페놀프탈레인이라는 지시약은 산성 및 중성 영역에서는 색이 없다가 염기성으로 기울수록 붉게 물드는 성질을 가지며, 이때의 변색범위는 pH 8.3~10.0 부근이다. 이에 비해 3.1~4.4는 메틸오렌지, 4.2~6.3은 메틸레드, 6.0~7.6은 브로모티몰블루(BTB)의 변색범위로 모두 산성~중성 영역에서 색이 변하는 다른 지시약에 해당하므로 페놀프탈레인의 것과는 다르다. 결론적으로 페놀프탈레인의 pH 변색범위는 8.3~10.0이다.

정답: 1s²2s²2p⁶3s²3p²

규소(Si)의 원자번호는 14이다. 쌓음 원리에 따라 에너지가 낮은 오비탈부터 순서대로 전자를 채우면 $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2$가 되며, 전자 총합은 2+2+6+2+2=14로 원자번호와 일치한다.

고체 유기물질의 순도를 확인하는 가장 기본적이고 신뢰도 높은 방법은 녹는점(융점) 측정이다.

순수한 결정성 고체는 매우 좁은 온도 범위(대개 1~2℃ 이내)에서 날카롭게 녹지만, 불순물이 섞이면 녹는점이 낮아지고 녹는 온도 범위도 넓어지므로, 측정된 녹는점과 그 범위를 통해 순도를 판정할 수 있다.

• 육안 관찰·광학현미경 분석 — 결정의 겉모양만 확인할 뿐 화학적 순도를 알 수 없다.
• 전도도 측정 — 이온성 물질의 해리 여부를 보는 방법으로 일반 유기물질의 순도 판정에는 적합하지 않다.

따라서 순수한 상태인지 확인하기 위한 조사 방법으로 가장 적합한 것은 녹는점 측정이다.

질소(N, 원자번호 7)는 주기율표 15족(질소족)에 속한다. 같은 족에서 그 다음 주기의 원소는 인(P)이며 원자번호는 15이다. 16, 17, 18은 각각 16족(산소족), 17족(할로젠), 18족(비활성기체)에 해당하여 질소와 같은 족이 아니다. 따라서 질소와 같은 족에 속하는 원소의 원자번호는 15이다.

원자에서 방출되는 빛이 연속스펙트럼이 아니라 특정 파장에서만 나타나는 선 스펙트럼을 보이는 것은 전자가 존재할 수 있는 에너지 준위(전자껍질)가 연속적이지 않고 불연속적(양자화)이기 때문이다.

전자가 높은 에너지 준위에서 낮은 준위로 전이할 때 그 에너지 차이에 해당하는 특정 파장의 빛만 방출되므로 선 스펙트럼이 나타난다.

비극성 분자에 해당하는 것은 메테인이다.

비극성 분자는 분자 내 결합의 쌍극자 모멘트가 대칭적으로 배치되어 서로 상쇄되면서 전체 쌍극자 모멘트가 0이 되는 분자이다.

$HCl$은 전기음성도가 다른 두 원자가 결합한 이원자 분자로, 결합의 쌍극자를 상쇄해 줄 다른 결합이 없어 극성분자이다.
$H_2O$는 굽은형(bent) 구조로 쌍극자가 상쇄되지 않는 극성분자이다.
$CH_3Cl$은 사면체 구조이지만 C-Cl 결합과 C-H 결합의 극성 크기가 서로 달라 쌍극자가 상쇄되지 않는 극성분자이다.
반면 $CH_4$는 정사면체 구조로 4개의 C-H 결합이 대칭적으로 배치되어 쌍극자 모멘트가 완전히 상쇄되는 비극성분자이다.

옥살산 이수화물 6g을 녹인 500mL 용액의 몰농도는 약 0.1M이다.

옥살산 이수화물($\mathrm{C_2H_2O_4\cdot2H_2O}$)의 분자량을 구한 뒤, 주어진 질량으로 몰수와 몰농도를 계산한다.

먼저 분자량을 구하면
$M = (12\times2+1\times2+16\times4) + 2\times18 = 90+36 = 126\,\mathrm{g/mol}$
몰수는
$n = \dfrac{6\,\mathrm{g}}{126\,\mathrm{g/mol}} \approx 0.0476\,\mathrm{mol}$
이므로 몰농도는
$C = \dfrac{n}{V} = \dfrac{0.0476\,\mathrm{mol}}{0.5\,\mathrm{L}} \approx 0.095\,\mathrm{M} \approx 0.1\,\mathrm{M}$

따라서 몰농도는 약 0.1M이다.

수소와 염소의 반응식은 다음과 같다.

$\mathrm{H_2} + \mathrm{Cl_2} \rightarrow 2\mathrm{HCl}$

계수비가 1:1:2이므로 수소 1.2몰과 염소 2몰이 반응할 때, 염소는 1.2몰만 있으면 충분하고 나머지 0.8몰은 반응하지 않는다. 즉 수소가 한계반응물이다.

$1.2\ \mathrm{mol}\ \mathrm{H_2} \rightarrow 2\times 1.2 = 2.4\ \mathrm{mol}\ \mathrm{HCl}$

HCl, $\mathrm{H_2SO_4}$, $\mathrm{HNO_3}$는 수용액에서 거의 완전히 이온화하는 대표적인 강산이다.

반면 $\mathrm{H_2CO_3}$(탄산)는 물에 녹은 이산화탄소가 형성하는 산으로, 산해리상수가 매우 작아 이온화도가 낮은 전형적인 약산이다.

따라서 네 산 중 산성의 세기가 가장 약한 것은 $\mathrm{H_2CO_3}$이다.

