분해반응식: 2KClO3 → ( ① ) + ( ② )
② 염소산칼륨 50kg을 표준상태에서 완전분해할 때 생성되는 산소의 부피(L 및 m3):
에서 산소 부피 = ( ③ ) L ≈ ( ④ ) m3
정답 및 해설
① 2KCl
② 3O2
③ 13,708.7
④ 13.71


[해설]

제1류 염소산칼륨은 가열하면 염화칼륨과 산소로 완전분해된다.
2KClO3 → 2KCl + 3O2

반응식의 몰비 KClO3 : O2 = 2 : 3과 표준상태 기체 1몰의 부피 22.4L를 이용한다.
V = (50,000 ÷ 122.55) × 3/2 × 22.4
= 407.997mol × 1.5 × 22.4
≈ 13,708.7L ≈ 13.71m3

L를 m3로 바꿀 때는 1,000으로 나눈다(1m3 = 1,000L).

문제 54

출제 25-1/20-1

어떤 위험물질이 하이드라진과 만나면 격렬하게 반응하여 폭발한다. (해당 물질=과산화수소)
① 이 물질이 위험물로 분류되기 위한 조건은 ( ① )이다.
② 하이드라진과의 폭발반응식: 2H2O2 + N2H4 → ( ② ) + ( ③ )
정답 및 해설
① 농도가 36wt% 이상일 것
② 4H2O
③ N2


[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1에 따라 과산화수소는 농도 36 wt% 이상인 것만 제6류 위험물(산화성 액체)로 본다.

하이드라진(N2H4)은 강한 환원제라 과산화수소에 산화되면서 물(4H2O)과 질소(N2)를 만들고, 이때 갑자기 나는 열이 폭발로 이어진다.

검산: 좌변의 H 8개·O 4개·N 2개가 우변 4H2O와 N2에 그대로 맞는다.

혼동 주의: 같은 제6류라도 질산은 비중 1.49 이상일 때 위험물이 되므로 과산화수소의 농도 기준과 구분한다.

문제 55

출제 24-3/24-1/20-3

탄화알루미늄에 대하여 답하시오.
① 물과 반응하여 생성되는 기체(메탄)의 연소반응식: CH4 + 2O2 → ( ① ) + ( ② )
② 이때 생성되는 기체의 위험도는 ( ③ )이다. (메탄 연소범위 5~15%)
정답 및 해설
① CO2
② 2H2O
③ 2


[해설]

탄화알루미늄(Al4C3)은 물과 반응해 메탄을 내고, 메탄이 완전연소하면 이산화탄소와 물이 된다.
Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

위험도는 연소범위의 폭(상한 U − 하한 L)을 연소하한으로 나눈 값이다.
H = (U − L) ÷ L
= (15 − 5) ÷ 5
= 2

혼동 주의: 탄화칼슘은 물과 반응하면 메탄이 아니라 아세틸렌을 낸다.

문제 56

출제 24-3

[보기](부틸리튬, 인화알루미늄, 황린, 나트륨)에서 골라 쓰시오.
① 이동저장탱크로부터 꺼낼 때 동시에 200kPa 이하의 압력으로 불활성기체를 봉입해야 하는 위험물: ( ① )
② 옥내저장소에 바닥면적 1,000m2 이하로 저장해야 하는 위험물: ( ② )
③ 물과 반응할 때 수소를 발생시키는 위험물: ( ③ )
정답 및 해설
① 부틸리튬
② 부틸리튬, 황린, 나트륨
③ 나트륨


[해설]

넷 다 제3류 위험물이지만, 불활성기체 봉입과 바닥면적 제한은 위험물안전관리법 시행규칙에서 적용 품목을 정해 둔 규정이라 대상을 정확히 가려야 한다.

  • 부틸리튬 — 알킬리튬은 알킬알루미늄과 함께 '알킬알루미늄등'에 속하므로 이동저장탱크에서 꺼낼 때 200 kPa 이하로 불활성기체를 봉입한다.
  • 부틸리튬·황린·나트륨 — 옥내저장소 바닥면적 1,000 m2 이하 대상인 칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬·황린에 해당한다.
  • 나트륨 — 물과 반응해 수소를 내고, 그 반응열로 불이 붙을 수 있다.

