산은 수용액에서 $\mathrm{H^+}$ 를 내놓는 물질로, pH가 작을수록 강산이며, 반응성이 큰 금속과 반응해 수소 기체를 발생시키는 경우가 많다. 이 세 가지는 모두 산의 일반적 성질로 옳다. 그러나 산은 청색 리트머스 종이를 적색으로 변화시키는 것이 특징이며, "적색 리트머스 종이를 청색으로 변화시키는 것"은 오히려 염기(예: $\mathrm{NaOH}$ )의 성질이다. 따라서 옳지 않은 설명은 적색 리트머스 종이를 청색으로 변하게 한다는 것이다.

$\mathrm{HClO_2}$의 올바른 명칭은 아염소산이다.

염소의 옥소산은 염소의 산화수에 따라 이름이 정해진다.

$\mathrm{HClO}$(Cl 산화수 +1) : 차아염소산
$\mathrm{HClO_2}$(Cl 산화수 +3) : 아염소산
$\mathrm{HClO_3}$(Cl 산화수 +5) : 염소산
$\mathrm{HClO_4}$(Cl 산화수 +7) : 과염소산

따라서 $\mathrm{HClO_2}$는 아염소산이며 정답이다.

$\mathrm{H_2O}$의 끓는점이 $\mathrm{H_2S}$보다 높은 까닭은 분자 사이에 수소결합을 형성하고 있기 때문이다.

$\mathrm{H_2O}$의 산소는 전기음성도가 매우 커서 분자 사이에 강한 수소결합을 형성하지만, $\mathrm{H_2S}$의 황은 전기음성도가 상대적으로 작아 수소결합을 형성하지 못하고 약한 반데르발스 힘(분산력)만 작용한다.

수소결합은 분산력보다 훨씬 강한 분자간 인력이므로, 분자량이 더 작음에도(18 vs 34) $\mathrm{H_2O}$의 끓는점(100℃)이 $\mathrm{H_2S}$(약 −60℃)보다 훨씬 높다.

'분자량이 더 작기 때문이다'는 오히려 $\mathrm{H_2O}$가 분자량이 더 작으므로 분산력만 고려하면 끓는점이 더 낮아야 하는 잘못된 근거이고, '공유결합으로 이루어져 있기 때문이다'와 '이온결합으로 이루어져 있기 때문이다'는 두 물질 모두 공유결합 화합물로 이온결합과 무관하므로 틀린 설명이다.

어는점(빙점)은 -0.465℃이다.

어는점 내림 공식은
$\Delta T_f = K_f \times m$
(몰랄농도)이다.

A 물질의 몰수는
$n=\dfrac{2.9\,\text{g}}{58\,\text{g/mol}}=0.05\,\text{mol}$
이고, 용매(물)의 질량은 200g=0.2kg이므로 몰랄농도는
$m=\dfrac{0.05\,\text{mol}}{0.2\,\text{kg}}=0.25\,\text{mol/kg}$
이다.

어는점 내림값은
$\Delta T_f = 1.86\times0.25=0.465\,^\circ\mathrm{C}$
이므로, 순수한 물의 어는점(0℃)에서 이만큼 내려간 $-0.465\,^\circ\mathrm{C}$가 된다.

비중이 1.75이고 농도가 98%인 황산 용액을 1L(=1000mL) 기준으로 잡으면 전체 질량은
$1000 \times 1.75 = 1750\,\mathrm{g}$이 되며, 이 가운데 순수한 $\mathrm{H_2SO_4}$의 질량만 따지면
$1750 \times 0.98 = 1715\,\mathrm{g}$이다.

$\mathrm{H_2SO_4}$의 분자량이 $2(1) + 32 + 4(16) = 98$이므로, 몰수를 구하면
$\dfrac{1715}{98} = 17.5\,\mathrm{mol}$이 된다.

용액의 부피를 1L로 두었으므로 이 값이 곧 몰농도이며, 약 17.5M이다.

정답: 케톤

알코올은 −OH가 결합된 탄소에 붙은 수소의 개수에 따라 산화 생성물이 달라진다. 1차 알코올은 산화되어 알데하이드를 거쳐 카복실산이 되고, 2차 알코올은 산화되면 케톤이 되며(더 이상 쉽게 산화되지 않음), 3차 알코올은 일반적인 조건에서 산화되기 어렵다.

따라서 2차 알코올의 산화 생성물은 케톤이다.

가장 많은 에너지가 필요한 경우는 100℃의 물 1몰이 100℃의 수증기로 상태변화할 때이다.

물의 상태변화에 필요한 열량을 어림 비교한다(1몰 기준 융해열 약 6.0kJ, 기화열(증발열) 약 40.7kJ, 물의 몰비열 약 75.3 J/℃). 100℃ 물 1몰이 100℃ 수증기로 바뀔 때는 액체에서 기체로 바뀌는 기화(증발)에 분자 간 인력을 완전히 끊어야 하므로 잠열 중 가장 큰 약 40.7kJ이 필요하다.

• 0℃ 얼음 1몰 → 50℃ 물 — 융해열(약 6.0kJ) + 0~50℃ 승온열(약 3.8kJ) ≈ 9.8kJ
• 0℃ 물 1몰 → 100℃ 물 — 0~100℃ 승온열만 필요, 약 7.5kJ
• 0℃ 얼음 10g(약 0.56몰) → 100℃ 물 — 몰수가 1몰보다 훨씬 적어 융해열+승온열을 합쳐도 약 7.5kJ 수준에 그친다

기화는 융해나 단순 승온보다 훨씬 큰 에너지가 필요하므로 가장 많은 에너지가 필요한 경우는 100℃의 물 1몰이 100℃의 수증기로 상태변화할 때이다.