이 물질의 분자량은 약 64이다.

삼투압 공식 $\pi V = nRT$를 이용해 몰수를 구한다. 여기서 $\pi=3.84\,\text{atm}$, $V=900\,\text{mL}=0.9\,\text{L}$, $T=27+273=300\,\text{K}$, 기체상수 $R=0.0821\,\mathrm{L}{\cdot}\mathrm{atm/(mol}{\cdot}\mathrm{K)}$이다.

몰수를 구하면
$n=\dfrac{\pi V}{RT}=\dfrac{3.84\times0.9}{0.0821\times300}=\dfrac{3.456}{24.63}\approx0.1403\,\text{mol}$
이다.

분자량은 질량을 몰수로 나눈 값이므로
$M=\dfrac{9\,\text{g}}{0.1403\,\text{mol}}\approx64\,\text{g/mol}$
이다.

정답: 분극

볼타전지는 방전 시 (+)극(Cu)에서 발생하는 수소 기체가 전극 표면에 부착하여 전지 반응을 방해함으로써 기전력이 급격히 떨어지는데, 이 현상을 분극(polarization)이라 한다.

감극(제)은 이 분극 현상을 억제하기 위해 첨가하는 산화제(MnO2 등)를 가리키는 용어로 현상 자체의 명칭이 아니며, 소극도 이와 유사한 방지 작용을 뜻하는 용어이지 현상명이 아니고, 충전은 전지에 전기에너지를 저장하는 별개의 과정이므로 옳지 않다.

염기성 산화물에 속하는 것은 MgO이다.

전형적인 금속(알칼리금속·알칼리토금속 등)의 산화물은 염기성 산화물이고, Sn, Zn, Pb과 같은 양쪽성 금속의 산화물은 산·염기 모두와 반응하는 양쪽성 산화물로 분류된다.

$\mathrm{MgO}$(산화마그네슘)는 알칼리토금속 산화물로, 물과 반응하면 $\mathrm{Mg(OH)_2}$를 생성하는 전형적인 염기성 산화물이다.

$\mathrm{SnO}$, $\mathrm{ZnO}$, $\mathrm{PbO}$는 모두 산과도 염기와도 반응하는 양쪽성 산화물이다.

따라서 염기성 산화물에 속하는 것은 MgO이다.

벤젠에 관한 설명 중 옳지 않은 것은 "이중결합을 가지므로 치환반응보다 첨가반응이 우세하게 일어난다"이다.

벤젠은 6개의 탄소가 정육각형 고리를 이루지만, 실제로는 단일결합과 이중결합이 고정된 것이 아니라 6개의 π전자가 고리 전체에 비편재화(공명)되어 있는 방향족 화합물이다. 이 방향족 안정성(공명 안정화) 때문에 벤젠은 이중결합 특유의 첨가반응보다, 고리 구조를 그대로 유지할 수 있는 치환반응(할로젠화·나이트로화·술폰화 등)이 훨씬 우세하게 일어난다.

나머지 설명들은 각각 평면 정육각형 구조와 120° 결합각, 단일·이중결합 중간의 결합길이, 공명에 의한 안정한 방향족성에 대한 옳은 설명이다.

액체공기를 분별증류하면 성분 기체의 끓는점(비등점) 차이에 의해 분리된다. 질소의 끓는점은 약 -196℃, 산소의 끓는점은 약 -183℃로, 끓는점이 더 낮은 질소가 먼저 기화되어 분리되고 남은 액체에서 산소를 얻는다.

이는 용해도·색상·압축률의 차이가 아니라 비등점 차이를 이용한 분리 방법이다.

원자가전자배열이 $ns^2np^3$인 원소로 옳게 짝지어진 것은 $\mathrm{N,\ P,\ As}$이다.

원자가전자배열이 $ns^2np^3$인 원소는 주기율표 15족(질소족) 원소이다. n=2일 때 질소(N, 2주기), n=3일 때 인(P, 3주기), n=4일 때 비소(As, 4주기)가 각각 이 배치를 갖는다.

O, S, Se는 16족($ns^2np^4$), Li, Na, K는 1족($ns^1$), F, Cl, Br은 17족($ns^2np^5$)이므로 조건에 맞지 않는다.

시료는 NaCl이다.

불꽃반응에서 노란색(황색) 불꽃은 나트륨(Na)의 특징적인 색이며, $\mathrm{AgNO_3}$를 가했을 때 생기는 흰색 침전은 염화은($\mathrm{AgCl}$)으로, 염화이온($\mathrm{Cl^-}$)의 존재를 확인하는 대표적인 정성 반응이다.
$\mathrm{Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\!\downarrow\ (백색)}$

따라서 시료는 Na와 Cl을 모두 포함하는 $\mathrm{NaCl}$이다. $\mathrm{CaCl_2}$, $\mathrm{Ca(OH)_2}$는 Ca의 불꽃반응(등적색 계열)과 맞지 않고, $\mathrm{Na_2SO_4}$는 $\mathrm{Cl^-}$가 없어 특유의 백색 $\mathrm{AgCl}$ 침전 반응을 설명할 수 없다.

르샤틀리에 원리에 따라 화학평형은 온도, 농도, 압력(부피)의 변화에 대응하여 정반응 또는 역반응 쪽으로 이동한다. 그러나 촉매는 정반응과 역반응의 활성화 에너지를 동일한 비율로 낮추어 두 반응의 속도를 똑같이 증가시키므로, 평형에 도달하는 시간만 단축시킬 뿐 평형의 위치(농도비) 자체는 이동시키지 않는다. 따라서 화학평형 이동에 영향을 주지 않는 조건은 촉매이다.