나트륨과 물의 반응은 다음과 같다.
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

혼동 주의: 인화알루미늄은 지정수량 300 kg인 금속인화물이라 1,000 m2 제한 대상이 아니며, 물과 만나면 수소가 아니라 포스핀(PH3)을 낸다.

문제 57

출제 24-2

다음 위험물을 제조소에서 저장·취급할 때 확보해야 할 보유공지(m)를 쓰시오.
아세톤 400L: ( ① )
시안화수소 100,000L: ( ② )
톨루엔 15,000L: ( ③ )
메탄올 8,000L: ( ④ )
클로로벤젠 15,000L: ( ⑤ )
정답 및 해설
① 3m
② 5m
③ 5m
④ 5m
⑤ 5m


[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 4에 따라 제조소의 보유공지는 지정수량 10배 이하면 3m 이상, 10배 초과면 5m 이상의 두 단계뿐이다.

  • 아세톤은 제1석유류 수용성(지정수량 400L)이고 400÷400=1배라서 3m다.
  • 시안화수소는 제1석유류 수용성(400L)이고 100,000÷400=250배라서 5m다.
  • 톨루엔은 제1석유류 비수용성(200L)이고 15,000÷200=75배라서 5m다.
  • 메탄올은 알코올류(400L)이고 8,000÷400=20배라서 5m다.
  • 클로로벤젠은 제2석유류 비수용성(1,000L)이고 15,000÷1,000=15배라서 5m다.

혼동 주의: 옥내저장소·옥외탱크저장소는 배수 구간이 여러 단계지만, 제조소는 10배 경계 하나만 본다.

문제 58

출제 24-1

알루미늄에 관하여 답하시오.
① 물과의 반응식: 2Al + 6H2O → ( ① ) + ( ② )
② ①에서 발생하는 기체의 연소반응식: 2H2 + O2 → ( ③ )
③ 그 기체(수소, 연소범위 4~75%)의 위험도 ( ④ )
정답 및 해설
① 2Al(OH)3
② 3H2
③ 2H2O
④ 17.75


[해설]

알루미늄분은 제2류 위험물(금속분)로, 물과 반응하면 수산화알루미늄과 수소를 낸다.
2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2

발생한 수소는 산소와 반응해 물이 된다.
2H2 + O2 → 2H2O

위험도는 연소범위의 폭(상한−하한)을 하한값으로 나눈 값이다.
H = (U − L) / L
H = (75 − 4) / 4
H = 17.75

문제 59

출제 24-1

[보기] 중 소화난이도등급 Ⅰ에 해당하는 제조소등을 모두 고르면 ( ① )이다.
[보기] ① 지하탱크저장소 ② 면적 1,000m2인 제조소 ③ 처마높이 6m인 옥내저장소 ④ 제2종 판매취급소 ⑤ 간이탱크저장소 ⑥ 이송취급소 ⑦ 이동탱크저장소
정답 및 해설
① ②, ③, ⑥


[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17의 소화난이도등급 Ⅰ은 규모·위험성이 커서 대형·고정식 소화설비를 갖춰야 하는 제조소등이다.

  • 면적 1,000m2인 제조소는 연면적 1,000m2 이상 기준에 들어 등급 Ⅰ이다.
  • 처마높이 6m인 옥내저장소는 처마높이 6m 이상인 단층건물 기준에 들어 등급 Ⅰ이다.
  • 이송취급소는 규모와 관계없이 모든 대상이 등급 Ⅰ이다.

혼동 주의: 지하탱크·간이탱크·이동탱크저장소는 등급 Ⅲ이고, 제2종 판매취급소는 등급 Ⅱ다.