알케인의 일반식으로 옳은 것은 $C_nH_{2n+2}$이다.

알케인(사슬형 포화 탄화수소)은 탄소 간 결합이 모두 단일결합으로 이루어져 있으며, 일반식은 $C_nH_{2n+2}$이다.

$C_nH_{2n-2}$는 알카인(삼중결합 1개) 또는 이중결합 2개를 가진 화합물의 일반식이고, $C_nH_{2n}$은 알켄(이중결합 1개) 또는 사이클로알케인의 일반식이며, $C_nH_{2n-6}$은 벤젠·톨루엔과 같은 방향족 탄화수소 계열의 일반식이므로 모두 알케인의 것이 아니다.

물 분자는 산소의 비공유전자쌍과 이웃 분자의 수소 사이에 수소결합을 형성한다. 얼음은 정사면체 배열의 수소결합 네트워크로 인해 분자 사이에 빈 공간이 많아 밀도가 낮다.

얼음이 녹아 4℃ 부근이 되면 수소결합의 일부가 끊어지면서 분자가 더 조밀하게 채워져 밀도가 최대가 된다. 따라서 4℃ 물이 얼음보다 밀도가 큰 것은 수소결합에 의한 얼음의 개방적 격자구조 때문이다.

착염에 해당하는 것은 $K_4Fe(CN)_6$(페로시안화칼륨)이다.

복염(復鹽)은 두 종류 이상의 염이 결합한 형태이지만 물에 녹으면 원래 성분 이온들로 완전히 분리되는 반면, 착염(錯鹽)은 물에 녹아도 중심금속과 리간드가 결합한 착이온 형태를 그대로 유지한 채 해리된다.

$Na_2SO_4$, $Pb(CH_3COO)_2$는 단순염이다.
$(NH_4)_2Fe(SO_4)_2$(모어염)는 물에서 $NH_4^+$, $Fe^{2+}$, $SO_4^{2-}$로 완전히 분리되는 복염이다.
$K_4Fe(CN)_6$(페로시안화칼륨)는 물에 녹아도 $[Fe(CN)_6]^{4-}$라는 착이온이 그대로 유지된 채 $4K^+$와 분리되는 착염이다.

염화칼슘의 화학식은 $\mathrm{CaCl_2}$이다.

$\text{분자량} = 40 + 35.5\times 2 = 111$

같은 족의 할로젠화수소(HX)의 수용액 산성도는 H−X 결합의 세기(결합해리에너지)에 반비례한다. 할로젠의 원자반지름이 클수록 H−X 결합 길이가 길어져 결합이 약해지고 수소이온이 더 쉽게 해리되므로 산성이 강해진다.

결합세기는 $\mathrm{HF} > \mathrm{HCl} > \mathrm{HBr} > \mathrm{HI}$ 순으로 강하므로, 산성 세기는 반대로 $\mathrm{HI} > \mathrm{HBr} > \mathrm{HCl} > \mathrm{HF}$ 순이 된다.

따라서 네 물질 중 산성이 가장 강한 것은 결합이 가장 약한 HI이다. (HF는 강한 H−F 결합 때문에 오히려 수용액에서 약산으로 거동한다.)

황산구리(Ⅱ) 수용액의 전기분해에서 구리는 다음과 같이 환원되어 석출된다. $\mathrm{Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu}$ Cu 1몰(63.5g)을 석출시키려면 전자 2몰이 필요하며, 전자 1몰에 해당하는 전기량이 1F(패러데이)이므로 전자 2몰에 해당하는 전기량은 2F이다. 따라서 구리 63.5g을 석출시키는 데 필요한 전기량은 2F이다.

기하이성질체(시스-트랜스 이성질체)는 자유 회전이 어려운 이중결합 등의 양쪽에 서로 다른 두 치환기가 각각 있을 때 나타난다. $\mathrm{CH_3CH{=}CHCH_3}$ (2-뷰텐)은 이중결합 탄소마다 $\mathrm{CH_3}$ 와 H가 각각 결합되어 있어 cis형과 trans형의 기하이성질체가 존재한다.

$\mathrm{C_5H_{12}}$ 와 $\mathrm{C_3H_7Cl}$ 은 단일결합만으로 이루어져 자유 회전이 가능하므로 기하이성질체가 없고, $\mathrm{CH{\equiv}CH}$ 는 삼중결합의 선형 구조로 치환기가 없어 기하이성질체를 가질 수 없다. 따라서 기하이성질체를 가지는 것은 $\mathrm{CH_3CH{=}CHCH_3}$ 이다.

정답: (+)극에서는 방전할 때 산화 반응이 일어난다

볼타전지가 방전(전류를 흘려보냄)할 때 이온화 경향이 큰 금속으로 이루어진 (−)극(예: Zn)에서 산화 반응이 일어나 전자를 내놓고, 그 전자가 도선을 따라 (+)극으로 이동하여 (+)극에서는 환원 반응이 일어난다. 즉 (+)극에서 산화가 일어난다는 설명은 옳지 않다.

나머지 설명, 즉 이온화 경향이 큰 금속이 (−)극이 되는 것, 전자가 도선을 통해 (−)극에서 (+)극으로 이동하는 것, 전류의 방향이 전자 이동 방향과 반대인 것은 모두 볼타전지의 표준적 특성과 일치한다.

아세틸렌계열 탄화수소에 해당하는 것은 $C_5H_8$이다.