이 HCl 용액의 pH는 1.08이다.

HCl은 1가산이므로 이온화도 $\alpha=0.83$일 때 실제 수소이온 농도는
$[\mathrm{H^+}] = 0.1\,\mathrm{N}\times0.83 = 0.083\,\mathrm{M}$

따라서
$\mathrm{pH} = -\log(0.083) = -\log(8.3\times10^{-2}) = 2-\log 8.3 \approx 2-0.92 = 1.08$

아세토페논의 화학식은 $\mathrm{C_6H_5COCH_3}$이다.

아세토페논은 벤젠고리에 아세틸기($\mathrm{-COCH_3}$)가 결합된 방향족 케톤이다.

$\mathrm{C_6H_5OH}$는 페놀, $\mathrm{C_6H_5NO_2}$는 나이트로벤젠, $\mathrm{C_6H_5CH_3}$는 톨루엔의 화학식으로 아세토페논과는 다른 물질이다.

pH는 $\mathrm{pH} = -\log[\mathrm{H^+}]$ 로 정의된다. $[\mathrm{H^+}] = 2\times10^{-6}$ 을 대입하면
$\mathrm{pH} = -\log(2\times10^{-6}) = 6 - \log 2 = 6 - 0.301 \approx 5.7$

따라서 pH는 약 5.7이다.

$(\mathrm{C_2H_5})_3\mathrm{Al}$(트리에틸알루미늄)은 제3류 위험물(자연발화성 및 금수성물질)로서 물과 접촉하면 격렬히 반응하여 가연성 가스를 발생시키며 발화·폭발할 위험이 있다. 따라서 물은 물론 물을 주성분으로 하는 수성막포도 사용할 수 없다.

할론 1301과 같은 할로젠화합물 소화약제 역시 알킬알루미늄과 반응하여 위험한 부반응이나 유독가스를 발생시킬 수 있어 제3류 위험물에는 적응성이 인정되지 않는다.

따라서 물기 접촉을 차단하며 질식소화가 가능한 팽창진주암(또는 팽창질석, 마른모래)을 사용하는 것이 가장 적합하므로 정답이다.

화재 시 물로 소화하면 가연성 가스가 발생하여 오히려 위험성이 커지는 위험물은 인화칼슘($Ca_3P_2$)이다.

인화칼슘은 물과 반응하여 수산화칼슘과 함께 가연성·맹독성 기체인 포스핀(인화수소, $PH_3$)을 발생시킨다.
$Ca_3P_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2PH_3$
따라서 화재 시 물로 소화하면 오히려 가연성 가스가 다량 발생해 위험성이 커지므로 물 사용을 금지하고 마른모래 등으로 질식소화해야 한다.

황, 염소산칼륨, 질산암모늄은 물과 반응해 가연성 가스를 다량 발생시키지 않는다.

제조소·취급소 건축물로서 외벽이 내화구조인 경우 연면적 100m²를 1소요단위로 한다. $\dfrac{500\,\mathrm{m}^2}{100\,\mathrm{m}^2} = 5$ 이므로 소요단위는 5단위이다.

제1류 위험물 중 알칼리금속의 과산화물 화재에 적응성이 있는 소화약제는 탄산수소염류 분말이다.

알칼리금속의 과산화물(예: $\mathrm{Na_2O_2}$ , $\mathrm{K_2O_2}$ )은 물과 반응하면 산소를 방출하고 발열하므로 주수소화·이산화탄소·할로젠화합물소화약제는 오히려 위험하거나 효과가 없다.

이러한 물질의 화재에는 건조사(마른모래), 팽창질석·팽창진주암, 그리고 탄산수소염류(제1종·제2종) 분말소화약제가 적응성을 갖는다.

• 인산염류 분말(제3종) — 일반화재(A급)와 유류화재(B급)를 중심으로 적응성이 인정되며, 알칼리금속 과산화물과 같은 금속계 화재에는 적응성이 없다.
• 이산화탄소 — 물과의 반응으로 오히려 위험하거나 효과가 없다.
• 할로젠화합물 — 물과의 반응으로 오히려 위험하거나 효과가 없다.

제6류 위험물을 저장·취급하는 제조소등에 적응성이 없는 소화설비는 할로젠화합물소화기이다.

제6류 위험물(과염소산·과산화수소·질산 등 산화성 액체)은 그 자체가 산화제이며 불연성이므로, 소화설비 적응성표(위험물안전관리법 시행규칙 별표17)상 물 계통 설비(옥내·옥외소화전, 스프링클러, 물분무소화설비), 포소화설비, 인산염류 분말소화설비, 팽창질석·팽창진주암에 대해 적응성이 인정된다.

반면 할로젠화합물소화설비는 부촉매(억제)·질식 효과를 이용하는데, 이는 가연물의 연쇄 연소반응을 억제하는 방식이어서 그 자체가 산화성물질인 제6류 위험물의 성질에는 적응성이 인정되지 않는다.

$CF_3Br$ 소화기가 나타내는 주된 소화효과는 억제효과이다.

$CF_3Br$(할론 1301)은 할로젠화합물 소화약제로서, 연소의 연쇄반응에 관여하는 라디칼($H\cdot,\ OH\cdot$ 등)과 결합하여 반응을 억제하는 부촉매(억제)효과가 주된 소화 메커니즘이다.

냉각효과나 질식효과도 일부 나타나지만, 할론소화약제의 소화력이 크게 나타나는 근본 원인은 화학적 연쇄반응을 차단하는 부촉매(억제) 작용에 있다.

제2류 위험물 화재의 일반적인 특징은 연소 속도가 빠르다는 것이다.