문제 60

출제 24-1/21-2

[보기] 과염소산암모늄, 과망간산칼륨, 과산화나트륨, 마그네슘
위에서 염산과 반응하여 제6류 위험물을 생성하는 물질을 찾아, 그 물질이 물과 반응하는 반응식을 완성하시오.
( ① ) + 2H2O → ( ② ) + ( ③ )↑
정답 및 해설
① 2Na2O2
② 4NaOH
③ O2


[해설]

보기 중 염산과 반응해 과산화수소(제6류)를 만드는 물질은 제1류 알칼리금속 과산화물인 과산화나트륨뿐이다.
Na2O2 + 2HCl → 2NaCl + H2O2

과산화나트륨은 물과 반응하면 수산화나트륨과 산소를 내며 열이 난다.
2Na2O2 + 2H2O → 4NaOH + O2↑

혼동 주의: 물과 만나면 산소가 나오므로 주수소화는 금지이고, 마른모래 등으로 질식소화한다.

문제 61

출제 24-1

다음 각 반응에서 생성되는 유독가스의 명칭을 쓰시오. (없으면 해당없음)
① 염소산나트륨과 염산의 반응: ( ① )
② 염소산칼륨과 황산의 반응: ( ① )
③ 과산화칼륨과 물의 반응: ( ② )
④ 질산칼륨과 물의 반응: ( ② )
⑤ 질산암모늄과 물의 반응: ( ② )
정답 및 해설
① 이산화염소(ClO2)
② 해당없음


[해설]

염소산염류는 염산·황산 같은 강산과 만나면 폭발성이 있는 유독가스 이산화염소(ClO2)를 낸다.

  • 염소산나트륨과 염산, 염소산칼륨과 황산은 모두 염소산염류와 강산의 조합이라 이산화염소가 생긴다.
  • 과산화칼륨은 물과 반응하면 수산화칼륨과 산소만 생기므로 해당없음이다.
  • 질산칼륨·질산암모늄은 물에 녹기만 하고(질산암모늄은 흡열 용해) 가스가 생기지 않으므로 해당없음이다.

혼동 주의: 과산화칼륨과 물의 반응에서 나오는 산소는 불을 키우는 조연성 가스일 뿐 유독가스가 아니다.

문제 62

출제 24-1

다음 위험물의 분해 반응식을 완성하시오.
① 과염소산칼륨: KClO4 → KCl + ( ① )
② 과산화칼슘: 2CaO2 → 2CaO + ( ② )
③ 아염소산나트륨: NaClO2 → NaCl + ( ② )
정답 및 해설
① 2O2
② O2


[해설]

세 물질 모두 제1류 위험물(산화성고체)로, 가열하면 분해해 산소를 내놓는다.

과염소산칼륨은 산소 원자 4개가 모두 빠져나가 산소 2몰이 된다.
KClO4 → KCl + 2O2

과산화칼슘과 아염소산나트륨은 남는 산소 원자 2개가 산소 1몰이 된다.
2CaO2 → 2CaO + O2
NaClO2 → NaCl + O2

문제 63

출제 23-4

아세트알데히드는 산화성과 환원성을 모두 가진다.
① 산화될 때 생성물질명은 ( ① )이며, 그 연소반응식은 CH3COOH + 2O2 → ( ② ) + ( ③ )
② 환원될 때 생성물질명은 ( ④ )이며, 그 연소반응식은 C2H5OH + 3O2 → ( ⑤ ) + ( ⑥ )
정답 및 해설
① 초산(CH3COOH)
② 2CO2
③ 2H2O
④ 에틸알코올(C2H5OH)
⑤ 2CO2
⑥ 3H2O


[해설]

아세트알데히드(CH3CHO)는 산화되면 초산, 환원되면 에틸알코올이 되므로 산화성과 환원성을 모두 가진다.

초산이 완전연소하면 이산화탄소 2분자와 물 2분자가 생긴다.
CH3COOH + 2O2 → 2CO2 + 2H2O

에틸알코올도 완전연소하면 이산화탄소와 물이 되며, 수소 원자가 6개라서 물의 계수는 3이다.
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

문제 64

출제 23-4

다음 위험물이 연소할 때 생성되는 물질을 화학식으로 쓰시오. (생성 없으면 '해당없음')
① 질산칼륨 → ( ① )
② 과염소산 → ( ② )
③ 마그네슘 → ( ③ )
④ 황 → ( ④ )
⑤ 황린 → ( ⑤ )
정답 및 해설
① 해당없음
② 해당없음
③ MgO
④ SO2
⑤ P2O5


[해설]

연소 생성물은 가연물만 만든다. 질산칼륨(제1류)과 과염소산(제6류)은 산소를 공급하는 불연성 산화제라 스스로 타지 않으므로 해당없음이다.