사슬형 탄화수소는 결합 형태에 따라 일반식이 다르다.
알케인(사슬형 포화, 파라핀계): $C_nH_{2n+2}$
알켄(에틸렌계, 이중결합 1개): $C_nH_{2n}$
알카인(아세틸렌계, 삼중결합 1개): $C_nH_{2n-2}$

$C_5H_8$은 n=5일 때 $C_nH_{2n-2}=C_5H_8$을 만족하므로 아세틸렌계열(알카인)에 해당한다.

$C_4H_{10}$은 $C_nH_{2n+2}$(파라핀계, n=4)이고, $C_5H_{10}$은 $C_nH_{2n}$(에틸렌계, n=5)이며, $C_3H_2$는 n=3의 아세틸렌계 일반식 $C_3H_4$보다 수소가 적은, 불포화도가 더 높은 구조에 해당한다.

따라서 아세틸렌계열 탄화수소에 해당하는 것은 $C_5H_8$이다.

"이온결합 화합물에서 각 원자의 산화수는 이온전하 크기와는 무관하다"는 옳지 않은 설명이다. 이온결합 화합물에서 각 이온의 산화수는 그 이온이 실제로 띠는 전하(이온전하)와 그대로 일치한다(예: $NaCl$ 에서 Na의 산화수는 +1, Cl의 산화수는 -1로 각각의 이온전하와 같다). 따라서 산화수는 이온전하 크기와 직접 대응되며 무관하지 않다. 나머지 설명들은 산화수의 정의(산화·환원 정도를 나타내는 척도), 자유원소 상태의 산화수 0, 화합물을 구성하는 원자의 산화수 총합이 0이라는 규칙으로 모두 옳은 설명이다.

핵반응에서는 질량수(위 첨자)와 원자번호(아래 첨자)가 각각 양변에서 보존된다.

질량수: $14+4 = A+1 \;\Rightarrow\; A = 17$

원자번호: $7+2 = Z+1 \;\Rightarrow\; Z = 8$

따라서 생성물은 $^{17}_{8}\mathrm{O}$이며, 산소의 원자번호는 8이다.

방사성 붕괴는 1차 반응으로, 반감기(t½)가 지날 때마다 남은 양이 절반씩 줄어든다. 경과시간이 반감기의 몇 배인지 구하면 $n=\dfrac{10}{5}=2$ , 즉 반감기가 2회 경과했다. 남은 양 $=2\,\mathrm{g}\times\left(\dfrac{1}{2}\right)^{2}=2\times\dfrac{1}{4}=0.5\,\mathrm{g}$ 따라서 10일이 지나면 남는 양은 0.5g이다.

고체·액체·기체 사이 상태변화에서, 고체→액체는 융해, 액체→고체는 응고이며, 고체↔기체 사이의 직접적인 상태변화는 방향에 관계없이 모두 승화라 부른다(액체→기체는 기화, 기체→액체는 액화).

그림에서 이미 표시된 "응고"는 액체→고체 화살표를, "승화"는 기체→고체 화살표를 가리키고 있으므로, 아직 표시되지 않은 (a)는 그 반대 방향인 고체→액체(=융해), (b)는 그 반대 방향인 고체→기체(=승화)에 해당한다. 따라서 (a) 융해, (b) 승화가 옳다.

고체 가연물의 대표적 연소형태는 표면연소(목탄·코크스 등이 열분해 없이 표면에서 직접 산소와 반응), 분해연소(목재·석탄 등이 열분해로 가연성 가스를 내며 연소), 증발연소(황·나프탈렌·파라핀 등이 융해·기화한 증기가 연소), 자기연소(니트로셀룰로오스 등 제5류 위험물처럼 물질 내부에 산소를 함유해 일어나는 연소)로 구분된다.

등심연소(심지연소)는 알코올·석유 등 액체 가연물이 심지를 타고 올라와 증발한 증기가 연소하는 액체의 연소형태이므로 고체 가연물의 연소형태에 해당하지 않는다.

제일인산암모늄이 분말소화약제 성분으로서 지니는 특징이 아닌 것은 금속화재에도 적용이 가능하다는 서술이다.

제일인산암모늄(NH4H2PO4, 인산이수소암모늄)은 제3종 분말소화약제의 핵심 성분으로, 다른 분말약제와 구별하기 위해 담홍색으로 착색되어 있다. 또 열분해로 생기는 메타인산(HPO3)이 가연물 표면에 유리질 피막을 만들어 산소를 차단하는 방진 효과를 내며, 일반화재(A급)·유류화재(B급)·전기화재(C급) 모두에 적응성을 가지므로 'ABC분말'이라 불린다.

따라서 전기화재에 적용 가능하다는 서술, 담홍색으로 착색되어 있다는 서술, 메타인산이 방진 효과를 낸다는 서술은 모두 옳다.

그러나 금속화재(D급)는 나트륨·마그네슘·알루미늄분처럼 금속 자체가 가연물인 화재로서, 물이나 일반 분말소화약제를 쓰면 반응이 오히려 격화될 위험이 있어 마른모래나 금속화재 전용 소화약제가 요구되며 제3종 분말소화약제로는 진화할 수 없다.

소화기의 적응화재 표시색은 일반화재(A급) 백색, 유류화재(B급) 황색, 전기화재(C급) 청색으로 구분되며(금속화재 D급은 별도 표시), 유류 화재 적응성을 나타내는 색은 황색이다.

부착성 막을 이루는 물질은 $HPO_3$(메타인산)이다.