제2류 위험물(황화인·적린·유황·철분·금속분·마그네슘·인화성고체 등)은 저온에서 착화하기 쉬운 가연성 고체이며, 착화온도가 낮고 연소속도가 빨라 화재가 급격히 확대되는 특징이 있다.

• 산소를 함유하고 있어 질식소화가 효과적이지 않다 — 제2류 위험물은 자체에 산소를 함유하지 않으므로 틀린 설명이다.
• 화재 시 스스로 환원되면서 다른 물질을 산화시킨다 — 연소 시 자신이 산화되는 쪽이지 스스로 환원되며 다른 물질을 산화시키는 것이 아니므로 개념이 뒤바뀌어 틀렸다.
• 연소열이 거의 없어 초기 화재를 발견하기 어렵다 — 금속분·마그네슘 등은 연소열과 발열량이 커서 급격히 온도가 오르므로 틀렸다.

따라서 옳은 설명은 연소 속도가 빠르다는 것이다.

포말을 방사하는 화학소방자동차 1대에 요구되는 기준은 방사능력 2,000L/min 이상, 포수용액 비치량 10만L 이상이다.

위험물안전관리법령에 따르면, 제조소등의 자체소방대가 갖추는 화학소방자동차 가운데 포수용액을 방사하는 차량은 매분 2,000L 이상의 방사능력을 갖추어야 하며, 소화약액탱크와 소화약액혼합장치를 구비하여 10만L 이상의 포수용액을 제조할 수 있는 소화약제를 비치해야 한다.

1,500L/5만L, 1,200L/6만L, 800L/2만L 조합은 모두 법정 기준에 미치지 못하는 값이며, 분말·이산화탄소·할로젠화합물 방사차 등 다른 유형의 화학소방자동차 기준을 혼동한 오답에 해당한다.

수성막포(AFFF)는 유류 표면에 얇은 수용액 막을 형성해 질식소화 효과를 내는 소화약제인데, 알코올과 같이 수용성(친수성)인 가연물은 포 속의 수분을 흡수·희석시켜 포막을 파괴(소포)해 버린다. 따라서 일반 수성막포로는 알코올 화재에 소화 효과를 낼 수 없고, 내알코올포(알코올형포)를 사용해야 한다. '알코올이 반응해 가연성 가스를 발생시키기 때문이다', '알코올 화재는 불꽃 온도가 매우 높기 때문이다', '알코올이 포 소화약제와 발열반응을 일으키기 때문이다'는 알코올 화재에 수성막포가 효과 없는 이유로 타당하지 않다.

저장용기는 온도 40℃ 이하인 곳에 설치해야 하므로, "40℃ 이상이면서"라는 조건이 옳지 않다.

이산화탄소소화설비의 화재안전기준에 따르면 저장용기는 방호구역 외의 장소에 설치하되 방화문으로 구획된 실에 설치해야 하고, 온도가 40℃ 이하이고 온도 변화가 적은 곳에, 직사일광 및 빗물이 스며들 우려가 없는 곳에 설치해야 한다.

"온도가 40℃ 이상이면서 온도 변화가 적은 장소"의 경우, 기준은 40℃ 이하이어야 하므로 이는 저장용기 설치 기준에 반하는 부적합한 장소이다. 나머지 선지(방호구역 바깥, 방화문으로 구획된 실 안, 직사일광 차단)는 모두 올바른 설치 기준이다.

포소화약제는 물과 포 원액을 혼합·발포하여 만든 거품(포)이 가연물 표면을 뒤덮어 공기(산소)와의 접촉을 차단하는 질식효과와, 포에 포함된 수분이 증발하며 열을 빼앗는 냉각효과를 함께 낸다. 촉매·억제(부촉매)효과는 할로겐화합물이나 분말소화약제의 특성이고, 제거효과는 포소화약제의 소화 원리와 무관하다. 따라서 포소화약제의 주된 소화효과를 모두 옳게 짝지은 것은 질식효과와 냉각효과이다.

위험물안전관리법령상 소화설비의 능력단위 기준표에서 마른모래(삽 1개 포함) 50L의 능력단위는 0.5로 정해져 있다. 참고로 팽창질석 또는 팽창진주암(삽 1개 포함) 160L는 능력단위 1.0이다.

할로젠화합물 소화설비의 적응성이 인정되지 않는 대상물은 제5류 위험물이다.

제5류 위험물(자기반응성물질)은 이미 분자 안에 산소를 함유하고 있기 때문에, 외부의 산소 공급을 막는 질식소화 방식(할로젠화합물, 이산화탄소 등)을 적용해도 소화 효과를 기대하기 어렵고, 다량의 물을 이용한 냉각소화가 원칙이 된다.

이는 위험물안전관리법령의 소화설비 적응성표에서도 확인되는데, 할로젠화합물소화설비는 제5류 위험물에는 적응성이 없다고 규정되어 있다. 이와 달리 전기설비, 인화성고체(제2류), 제4류 위험물은 모두 할로젠화합물소화설비로 대응 가능한 대상에 포함된다.

수성막포소화약제를 수용성 알코올 화재에 사용하면 소화효과가 떨어지는 가장 큰 이유는 알코올이 소포성을 가지고 있기 때문이다.

수성막포(AFFF)는 유류 표면에 수용액 막을 형성하여 질식소화하는 방식인데, 수용성 알코올류(에탄올·아세톤 등)는 포막 속의 수분을 흡수·용해시켜 거품 구조를 파괴하는 소포(消泡) 작용을 일으킨다.

이 때문에 일반 수성막포는 알코올류 화재에서 포막이 단시간에 무너져 소화 효과가 크게 떨어지며, 이러한 화재에는 알코올에 견디는 내알코올포(수용성액체용포, AR형)를 사용해야 한다.