마그네슘은 타서 산화마그네슘이 되고, 황은 푸른 불꽃을 내며 이산화황이 된다.
2Mg + O2 → 2MgO
S + O2 → SO2

황린은 타면서 흰 연기인 오산화인을 낸다.
P4 + 5O2 → 2P2O5

문제 65

출제 25-1/23-4/23-1/20-4

지정수량 50L, 증기비중 2.6, 물보다 무거워 수조 속에 보관하는 비수용성 제4류 위험물에 대하여 답하시오.
① 화학식은 ( ① )이다.
② 연소반응식: CS2 + 3O2 → CO2 + ( ② )
③ 다음 중 틀린 부분을 알맞게 수정하면 ( ③ )이다. (㉠통기관은 설치하지 않아도 된다 / ㉡보유공지는 있어야 한다 / ㉢자동 계량장치는 없어도 된다)
정답 및 해설
① CS2
② 2SO2
③ ㉡은 생략할 수 있다.


[해설]

지정수량 50L(특수인화물)·비수용성·물에 가라앉아 수조에 저장하는 제4류 위험물은 이황화탄소(CS2)다.

분자량이 76이라 증기비중은 76÷29≈2.6으로 들어맞는다.

연소하면 황 원자 2개가 각각 이산화황이 된다.
CS2 + 3O2 → CO2 + 2SO2

위험물안전관리법 시행규칙상 벽·바닥 두께 0.2m 이상 철근콘크리트 수조에 넣은 이황화탄소 옥외저장탱크는 보유공지·통기관·자동계량장치를 생략할 수 있다.

그래서 ‘보유공지는 있어야 한다’가 틀린 서술이고, ‘생략할 수 있다’로 고친다.

문제 66

출제 23-4/20-2

다음 물질이 열분해하여 산소를 발생시키는 반응식을 완성하시오.
① 아염소산나트륨: NaClO2 → NaCl + ( ① )
② 염소산나트륨: 2NaClO3 → 2NaCl + ( ② )
③ 과염소산나트륨: NaClO4 → NaCl + ( ③ )
정답 및 해설
① O2
② 3O2
③ 2O2


[해설]

세 물질은 아염소산염류·염소산염류·과염소산염류에 속하는 제1류 위험물로, 가열하면 염화나트륨을 남기고 나머지 산소를 모두 내놓는다.

산소 계수는 화학식에 든 산소 원자 수(2·3·4개)에 맞춰 정해진다.
NaClO2 → NaCl + O2
2NaClO3 → 2NaCl + 3O2
NaClO4 → NaCl + 2O2

외우는 요령: 아염소산 → 염소산 → 과염소산 순으로 산소 원자가 하나씩 늘어난다.

문제 67

출제 24-1/23-2/22-4/22-3/21-2/19-3/19-2

트리에틸알루미늄에 관하여 답하시오.
① 물과의 반응식: (C2H5)3Al + 3H2O → ( ① ) + ( ② )
② 1몰이 물과 반응할 때 발생하는 에탄(C2H6)의 부피: 에서 에탄 부피 = ( ③ ) L
③ 옥내저장소 저장 시 바닥면적: ( ④ ) m2
정답 및 해설
① Al(OH)3
② 3C2H6
③ 67.2
④ 1,000


[해설]

트리에틸알루미늄은 제3류 알킬알루미늄으로, 물과 격렬히 반응해 수산화알루미늄과 가연성 가스인 에탄을 낸다.
(C2H5)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + 3C2H6

1몰이 반응하면 에탄 3몰이 생기고, 표준상태에서 기체 1몰의 부피는 22.4L다.
V = 3 × 22.4
V = 67.2L

옥내저장소에서 알킬알루미늄은 칼륨·나트륨·황린 등과 함께 저장창고 바닥면적이 1,000m2 이하로 제한된다. 물과 닿으면 위험한 품목이라 한 곳에 저장하는 규모를 작게 묶는 것이다.