제3종 분말소화약제(제1인산암모늄, NH4H2PO4)는 열분해되면서 최종적으로 메타인산(HPO3)을 생성하는데, 이 메타인산이 가연물 표면에 부착성이 좋은 유리질 피막을 형성하여 산소의 유입을 차단(방진효과)함으로써 연소를 중단시킨다.

분해 과정을 정리하면
$NH_4H_2PO_4 \rightarrow NH_3 + H_3PO_4$
$H_3PO_4 \rightarrow HPO_3 + H_2O$
와 같다.

부착성 막을 이루는 최종 물질은 H3PO4(오르토인산)가 아니라 탈수·축합이 더 진행된 메타인산(HPO3)이다.

스프링클러설비는 소화약제로 물을 사용하므로 약제 비용이 저렴하고, 화재 감지·기동·방수가 자동으로 이루어져 사람이 조작하지 않아도 작동하며, 헤드가 조기에 개방되어 소화되므로 초기 화재 진압에 매우 효과적이다. 다만 스프링클러설비는 배관·헤드·감지장치 등 설비 구성이 복잡하여 초기 시공(설치) 비용이 오히려 많이 드는 것이 단점으로 지적된다. 따라서 초기 시공 비용이 적게 든다는 설명은 스프링클러설비의 장점으로 볼 수 없다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표17(옥내소화전설비 기준)에 따르면 옥내소화전설비는 각 층의 옥내소화전(설치개수가 5개 이상이면 5개)을 동시에 사용할 때 각 노즐선단의 방수압력이 350kPa 이상이고 방수량이 분당 260L 이상이 되는 성능을 갖추어야 한다. 따라서 괄호에 들어갈 수치는 순서대로 ㉠ 350, ㉡ 260이다.

표면연소(무염연소)는 가연물 표면에서 산소와 직접 반응해 불꽃 없이 타는 연소형태로, 목탄(숯)·코크스·금속분 등이 대표적이다. 플라스틱은 열분해로 생긴 가연성 가스가 타는 분해연소, 황은 액화된 후 증기가 타는 증발연소, 피크린산(피크르산)은 제5류 자기반응성물질로 자체 산소를 포함해 타는 자기연소(내부연소)에 해당하여 표면연소가 아니다. 따라서 표면연소 형태로 연소하는 물질은 목탄이다.

경유가 금속나트륨의 보호액으로 적합하다.

제3류 위험물에 속하는 알칼리금속인 나트륨( $\mathrm{Na}$ )과 칼륨( $\mathrm{K}$ )은 물이나 알코올, 산류와 만나면 격렬하게 반응하며 수소를 내뿜고 발화할 우려가 있다.

이 때문에 나트륨과는 반응하지 않는 석유류(경유·등유와 같은 유동파라핀 계열)에 담가 공기와 수분의 접촉을 막아 보관한다.

• 글리세린 — 하이드록시기를 가진 3가 알코올이어서 나트륨과 반응해 수소를 발생시킨다.
• 메틸알코올 — 글리세린보다 더 격렬하게 반응하므로 보호액이 될 수 없다.
• 아세트산 — 산류로서 나트륨과 반응하므로 사용할 수 없다.

전역방출방식 분말소화설비는 화재 초기에 방호구역 전체에 소화약제를 신속히 채워 소화 효과를 극대화해야 하므로, 분사헤드는 저장된 소화약제 전량을 30초 이내에 균일하게 방출하도록 설계해야 한다. (참고로 할로젠화합물소화설비는 10초, 이산화탄소소화설비는 표면화재 1분·심부화재 7분 이내로 각각 다르게 규정되어 서로 혼동하지 않도록 주의가 필요하다.) 따라서 전역방출방식 분말소화설비의 분사헤드는 소화약제의 저장량을 30초 이내에 균일하게 방출하도록 해야 한다.

지정수량 10배 이상 위험물 운반 시 함께 실을 수 없는 조합은 제3류 위험물과 제5류 위험물이다.

위험물안전관리법령상 유별을 달리하는 위험물의 혼재기준(지정수량의 10배 이상 운반 시 적용)은 다음과 같다.

• 제1류 – 제6류: 혼재 가능
• 제2류 – 제4류, 제5류: 혼재 가능
• 제3류 – 제4류: 혼재 가능
• 제4류 – 제2류, 제3류, 제5류: 혼재 가능
• 제5류 – 제2류, 제4류: 혼재 가능

이 기준에 포함되지 않는 조합은 혼재할 수 없다. 제3류(자연발화성 및 금수성물질)와 제5류(자기반응성물질)는 혼재기준표에 포함되어 있지 않으므로 함께 적재할 수 없다. 반면 제2류-제4류, 제2류-제5류, 제3류-제4류는 모두 혼재 가능한 조합이다.

아세톤의 한계산소농도(vol%)에 가장 가까운 값은 15이다.

한계산소농도(LOC, Limiting Oxygen Concentration)는 가연성 증기가 연소를 지속하기 위해 최소한 필요한 산소 농도로, 이산화탄소 등 불활성기체로 주위의 산소 농도를 이 값 아래로 희석시키면 질식소화가 가능해진다.

아세톤과 같은 인화성 액체는 물질별로 한계산소농도가 다르며, 아세톤의 한계산소농도는 약 15vol% 수준으로 알려져 있다. 이산화탄소 소화설비의 설계농도는 이 한계산소농도보다 충분히 낮은 산소분율이 되도록 CO2 농도를 정한다.

18·21·25는 아세톤의 실제 한계산소농도와 거리가 있는 값이다.