유독가스 발생, 화염 온도, 알코올과 포의 반응에 의한 가연성가스 발생은 소포 효과 저하의 직접적 원인이 아니다.

적린 8mol을 표준상태에서 완전연소시켜 오산화인을 만드는 데 필요한 이론 공기량은 약 1,066.7L이다.

적린의 완전연소 반응식은 다음과 같다.
$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

적린 8mol을 완전연소시키는 데 필요한 $O_2$는
$8 \times \dfrac{5}{4}=10\,\mathrm{mol}$
이며, 표준상태에서 부피로 환산하면
$10 \times 22.4 = 224\,\mathrm{L}$

공기 중 산소농도 21vol%를 적용하면 이론 공기량은
$\dfrac{224}{0.21} = 1066.7\,\mathrm{L}$
이다.

다량의 물에 의한 냉각소화가 효과적이려면 물과 위험하게 반응하지 않아야 한다. 금속의 수소화물과 알칼리금속의 과산화물은 물과 반응해 각각 수소·산소를 발생시키며 발열하는 금수성 물질이고, 금속분도 물과 반응해 수소를 발생시키므로 물 사용이 금지된다.

반면 유기과산화물은 제5류 위험물(자기반응성물질)로 물과 위험하게 반응하지 않으면서도 자체 산소를 함유해 폭발적으로 분해·연소할 수 있으므로, 화재 시 다량의 물로 냉각시켜 분해온도 이하로 낮추는 것이 가장 효과적인 소화방법이다.

연소이론과 관련된 용어 정의 중 틀린 것은 하나의 위험물에서 온도는 발화점, 인화점, 연소점의 순서로 높다는 설명이다.

연소범위는 공기 중에서 가연성 증기가 연소할 수 있는 최저 농도(연소하한계)와 최고 농도(연소상한계) 사이의 범위를 뜻하므로 옳은 설명이다.

연소점은 인화점보다 조금 높은 온도로서 점화 후 연소 상태가 5초 이상 지속될 수 있는 최저온도이고, 인화점은 가연성 증기가 형성된 상태에서 점화원을 가했을 때 증기 농도가 연소범위 하한에 도달해 불이 붙는 최저온도이므로 두 설명 역시 표준 정의와 일치한다.

하나의 위험물에서 이 세 온도의 실제 크기 순서는 인화점 → 연소점 → 발화점 순으로 높아지므로, 발화점, 인화점, 연소점의 순서로 높다는 설명은 틀리다.

휘발유, 등유와 같은 제4류 위험물(인화성 액체)은 가열되면 액체 표면에서 가연성 증기가 발생하고, 이 증기가 공기와 혼합되어 연소하는 증발연소 형태를 나타낸다. 표면연소는 목탄·코크스 등, 분해연소는 목재·석탄·종이 등, 자기연소는 니트로글리세린 등 제5류 위험물의 대표적 연소형태이므로 해당하지 않는다.

확보해야 할 수원의 수량은 31.2m³ 이상이다.

옥내소화전설비의 수원 수량 기준에 따르면, 설치개수가 가장 많은 층을 기준으로(단, 그 개수가 5개를 초과하면 5개로 본다) 해당 개수에 7.8m³를 곱한 양 이상을 확보해야 한다. 여기서는 설치개수가 4개로 5개를 넘지 않으므로 그대로 4개를 적용한다.
$Q = N \times 7.8\,m^3\ (N \le 5\ \text{개}) = 4 \times 7.8 = 31.2\,m^3$

• 39m³ — 상한인 5개를 그대로 적용한 값이다.
• 10.4m³ — 일반 건축물용 옥내소화전 기준(1개당 2.6m³)을 잘못 적용한 값이다.

제1종 분말소화약제(탄산수소나트륨, $\mathrm{NaHCO_3}$ )는 열분해 시 다음과 같이 1차 분해된다.
$2\mathrm{NaHCO_3} \rightarrow \mathrm{Na_2CO_3} + \mathrm{H_2O} + \mathrm{CO_2}$

표준상태에서 발생한 $\mathrm{CO_2}$ 10 $\mathrm{m^3}$ (=10,000L)의 몰수는
$n(\mathrm{CO_2}) = \dfrac{10000\ \text{L}}{22.4\ \text{L/mol}} \approx 446.43\ \text{mol}$

반응식에서 $\mathrm{CO_2}$ 1몰당 $\mathrm{NaHCO_3}$ 2몰이 필요하므로, 필요한 $\mathrm{NaHCO_3}$ 의 몰수는
$n(\mathrm{NaHCO_3}) = 446.43 \times 2 \approx 892.86\ \text{mol}$

$\mathrm{NaHCO_3}$ 의 분자량은 $23+1+12+(16\times3)=84\ \text{g/mol}$ 이므로, 질량은
$m = 892.86\ \text{mol} \times 84\ \text{g/mol} = 75000\ \text{g} = 75\ \text{kg}$ 따라서 사용된 탄산수소나트륨은 75kg이다.

이황화탄소($\mathrm{CS_2}$)는 비중이 약 1.26으로 물보다 무겁고 물에 녹지 않으며, 인화점이 약 -30℃로 매우 낮아 증기 발생이 심하다. 이 때문에 용기 상부를 물로 덮어(수봉 저장) 가연성 증기의 발생을 억제하여 저장한다.

반면 다이에틸에터·아세트알데하이드·산화프로필렌은 물보다 가볍거나 물과 반응할 수 있어 수봉 저장이 부적합하며, 이들은 통상 불연성 가스(질소 등)를 봉입하여 저장한다.