문제 68

출제 23-1/22-2/21-3

탄화칼슘에 관하여 답하시오.
① 산화하여 산화칼슘과 이산화탄소 생성: 2CaC2 + ( ① )O2 → ( ② ) + ( ③ )
② 고온에서 질소와 반응할 때 생성되는 물질 2가지: ( ④ ), ( ⑤ )
정답 및 해설
① 5
② 2CaO
③ 4CO2
④ 칼슘시안나이드(CaCN2, 석회질소)
⑤ 탄소(C)


[해설]

탄화칼슘은 제3류 위험물로, 산소와 반응하면 칼슘은 산화칼슘이 되고 탄소는 이산화탄소가 된다.
2CaC2 + 5O2 → 2CaO + 4CO2

탄소 4개를 CO2로 만드는 데 산소 원자 8개, 칼슘 2개를 CaO로 만드는 데 2개가 들어 모두 10개이므로 O2 계수는 5다.

고온에서 질소와 반응하면 비료로 쓰는 칼슘시안나이드(CaCN2, 석회질소)와 탄소가 생긴다.
CaC2 + N2 → CaCN2 + C

문제 69

출제 23-2

아세트산과 과산화칼륨이 반응하여 생성되는 위험물(제6류)에 관하여 답하시오.
① 가열 시 분해반응식: 2H2O2 → ( ① ) + ( ② )
② 운반용기 외부 표시 주의사항: ( ③ )
③ 취급 제조소와 학교 사이 안전거리: ( ④ )
정답 및 해설
① 2H2O
② O2
③ 가연물접촉주의
④ 해당없음


[해설]

아세트산과 과산화칼륨이 반응하면 제6류 위험물인 과산화수소가 생긴다.

과산화수소는 가열하면 물과 산소로 분해된다.
2H2O2 → 2H2O + O2

  • 운반용기 주의사항 — 제6류 산화성 액체는 가연물접촉주의 한 가지만 표시한다.
  • 학교와의 안전거리 — 제6류를 취급하는 제조소는 안전거리 적용 대상에서 제외되므로 해당없음이다.

혼동 주의: 제1류 알칼리금속 과산화물에는 물기엄금 등이 더 붙지만, 제6류는 가연물접촉주의 하나뿐이다.

문제 70

출제 23-2

탄산수소나트륨에 관하여 답하시오.
① 1차(270℃) 열분해 반응식: 2NaHCO3 → ( ① ) + ( ② ) + H2O
② 탄산수소나트륨 10kg 분해 시 발생하는 이산화탄소 부피(m3): ( ③ )
정답 및 해설
① Na2CO3
② CO2
③ 1.33m3


[해설]

탄산수소나트륨은 제1종 분말소화약제의 주성분으로, 270℃에서 탄산나트륨·이산화탄소·물로 분해된다.
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

NaHCO3 분자량은 84이고 2몰이 분해될 때 CO2 1몰이 나오며, 표준상태(0℃, 1atm)에서 기체 1kmol의 부피는 22.4m3로 계산한다.
V = (10 / 84) × (1/2) × 22.4
V = 1.33m3

문제 71

출제 23-1/20-5/19-1

인화알루미늄 580g이 표준상태에서 물과 반응할 때 생성되는 기체(포스핀)의 부피를 구하시오. (AlP=58, 1mol→PH3 1mol)
( ① ) L
정답 및 해설
① 223.86


[해설]

인화알루미늄(AlP)은 물과 반응해 맹독성 기체인 포스핀(PH3)을 내며, AlP 1몰당 포스핀 1몰이 생긴다.
AlP + 3H2O → Al(OH)3 + PH3

먼저 몰수를 구하고, 이상기체 상태방정식에 표준상태 값(P=1atm, T=273K)을 대입한다.
n = 580 ÷ 58 = 10mol
V = nRT/P = 10 × 0.082 × 273 ÷ 1
V = 223.86L

혼동 주의: 22.4L/mol을 곱하면 224L가 나오지만, 문항처럼 R=0.082로 계산했다면 답은 223.86L로 써야 한다.