할론소화약제의 명명법(할론 넘버)은 자리 순서대로 C, F, Cl, Br, I의 개수를 나타낸다. Halon 1301은 C 1개, F 3개, Cl 0개, Br 1개로 구성된 $CF_3Br$ (브로모트리플루오로메탄)이며, 염소(Cl)는 포함되어 있지 않다.

29번과 동일한 원리를 묻는 문제이다. 제3종 분말소화약제(제1인산암모늄, NH4H2PO4)는 열분해 시 오르토인산(H3PO4)을 거쳐 최종적으로 메타인산(HPO3)을 생성하며, 이 메타인산이 유리질의 부착성 막을 형성해 가연물 표면을 덮어 산소 유입을 차단(방진효과)함으로써 연소를 중단시킨다. $NH_4H_2PO_4 \rightarrow NH_3 + H_3PO_4 \rightarrow HPO_3 + H_2O$ 따라서 그 막을 구성하는 물질은 $HPO_3$ 이다.

위험물안전관리법 시행규칙에서 정하는 소화설비별 능력단위는 다음과 같다. 마른 모래 50L(삽 1개 포함) = 0.5단위, 팽창질석 또는 팽창진주암 160L(삽 1개 포함) = 1.0단위, 수조 80L(소화전용물통 3개 포함) = 1.5단위이다. 따라서 제시된 소화설비 중 능력단위가 가장 큰 것은 수조 80L(소화전용 물통 3개 포함)이다.

자연발화는 물질 내부에서 발생한 열이 축적되어 발화점에 도달함으로써 일어난다. 열전도율이 낮을수록 열이 외부로 방출되지 못하고 내부에 축적되기 쉬워 자연발화가 촉진된다. 반대로 주위 온도가 높을수록, 표면적(공기와의 접촉면)이 넓을수록, 발열량이 클수록 자연발화가 쉬워지므로, '온도가 낮을 것' '표면적이 좁을 것' '발열량이 적을 것'은 자연발화를 촉진하는 방향과 반대이다. 따라서 자연발화가 일어나기 쉬운 조건으로 가장 옳은 것은 열전도율이 낮을 것이다.

소화약제에 해당하지 않는 것은 브롬산암모늄($\mathrm{NH_4BrO_3}$)이다.

$\mathrm{CH_2BrCl}$(할론1011)과 $\mathrm{CF_3Br}$(할론1301)은 할로젠화합물 소화약제이고, $\mathrm{NaHCO_3}$(탄산수소나트륨)는 제1종 분말소화약제의 주성분이다.

반면 $\mathrm{NH_4BrO_3}$(브롬산암모늄)는 소화약제가 아니라 브롬산염류에 속하는 제1류 위험물(산화성고체)로, 오히려 가연물과 혼재 시 위험한 산화성 물질이다.

따라서 소화약제에 해당하지 않는 것은 브롬산암모늄($\mathrm{NH_4BrO_3}$)이다.

제1인산암모늄이 열분해되며 부착성 피막을 형성해 공기를 차단하는 물질은 메타인산( $\mathrm{HPO_3}$ )이다.

제3종 분말소화약제(제1인산암모늄, $\mathrm{NH_4H_2PO_4}$ )는 열분해 시 다음과 같이 분해된다.
$\mathrm{NH_4H_2PO_4 \rightarrow HPO_3 + NH_3\uparrow + H_2O}$

이때 생성된 메타인산은 유리질의 부착성 피막을 형성하여 가연물 표면을 덮어 공기(산소)의 유입을 차단하는 방진효과를 나타내며, 이는 제3종 분말소화약제가 A급(일반)화재에도 적응성을 갖는 이유이다.

암모니아( $\mathrm{NH_3}$ )는 함께 발생하는 기체일 뿐 피막을 형성하지 않고, 포스핀( $\mathrm{PH_3}$ )은 인화칼슘 등 금속인화물이 물과 반응할 때 생성되는 별개의 기체이며, 오산화인( $\mathrm{P_2O_5}$ )은 이 열분해 경로의 최종 부착 생성물이 아니다.

빈칸에 들어갈 식은 $E=\frac{1}{2}QV=\frac{1}{2}CV^2$이다.

정전용량 $C$인 콘덴서가 전압 $V$로 충전(또는 방전)될 때 전기불꽃(방전) 에너지는 위와 같이 표현된다.

$Q=CV$ 관계를 대입하면 두 식이 서로 치환됨을 확인할 수 있다.
따라서 $CV$나 $QC$, $QV^2$처럼 차원이 맞지 않는 조합은 에너지 식이 될 수 없다.

이 식은 정전기 스파크가 가연성 증기·분진을 착화시킬 수 있는지를 판단하는 최소착화에너지 비교의 기본식이며, 전압의 제곱과 정전용량에 비례해 에너지가 커진다는 점이 핵심이다.

위험물안전관리법령상 폐쇄형 스프링클러헤드는 설치장소의 평상시 최고주위온도에 따라 다음과 같은 표시온도 기준을 만족해야 한다. 28℃ 미만: 58℃ 미만 28℃ 이상 39℃ 미만: 58℃ 이상 79℃ 미만 39℃ 이상 64℃ 미만: 79℃ 이상 121℃ 미만 64℃ 이상 106℃ 미만: 121℃ 이상 162℃ 미만 106℃ 이상: 162℃ 이상 문제의 조건인 평상시 최고주위온도 28℃ 이상 39℃ 미만에 해당하는 표시온도 기준은 58℃ 이상 79℃ 미만이다. 따라서 그 헤드의 표시온도 기준은 58℃ 이상 79℃ 미만이다.

필요한 이론공기량은 약 47.62m³이다.

프로페인의 완전연소 반응식은
$\mathrm{C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O}$
이다.