판매취급소에서 위험물을 배합하는 실의 기준으로 옳지 않은 것은 바닥에는 경사를 두고 되돌림관을 설치한다는 것이다.

근거 법령은 위험물안전관리법 시행규칙 별표 14(판매취급소의 위치·구조 및 설비의 기준) — 위험물을 배합하는 실(배합실)의 기준이다. 배합실이란 판매취급소 안에서 도료류, 제1류 위험물 중 염소산염류·과염소산염류, 유황 또는 인화점 38℃ 이상인 제4류 위험물 등을 소분·배합하는 방으로, 취급 중 가연성 증기나 미분이 발생하고 위험물이 바닥으로 흘러넘칠 수 있어 다음의 구조·설비 기준을 둔다. 바닥면적은 6㎡ 이상 15㎡ 이하로 하고, 내화구조 또는 불연재료로 된 벽으로 구획하며, 바닥은 위험물이 침투하지 아니하는 구조로 하여 적당한 경사를 두고 집유설비를 하고, 출입구에는 수시로 열 수 있는 자동폐쇄식의 60분+방화문 또는 60분방화문을 설치하며, 출입구 문턱의 높이는 바닥면으로부터 0.1m 이상으로 하고, 내부에 체류한 가연성의 증기 또는 가연성의 미분을 지붕 위로 방출하는 설비를 한다.

'내화구조 또는 불연재료로 된 벽으로 구획한다'는 설명은 위 기준과 일치하여 옳다. 배합 중 발화가 일어나도 인접 부분으로 화재가 확대되지 않도록 벽을 내화구조 또는 불연재료로 구획하도록 규정한다.

'출입구에는 자동폐쇄식의 60분+ 방화문 또는 60분 방화문을 설치한다'는 설명도 옳다. 배합실 출입구는 화재 시 자동으로 닫혀 화염·연기를 차단할 수 있도록 자동폐쇄식의 60분+방화문 또는 60분방화문을 설치한다.

'내부에 체류하는 가연성 증기는 지붕 위로 방출하는 설비를 갖춘다'는 설명도 옳다. 배합 작업 시 발생·체류하는 가연성 증기와 가연성 미분은 폭발·인화 위험이 크므로, 실내에 쌓이지 않도록 지붕 위(옥외 상부)로 배출하는 설비를 두어야 한다.

'바닥에는 경사를 두고 되돌림관을 설치한다'는 설명은 옳지 않다. 법령상 바닥은 위험물이 침투하지 않는 구조로 하고 적당한 경사를 두어 흘러넘친 위험물을 한곳으로 모으는 집유설비(集油設備)를 설치해야 한다. 그런데 이 설명은 경사를 둔 것까지는 맞으나 그 끝에 두어야 할 설비를 '되돌림관'으로 서술하였다. 되돌림관(return pipe)은 펌프 토출측의 압력 과잉분을 원래 탱크나 흡입측으로 되돌려 보내는 배관으로, 주유취급소 등의 유량·압력 조절용 설비일 뿐 배합실 바닥에서 유출 위험물을 수거하는 설비가 아니다. 즉 '집유설비' 자리에 무관한 '되돌림관'을 넣어 법령 기준과 어긋나게 만든 오답 보기이므로, 이 문항에서 옳지 않은 것은 이 설명이다. 경사를 둔 바닥의 목적은 바닥으로 흐른 위험물을 모아 처리(집유)하기 위함이지 되돌려 보내기 위함이 아니므로 '되돌림관'이 아니라 '집유설비'가 옳다.

지정수량 배수의 총합은 5.0배이다.

지정수량 배수의 합은 각 위험물의 저장수량을 해당 지정수량으로 나눈 값들을 모두 더해 구한다.

제4류 제2석유류(비수용성)에 해당하는 클로로벤젠은 지정수량이 1,000L이므로
$\dfrac{3000}{1000}=3.0$
배가 되고, 지정수량 10,000L인 동·식물유류는
$\dfrac{10000}{10000}=1.0$
배, 지정수량 6,000L인 제4석유류는
$\dfrac{6000}{6000}=1.0$
배가 된다.

세 값을 합산하면
$3.0+1.0+1.0=5.0$
배이므로, 지정수량 배수의 총합은 5.0배가 된다.

혼재기준표상 제4류는 제2류·제3류·제5류와 혼재가 가능하며, 보기 중 이에 해당하는 조합은 제4류 위험물과 제5류 위험물뿐이다. 제1류 위험물과 제2류 위험물, 제2류 위험물과 제3류 위험물, 제3류 위험물과 제5류 위험물은 모두 혼재기준표상 함께 운반할 수 없는 조합이다(제1류는 제6류와만, 제2류는 제4류·제5류와만, 제3류는 제4류와만 혼재 가능). 따라서 위험물안전관리법령상 지정수량 10배의 위험물을 운반할 때 서로 혼재할 수 있는 것은 제4류 위험물과 제5류 위험물이다.

위험물안전관리법 시행규칙(제조소의 보유공지 기준, 별표4)에 따르면 취급하는 위험물의 최대수량이 지정수량의 10배 이하인 경우 보유공지 너비는 3m 이상, 10배를 초과하는 경우에는 5m 이상이어야 한다. 따라서 지정수량의 10배를 초과하는 경우의 보유공지 너비는 5m 이상이다.

오황화인이 물과 반응하여 발생시키는 유독성 기체는 황화수소이다.

오황화인($P_2S_5$)은 제2류 위험물로 물 또는 알칼리와 반응·분해되어 유독성·가연성 기체인 황화수소($H_2S$)와 인산을 발생시킨다.
$P_2S_5 + 8H_2O \rightarrow 2H_3PO_4 + 5H_2S\uparrow$

간이저장탱크의 수압시험 기준은 70kPa의 압력으로 10분간이다.