문제 72

출제 23-2/23-1

리튬 2몰이 물과 반응할 때(1atm, 25℃) 답하시오.
① 반응식: 2Li + 2H2O → ( ① ) + ( ② )
② 생성 기체(H2) 1몰의 부피[L]: ( ③ )
정답 및 해설
① 2LiOH
② H2
③ 24.45L


[해설]

리튬은 제3류 위험물(알칼리금속)로, 물과 반응하면 수산화리튬과 수소를 낸다.
2Li + 2H2O → 2LiOH + H2

25℃·1atm 조건이므로 이상기체 상태방정식에 절대온도 298K를 넣어 계산한다.
V = nRT / P
V = (1 × 0.08206 × 298) / 1
V = 24.45L

혼동 주의: 0℃ 표준상태라면 22.4L를 쓰지만, 온도가 25℃로 주어지면 상태방정식으로 계산해야 한다.

문제 73

출제 23-1/22-1/21-1

다음 위험물의 완전연소반응식을 완성하시오.
① 아세트산: CH3COOH + 2O2 → ( ① ) + ( ② )
② 메탄올: 2CH3OH + 3O2 → ( ③ ) + ( ④ )
③ 메틸에틸케톤: 2CH3COC2H5 + ( ⑤ )O2 → 8CO2 + 8H2O
정답 및 해설
① 2CO2
② 2H2O
③ 2CO2
④ 4H2O
⑤ 11


[해설]

탄소·수소·산소로 된 유기물이 완전연소하면 이산화탄소와 물만 생긴다.

탄소 수만큼 CO2, 수소 수의 절반만큼 H2O를 먼저 맞추고 산소는 마지막에 맞춘다.

아세트산(C2H4O2)은 탄소 2개·수소 4개이므로 CO2 2개와 H2O 2개가 생긴다.
CH3COOH + 2O2 → 2CO2 + 2H2O

메탄올 2분자는 탄소 2개·수소 8개이므로 CO2 2개와 H2O 4개가 생긴다.
2CH3OH + 3O2 → 2CO2 + 4H2O

메틸에틸케톤(C4H8O) 2분자에는 산소 원자가 2개 있어 우변 산소 원자 24개(16+8)에서 이를 뺀 22개, 곧 O2 11분자가 필요하다.
2CH3COC2H5 + 11O2 → 8CO2 + 8H2O

문제 74

출제 23-4/23-1/21-3/21-1/20-5/20-2/19-1

탄화칼슘에 관하여 답하시오.
① 물과의 반응식: CaC2 + 2H2O → ( ① ) + ( ② )
② ①에서 생성된 기체와 구리의 반응식: C2H2 + 2Cu → ( ③ ) + H2
③ 구리 용기에 저장하면 안 되는 이유: 아세틸렌은 금속(Cu, Ag, Hg)과 반응하여 폭발성인 ( ④ )를 생성하기 때문이다
정답 및 해설
① Ca(OH)2
② C2H2
③ Cu2C2
④ 금속아세틸리드


[해설]

탄화칼슘(카바이드)은 제3류 위험물(금수성)로, 물과 만나면 소석회와 가연성 기체인 아세틸렌을 낸다.
CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2

아세틸렌은 구리와 반응해 구리아세틸리드(Cu2C2)와 수소를 만든다.
C2H2 + 2Cu → Cu2C2 + H2

구리·은·수은과 반응해 생기는 금속아세틸리드는 마찰·충격에도 터지는 폭발성 물질이다. 그래서 구리 용기·배관을 쓰지 않는다.

혼동 주의: 물과 반응해 메탄을 내는 것은 탄화알루미늄(Al4C3)이다.