프로페인 1m³당 이론산소량이 5m³이므로, 2m³를 완전연소시키는 데 필요한 이론산소량은
$2\,\mathrm{m^3}\times5=10\,\mathrm{m^3}$
이다. 공기 중 산소 농도가 21vol%이므로 이론공기량은
$\dfrac{10}{0.21}\approx47.62\,\mathrm{m^3}$

따라서 이론공기량은 약 47.62m³이다.

브로민산칼륨(KBrO₃), 중크롬산암모늄((NH₄)₂Cr₂O₇), 아염소산나트륨(NaClO₂)은 모두 제1류 위험물(산화성 고체)에 해당한다. 반면 과염소산(HClO₄)은 상온에서 액체 상태로 존재하는 제6류 위험물(산화성 액체)이므로 고체 위험물이 아니다. 따라서 산화성 고체 위험물에 해당하지 않는 것은 과염소산(HClO₄)이다.

자연발화는 물질이 서서히 산화되면서 발생한 열이 축적되어 발화점에 도달할 때 일어난다. 예방을 위해서는 통풍을 잘 시켜 열을 분산시키고, 저장실 온도를 낮게 유지하며, 열의 축적을 막아야 한다. 습도가 높으면 수분에 의한 산화·발효 반응이 촉진되어 오히려 자연발화 위험이 커지므로 습도는 낮게 유지해야 한다. 즉 '습도를 높게 유지할 것'은 예방법이 아니라 오히려 자연발화를 촉진하는 조건이다. 따라서 자연발화 예방법과 가장 거리가 먼 것은 습도를 높게 유지하는 것이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표6(옥외탱크저장소의 위치·구조 및 설비 기준)은 이황화탄소의 옥외저장탱크에 대해 별도의 특례를 두고 있다. 이황화탄소는 인화점이 매우 낮고 독성 증기를 발생시키므로, 벽 및 바닥의 두께를 0.2m 이상으로 하고 누수가 되지 않는 철근콘크리트 구조의 수조 안에 탱크를 넣어 보관하도록 하여, 수조의 물로 가연성 증기의 누출·확산을 차단한다. 따라서 벽과 바닥의 두께는 0.2m 이상이며, 탱크를 넣어 보관하는 구조물은 수조이다.

제5류 위험물(자기반응성 물질)은 분자 내부에 산소를 함유하고 있어 외부에서 산소 공급을 차단하는 질식소화는 효과가 없다 . 화재 시에는 다량의 물로 냉각소화하는 것이 원칙이므로 "화재 시에는 질식소화가 가장 이상적인 소화방법이다"라는 설명은 옳지 않다. 화기엄금·충격주의 표시(별표19 주의사항 기준)는 옳다. 폭발 시 대량 화재로 번지면 진화가 어려우므로 소분 저장한다는 설명도 옳다. 폭발 위험성으로 충분한 안전거리를 확보해야 한다는 설명도 옳다.

메탄올( $\mathrm{CH_3OH}$ )의 연소범위(폭발범위)는 약 6.0~36% 정도로 알려져 있다. 참고로 다이에틸에터는 약 1.9~48%, 가솔린은 약 1.4~7.6%, 아세틸렌은 약 2.5~81% 수준이다. 따라서 메탄올의 실제 연소범위에 가장 근접한 값은 약 6.0~36%이다.

[보기]에 해당하는 위험물은 이황화탄소($CS_2$)이다.

발문의 네 가지 단서 — 순수한 것은 무색투명 액체, 물에 녹지 않고 벤젠에 녹음, 물보다 무거움(비중 > 1), 독성 — 을 모두 만족하는 물질은 이황화탄소뿐이다.

이황화탄소는 순수한 것은 무색투명한 액체이다(시판품은 불순물 때문에 황색을 띠고 불쾌한 냄새가 남). 비중이 약
$1.26$으로 $1.26 > 1$, 즉 물보다 무겁다. 물에는 거의 녹지 않고(난용성) 벤젠·다이에틸에터·알코올 등 유기용매에는 잘 녹으며, 증기는 신경계를 침범하는 강한 독성을 지닌다. 이처럼 「물보다 무겁고 물에 녹지 않는」 성질 때문에 가연성 증기의 발생을 억제하려고 물속(수조)에 넣어 저장한다. 인화점 약
$-30\,^{\circ}\mathrm{C}$, 발화점 약 $90\,^{\circ}\mathrm{C}$로 제4류 위험물 중 발화점이 가장 낮은 축에 속해 취급에 특히 주의한다.

아세트알데하이드($CH_3CHO$)는 제4류 특수인화물의 무색 액체이나, 비중이 약
$0.78$로 물보다 가볍고 물에 잘 녹는(수용성) 물질이라 물에 안 녹고 물보다 무겁다는 단서와 모두 어긋나 오답이다.

다이에틸에터($(C_2H_5)_2O$)는 제4류 특수인화물의 무색투명 액체로 앞의 단서는 맞지만, 비중이 약
$0.71$로 물보다 가벼워 물 위에 뜬다. 물보다 무겁다는 단서와 어긋나 오답이다.

아세톤($CH_3COCH_3$)은 제4류 제1석유류(수용성)의 무색투명 액체로 앞의 단서는 맞지만, 비중이 약
$0.79$로 물보다 가볍고 물에 임의의 비율로 잘 녹아 물에 안 녹고 물보다 무겁다는 단서와 모두 어긋나 오답이다.