간이탱크저장소에 설치하는 간이저장탱크의 수압시험 기준은 「위험물안전관리법 시행규칙」 별표 9(간이탱크저장소의 위치·구조 및 설비의 기준)에 규정되어 있다.

간이저장탱크는 두께 3.2mm 이상의 강판으로 흠이 없도록 제작하여야 하며, 70kPa의 압력으로 10분간 실시하는 수압시험에서 새거나 변형되지 아니하여야 한다.

• 50kPa의 압력으로 7분간 — 압력이 기준(70kPa)에 미달하고 시간도 기준(10분)에 미달한다.
• 50kPa의 압력으로 10분간 — 시간은 기준과 같으나 압력이 기준(70kPa)에 미달한다.
• 70kPa의 압력으로 7분간 — 압력은 기준과 같으나 시간이 기준(10분)에 미달한다.

따라서 판정 기준은 압력 70kPa와 가압시간 10분을 모두 충족해야 성립한다.

제4류 위험물의 인화점을 비교하면, 이황화탄소는 약 -30℃, 다이에틸에터(에터)는 약 -45℃, 벤젠은 약 -11℃, 아세톤은 약 -18℃이다. 네 물질 중 인화점이 가장 낮은 것은 다이에틸에터로, 이 때문에 에터는 특수인화물로 분류되며 상온에서도 매우 쉽게 인화하는 위험한 물질이다. 따라서 인화점이 가장 낮은 것은 에터이다.

자기반응성 물질은 제5류 위험물로, 분자 내에 산소를 함유하여 외부의 산소 공급 없이도 자기연소·폭발할 수 있는 물질(니트로화합물, 니트로소화합물, 아조화합물, 질산에스터류 등)을 말한다. 피크린산(피크르산, 트리니트로페놀)은 니트로화합물로서 제5류 자기반응성 물질에 해당한다. 적린과 철분은 제2류 가연성고체이고, 메틸에틸케톤은 제4류 인화성액체(제1석유류)이므로 자기반응성 물질이 아니다. 따라서 자기반응성 물질에 해당하는 것은 피크린산이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표6(옥외탱크저장소 기준)에 따라 이황화탄소의 옥외저장탱크는 벽 및 바닥의 두께가 0.2m 이상이며 물이 새지 않는 철근콘크리트로 만든 수조에 넣어 보관해야 한다. 이는 탱크를 물속에 잠기게 하여 가연성 증기의 누출을 억제하기 위한 것이다.

따라서 "0.2, 수조"인 정답이다.

정답은 나이트로셀룰로스이다. 산소를 매개로 한 $-O-NO_2$(질산에스터) 결합을 가진 물질이 질산에스터류에 해당하기 때문이다.

제5류 위험물(자기반응성물질)은 분자 내부에 산소를 함유하여 자기연소(내부연소)를 일으키는 물질로, 세부적으로 질산에스터류와 나이트로화합물 등으로 나뉜다. 두 유형은 나이트로기($-NO_2$)의 결합 방식으로 구분된다.

질산에스터류는 알코올의 하이드록시기(-OH)가 질산($HNO_3$)과 에스터화 반응하여 $-O-NO_2$ 결합(탄소-산소-질소)을 이룬 화합물이다.
$\text{R-OH} + \text{HNO}_3 \rightarrow \text{R-O-NO}_2 + \text{H}_2\text{O}$

반면 나이트로화합물은 나이트로기가 탄소에 직접 결합($\text{C}-\text{NO}_2$)한 화합물로, 산소 원자가 탄소와 질소 사이에 끼어 있지 않다.

나이트로셀룰로스는 셀룰로스 반복단위의 하이드록시기(-OH)가 질산과 에스터화되어 $-O-NO_2$ 구조를 갖는다.
완전 질화 시 $[C_6H_7O_2(ONO_2)_3]_n$(질산섬유소)로, 산소를 매개로 질산이 결합한 전형적인 질산에스터류다. 나이트로글리세린·질산메틸·질산에틸·셀룰로이드와 동일 계열이다.

나이트로벤젠은 구조식 $C_6H_5NO_2$으로 나이트로기가 벤젠 고리에 직접 결합하나 모노나이트로체로 폭발성이 낮은 인화성 액체다. 출제 당시 위험물안전관리법령상 제5류가 아니라 제4류 제3석유류(비수용성)로 분류되며(인화점 약 88℃), 질산에스터류가 아니다.

트라이나이트로페놀(피크르산, $C_6H_2(OH)(NO_2)_3$)은 나이트로기 3개가 벤젠 고리 탄소에 직접 결합한 제5류 위험물이지만 유형이 나이트로화합물이며 질산에스터류가 아니다. 트라이나이트로톨루엔(TNT, $C_6H_2(CH_3)(NO_2)_3$) 역시 나이트로기가 탄소에 직접 결합한 제5류 나이트로화합물이다.

따라서 산소를 매개로 한 $-O-NO_2$(질산에스터) 결합을 갖는 것은
나이트로셀룰로스뿐이다.

모두 제1석유류로만 구성된 것은 아세톤, 휘발유, 톨루엔, 사이안화수소이다.

이 네 물질은 모두 제4류 위험물 중 제1석유류(1기압에서 인화점이 21℃ 미만인 것)에 해당한다. 아세톤과 사이안화수소는 수용성, 휘발유와 톨루엔은 비수용성으로 세부 취급은 다르지만 모두 같은 품명(제1석유류)으로 분류된다.