문제 75

출제 22-4/22-3

금속나트륨은 에탄올과 반응하여 가연성 기체를 발생시킨다.
① 반응식: 2Na + 2C2H5OH → ( ① ) + ( ② )
② 생성 가연성 기체(수소, 연소범위 4~75)의 위험도: ( ③ )
정답 및 해설
① 2C2H5ONa
② H2
③ 17.75


[해설]

나트륨은 물뿐 아니라 알코올과도 반응해 가연성 기체인 수소를 낸다. 알코올의 -OH에 붙은 수소가 나트륨과 자리를 바꾼다.

에탄올과 반응하면 나트륨에톡사이드(C2H5ONa)와 수소(H2)가 생긴다.
2Na + 2C2H5OH → 2C2H5ONa + H2

위험도는 (연소상한 − 연소하한) ÷ 연소하한으로 구한다.
H = (75 − 4) ÷ 4
H = 17.75

문제 76

출제 22-4/22-3/19-2

제1류 위험물 질산암모늄(N2, O2, H2O로 분해)에 관하여 답하시오.
① 분해반응식: 2NH4NO3 → ( ① ) + ( ② ) + ( ③ )
② 질산암모늄 1몰이 0.9기압, 300℃에서 분해할 때 생성되는 H2O의 부피(L):
에서 V = ( ④ ) L
정답 및 해설
① 2N2
② O2
③ 4H2O
④ 104.41


[해설]

질산암모늄은 급격히 분해하면 질소·산소·수증기로 나뉘며, 이 반응이 대량 폭발 사고의 원인이 되는 반응이다.

분해반응식은 2NH4NO3→2N2+O2+4H2O\mathrm{2NH_4NO_3 \rightarrow 2N_2 + O_2 + 4H_2O}이다.

1몰이 분해하면 수증기 2몰이 생기므로, 0.9atm·300℃(573K)에서 부피는
V=2×0.082×5730.9=104.41 LV=\dfrac{2\times0.082\times573}{0.9}=104.41\ \mathrm{L}로 계산한다.

문제 77

출제 23-4/22-4/21-1/20-2

분자량 34, 표백·살균작용, 일정농도 이상인 것에 한하여 위험물로 보며 운반용기 외부에 '가연물 접촉주의'를 표시하는 위험물이다.
① 명칭은 ( ① )이다.
② 시성식은 ( ② )이다.
③ 분해반응식: 2H2O2 → ( ③ ) + ( ④ )
④ 제조소 표지판에 설치해야 하는 주의사항은 ( ⑤ )이다.
정답 및 해설
① 과산화수소
② H2O2
③ 2H2O
④ O2
⑤ 해당없음


[해설]

분자량 34이고 표백·살균작용을 하며 일정 농도 이상일 때만 위험물로 보는 물질은 제6류 위험물 과산화수소(H2O2)다. 과산화수소는 농도 36중량% 이상인 것만 위험물로 본다.

과산화수소는 분해되면 물과 산소가 되며, 이때 나온 산소가 주변 연소를 돕는다.
2H2O2 → 2H2O + O2

제6류 위험물은 제조소 게시판에 쓸 주의사항이 따로 정해져 있지 않아 답이 해당없음이다. 혼동 주의: '가연물접촉주의'는 운반용기 외부 표시이고, 제조소 게시판 주의사항과는 다르다.

문제 78

출제 22-4/22-3

[보기] 질산나트륨, 과산화수소, 메틸에틸케톤, 염소산암모늄, 알루미늄분
① [보기]에서 연소가 가능한 위험물을 모두 쓰시오: ( ① ), ( ② )
② ①의 위험물 중 알루미늄분의 완전연소반응식: 4Al + 3O2 → ( ③ )
정답 및 해설
① 메틸에틸케톤
② 알루미늄분
③ 2Al2O3


[해설]

연소가 가능한 것은 가연물인 제4류 메틸에틸케톤(인화성 액체)과 제2류 알루미늄분(금속분)뿐이다. 질산나트륨·염소산암모늄(제1류)과 과산화수소(제6류)는 산소를 내주는 산화성 물질이라 스스로 타지 않는다.

알루미늄분은 완전연소하면 산화알루미늄이 된다.
4Al + 3O2 → 2Al2O3