보기 네 물질은 모두 제4류 인화성 액체이다. 이 중 이황화탄소·아세트알데하이드·다이에틸에터는 「특수인화물」로 지정수량
$50\,\mathrm{L}$, 아세톤은 「제1석유류(수용성)」로 지정수량 $400\,\mathrm{L}$이다. 정답을 가르는 결정적 물성은 「물보다 무거운 비중(>1)」과 「물에 녹지 않음」이며, 이 두 조건을 동시에 만족하는 것은 비중 약 $1.26$의 이황화탄소뿐이다. 나머지 세 물질은 모두 비중이 $1$보다 작아 물 위에 뜨므로 제외된다.

인화점이 가장 낮은 것은 아세트알데하이드($CH_3CHO$)이다.

아세트알데하이드는 제4류 위험물 중 특수인화물로 인화점이 약 -38℃로 매우 낮아 상온에서도 극히 인화되기 쉬운 물질이다.

톨루엔($C_6H_5CH_3$)의 인화점은 약 4℃, 메틸알코올($CH_3OH$)은 약 11℃, 스타이렌($C_6H_5CHCH_2$)은 약 32℃로 모두 아세트알데하이드보다 인화점이 높다.

동식물유류에 관한 설명으로 옳지 않은 것은 아이오딘값이 130 이하인 것을 건성유라 한다는 설명이다.

아이오딘값 기준 분류는 건성유(130 이상), 반건성유(100~130), 불건성유(100 이하)이므로, 문제의 "130 이하"라는 서술은 건성유 기준과 반대되어 틀렸다.

• 건성유는 자연발화의 위험성이 높은 편이다 — 불포화결합이 많아 공기 중 산화·중합 반응이 활발하므로 옳은 설명이다.
• 불포화도가 높을수록 아이오딘값이 커지며 산화되기 쉽다 — 불포화도가 높을수록 이중결합에 부가되는 아이오딘 양이 많아지므로 옳은 설명이다.
• 1기압에서 인화점은 250℃ 미만이다 — 위험물안전관리법령상 동식물유류의 정의이므로 옳은 설명이다.

위험물안전관리법 시행규칙(운반용기 기준, 별표19)에 따르면 고체 위험물을 운반할 때 내장용기가 금속제인 경우 최대 용적은 30L이다(유리용기·플라스틱용기인 경우는 10L).

증기비중이 가장 작은 것은 아세트알데하이드이다.

증기비중은 해당 물질의 분자량을 공기의 평균분자량(약 29)으로 나눈 값이다.

이황화탄소($CS_2$, 분자량 76):
$76/29 \approx 2.62$

아세톤($CH_3COCH_3$, 분자량 58):
$58/29 = 2.00$

아세트알데하이드($CH_3CHO$, 분자량 44):
$44/29 \approx 1.52$

다이에틸에터($C_2H_5OC_2H_5$, 분자량 74):
$74/29 \approx 2.55$

네 물질 중 분자량이 가장 작은 아세트알데하이드의 증기비중이 가장 작다.

위험물안전관리법령상 제1석유류를 취급하는 위험물제조소 건축물의 지붕 기준으로 옳은 설명은 원칙적으로 가벼운 불연재료를 사용하되, 예외적으로 내화구조로 할 수 있는 경우가 있다는 것이다.

위험물안전관리법 시행규칙(제조소의 위치·구조·설비 기준)에 따르면 제조소 건축물의 지붕은 원칙적으로 폭발력이 위로 방출될 수 있도록 가벼운 불연재료로 덮어야 한다. 내부 폭발 시 압력이 지붕 쪽으로 빠져나가게 하여 건축물 붕괴나 측면 피해를 줄이기 위함이다.

다만 제2류 위험물(분상의 것과 인화성고체 제외), 제4류 위험물 중 제4석유류·동식물유류, 제6류 위험물처럼 상대적으로 폭발 위험성이 낮은 물질을 취급하는 건축물의 경우에는 예외적으로 지붕을 내화구조로 할 수 있다.

즉 원칙은 가벼운 불연재료이고 예외적으로 내화구조가 허용되는 구조이므로, 이를 반대로 서술하거나 '반드시'라고 단정하는 나머지 보기는 예외 규정을 무시한 틀린 설명이다.

탄화망간($Mn_3C$)은 물과 반응하여 수산화망간과 함께 메테인($CH_4$)과 수소($H_2$)를 동시에 발생시킨다.

$Mn_3C + 6H_2O \rightarrow 3Mn(OH)_2 + CH_4 + H_2$

이에 비해 탄화칼륨($K_2C_2$)과 탄화마그네슘($MgC_2$)은 물과 반응하여 아세틸렌($C_2H_2$)만을 발생시키고, 탄화베릴륨($Be_2C$)은 메테인만을 발생시킨다.

따라서 메테인과 수소를 함께 발생시키는 것은 $Mn_3C$이다.

제2석유류에 해당하는 것은 포밀기(-CHO)가 결합된 벤즈알데하이드이다.

제4류 위험물의 석유류는 인화점을 기준으로 구분한다(제1석유류: 21℃ 미만, 제2석유류: 21℃ 이상 70℃ 미만, 제3석유류: 70℃ 이상 200℃ 미만).

치환기 없는 벤젠고리형 탄화수소인 벤젠과 사이클로헥세인은 인화점이 대체로 -11℃ 안팎으로 매우 낮고, 에틸기(-C2H5)가 결합된 에틸벤젠도 인화점이 약 15℃로 모두 21℃ 미만이어서 제1석유류에 해당한다.

반면 포밀기(-CHO)가 결합된 벤즈알데하이드는 인화점이 약 64℃로 21~70℃ 범위에 들어 제2석유류(비수용성)로 분류된다.