• 이황화탄소·다이에틸에터·아세트알데하이드 — 인화점이 매우 낮아 제1석유류가 아니라 특수인화물에 해당한다.
• 메탄올·에탄올·부탄올·벤젠 — 메탄올·에탄올은 알코올류, 부탄올은 제2석유류, 벤젠은 제1석유류로 여러 품명이 섞여 있다.
• 중유·크레오소트유·실린더유·의산에틸 — 중유·크레오소트유는 제3석유류, 실린더유는 제4석유류, 의산에틸(폼산에틸)은 제1석유류로 역시 혼재되어 있다.

황린과 접촉했을 때 가장 위험한 것은 NaOH이다.

황린(P₄)은 강알칼리 수용액과 반응하여 맹독성·가연성 가스인 포스핀(PH₃)을 발생시키므로 접촉 시 가장 위험하다.
$P_4 + 3NaOH + 3H_2O \rightarrow 3NaH_2PO_2 + PH_3\uparrow$

물은 황린의 표준 저장매체로서 반응 없이 안전하며, $Ar$ , $N_2$ 는 불활성기체로 황린과 반응하지 않으며 저장탱크 상부 봉입가스 등으로 쓰인다.

오황화인($P_2S_5$)은 물과 반응하여 유독성의 황화수소와 인산을 생성한다.

$P_2S_5+8H_2O\rightarrow2H_3PO_4+5H_2S\uparrow$

따라서 발생하는 기체는 황화수소이므로 정답이다.

물질별로 나이트로기( $-NO_2$ )가 몇 개씩 결합되어 있는지 살펴보면, 피크르산(트라이나이트로페놀)은 나이트로기 3개를, 트라이나이트로벤젠은 3개를, 나이트로벤젠( $C_6H_5NO_2$ )은 1개를, TNT(트라이나이트로톨루엔)는 3개를 가지고 있다. 이 가운데 나이트로기를 오직 1개만 갖는 물질은 나이트로벤젠이다.

나트륨(Na)은 제3류 위험물(금수성 물질)로 물과 격렬히 반응하여 수소를 발생시키므로 물은 물론, −OH기를 가진 메탄올(알코올류) 역시 나트륨과 반응하여 보호액으로 사용할 수 없다. 수은은 아말감을 생성하고 독성이 있어 부적합하다. 나트륨은 공기 중 수분과의 접촉을 차단하기 위해 반응성이 없는 유동파라핀(또는 등유·경유 등 석유류)에 담가 보관한다. 따라서 나트륨을 보관할 때 사용하는 보호액으로 가장 적절한 것은 유동파라핀이다.

구리·은·마그네슘과 반응하여 아세틸라이드를 생성하며, 연소범위가 2.8~37.0%인 물질은 산화프로필렌이다.

산화프로필렌은 제4류 위험물 중 특수인화물로, 연소범위가 약 2.8~37.0%로 매우 넓은 물질이다. 또한 구리, 은, 마그네슘, 수은 및 이들을 함유한 합금과 접촉하면 반응하여 폭발성이 강한 금속아세틸라이드를 생성하므로, 저장·취급 시 이러한 금속으로 된 용기나 배관을 사용해서는 안 되며 질소 등 불활성기체로 봉입하여 보관한다.

아세트알데하이드도 유사한 금속과 반응해 아세틸라이드를 만들지만 연소범위는 약 4.0~60%로 문제에 제시된 값과 일치하지 않는다. 알킬알루미늄과 콜로디온은 이러한 특성과 관련이 없다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표10(이동탱크저장소의 위치·구조 및 설비 기준)에 따라, 이동저장탱크의 내부에는 4,000L 이하마다 3.2mm 이상의 강철판 등으로 칸막이를 설치하여야 한다.

탱크 용량이 19,000L인 경우, 각 구획의 용량을 4,000L 이하로 유지하려면 필요한 최소 구획 수는 다음과 같다.

$\dfrac{19000}{4000} = 4.75 \Rightarrow 5\text{개 구획 필요}$

구획이 5개이면 이를 나누는 칸막이의 개수는 구획 수보다 1개 적으므로 $5 - 1 = 4$개이다.

따라서 설치해야 하는 칸막이의 최소 개수는 4개이다.

나이트로글리세린은 순수한 것은 상온에서 무색투명한 액체이고, 응고점이 약 8~13℃로 겨울철에 쉽게 동결될 수 있다. 물에는 거의 녹지 않으나 메탄올·에탄올·아세톤·벤젠 등 유기용매에는 잘 녹는다. 이 세 가지 설명은 모두 옳다. 그러나 나이트로글리세린의 비중은 약 1.6으로 물(비중 1)보다 크다. 따라서 "물보다 비중이 작다"는 설명은 옳지 않다.

혼합해도 위험성이 커지지 않는 조합은 나이트로셀룰로스와 알코올 수용액이다.

산화성 물질(과망가니즈산칼륨, 질산나트륨, 질산 등)이 강산·유기물·환원성 물질과 혼합되면 산화·환원 반응이 촉진되어 발화·폭발 위험이 급격히 커진다.

• 과망가니즈산칼륨(산화제) + 황산(강산) — 격렬히 반응하여 위험성이 증가한다.
• 질산나트륨(산화성고체) + 유기물 — 혼촉 발화 위험이 증가한다.
• 질산(산화성) + 에틸알코올(환원성) — 산화반응으로 위험성이 증가한다.

반면 나이트로셀룰로스는 건조 상태에서 자연발화·폭발 위험이 큰 물질로, 알코올 수용액에 적셔 습윤시키면 오히려 위험성이 낮아지고 안정적으로 저장·운반할 수 있다(실제 규정상의 저장법).