아이오딘값은 유지 100g에 부가되는 아이오딘의 g수로, 값이 클수록 이중결합(불포화도)이 많아 산화·중합되기 쉬워 자연발화 위험이 큰 건성유에 해당한다.

- 건성유(아이오딘값 130 이상): 아마인유(약 168~190), 들기름 등
- 반건성유(100~130): 대두유, 참기름 등
- 불건성유(100 이하): 야자유(약 7~16), 피마자유(약 81~91), 올리브유(약 79~90)

보기 중 아이오딘값이 가장 높은 것은 아마인유이므로 정답이다.

인화점이 가장 낮은 것은 톨루엔($C_6H_5CH_3$, 약 4℃)이다.

네 물질은 모두 위험물안전관리법령상 제4류 위험물(인화성 액체)인 방향족·복소환 화합물이며, 인화점의 크기로 답을 가릴 수 있다.

아닐린($C_6H_5NH_2$)은 벤젠 고리에 아미노기($-NH_2$)가 결합한 물질로, 인화점은 약 70℃이다. 니트로벤젠($C_6H_5NO_2$)은 벤젠 고리에 니트로기($-NO_2$)가 결합한 물질로, 인화점은 약 88℃로 네 물질 중 가장 높다. 피리딘($C_5H_5N$)은 질소를 포함한 6원자 방향족 복소환으로, 인화점은 약 20℃이다. 톨루엔($C_6H_5CH_3$)은 벤젠 고리에 메틸기($-CH_3$)가 결합한 물질로, 인화점은 약 4℃로 네 물질 중 가장 낮다.

인화점 크기를 비교하면
$\text{톨루엔}(\approx 4^\circ\text{C}) < \text{피리딘}(\approx 20^\circ\text{C}) < \text{아닐린}(\approx 70^\circ\text{C}) < \text{니트로벤젠}(\approx 88^\circ\text{C})$
이므로 인화점이 가장 낮은 것은 톨루엔이다.

위험물안전관리법 시행령 별표1 제4류 인화성 액체 분류(출제 당시 기준)에서는 인화점을 기준으로 석유류를 구분한다. 제1석유류는 1기압에서 인화점이 21℃ 미만인 것, 제2석유류는 21℃ 이상 70℃ 미만, 제3석유류는 70℃ 이상 200℃ 미만, 제4석유류는 200℃ 이상 250℃ 미만인 것을 말한다.

이 기준에 대입하면 톨루엔(약 4℃)과 피리딘(약 20℃)은 인화점 21℃ 미만이므로 제1석유류(톨루엔=비수용성, 피리딘=수용성)에 해당하고, 아닐린(약 70℃)과 니트로벤젠(약 88℃)은 인화점 70℃ 이상이므로 제3석유류(비수용성)에 해당한다. 즉 아닐린·니트로벤젠은 제3석유류로 인화점이 70℃를 넘어 높고, 피리딘은 제1석유류이지만 톨루엔보다 인화점이 높다. 결국 제1석유류 중에서도 인화점이 가장 낮은 톨루엔이 정답이다.

제5류 위험물 중 유기과산화물 등을 저장하는 옥내저장소의 저장창고는 직사광선과 온도 상승을 억제하기 위해 창의 위치와 크기를 엄격히 제한한다. 관련 기준상 저장창고의 창은 바닥면으로부터 2m 이상의 높이에 설치하고, 하나의 창의 면적은 0.4m² 이내로 하며, 한 벽면에 설치하는 창 면적의 합계도 그 벽면 면적의 80분의 1을 초과하지 않도록 해야 한다. 따라서 (a)는 2m 이상, (b)는 0.4m² 이내가 옳다.

아세톤(CH₃COCH₃)은 인화점이 약 -18℃로, 수용성 제1석유류에 속한다. 등유는 인화점이 40~70℃ 정도여서 제2석유류로 분류된다. 에틸알코올은 제1석유류가 아니라 별도의 "알코올류"로 구분되는 물질이다. 나이트로벤젠은 인화점이 상대적으로 높아 제3석유류에 해당한다. 이상을 종합하면 제1석유류에 속하는 물질은 아세톤이다.

제2류 위험물(가연성고체)의 지정수량은 황화인·적린·황이 각각 100kg이고, 철분·마그네슘·금속분은 500kg이다. 따라서 마그네슘만 지정수량이 500kg으로 나머지 세 물질(적린·황화인·황=각 100kg)과 다르다.

규정된 운반용기에 수납하지 않아도 되는 위험물은 덩어리 상태의 황이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19(적재방법)에 따르면 위험물은 규정된 운반용기에 수납하여 적재하는 것이 원칙이나, 덩어리 상태의 황을 운반하기 위해 적재하는 경우 또는 위험물을 동일 구내에 있는 제조소등 상호간에 운반하기 위해 적재하는 경우에는 이 수납 규정을 적용하지 않을 수 있다.

즉 덩어리 상태의 황은 방수성 시트로 덮는 등의 조치만으로도 별도의 운반용기 없이 운반할 수 있는 예외가 인정된다. 반면 금속분·삼산화크로뮴·염소산나트륨은 모두 원칙대로 규정 운반용기에 수납해야 한다.

인화석회(인화칼슘, Ca₃P₂)는 제3류 위험물(금수성 물질)로 물과 반응하여 맹독성 가연성 기체인 포스핀(인화수소)을 발생시킨다. $Ca_3P_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2PH_3\uparrow$ 따라서 인화석회를 물과 반응시켰을 때 생성되는 기체는 PH₃(포스핀)이다.