2021년 위험물기능사실기(필답형) 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

㉠ $C_6H_5CH=CH_2$

㉡ 스타이렌

㉢ III등급

[해설]

벤젠 고리에 비닐기($-CH=CH_2$)가 붙은 스타이렌(비닐벤젠)이다. 분자량은 $(12 \times 8) + (1 \times 8) = 104$로 계산되며, 실제 값은 104.2이다.

제4류 위험물의 위험등급은 다음과 같이 나뉜다.

· I등급 — 특수인화물

· II등급 — 제1석유류, 알코올류

· III등급 — 제2석유류, 제3석유류, 제4석유류, 동식물유류

스타이렌은 제2석유류이므로 III등급이다.

공업적으로는 에틸벤젠에서 수소를 떼어 내(탈수소화) 만들며, 이중결합이 있어 쉽게 중합해 폴리스타이렌이 된다. 저장할 때 중합을 막는 억제제를 넣는 이유가 여기에 있다.

시성식을 $C_6H_5CH_2CH$처럼 적은 지면이 있는데, 이는 비닐기의 이중결합 표기가 빠진 오식이다. 탄소의 결합수를 맞춰 보면 $C_6H_5CH=CH_2$여야 하고, 이중결합이 사라지면 중합성이라는 이 물질의 핵심 성질도 설명되지 않는다.

(1) $\mathrm{CH_3ONO_2}$

(2) $\mathrm{C_3H_5(ONO_2)_3}$

(3) $\mathrm{C_6H_2CH_3(NO_2)_3}$

(4) $\mathrm{C_6H_2OH(NO_2)_3}$

[해설]

시성식은 작용기를 드러내 쓰는 식이다. 제5류 위험물의 두 대표 계열은 작용기가 서로 다르다.

질산에스터류는 알코올의 $\mathrm{-OH}$ 자리에 질산기 $\mathrm{-ONO_2}$가 붙은 것이다. 메탄올에서 온 $\mathrm{CH_3ONO_2}$(질산메틸, 분자량 77), 글리세린의 $\mathrm{-OH}$ 세 개가 모두 치환된 $\mathrm{C_3H_5(ONO_2)_3}$(나이트로글리세린, 분자량 227)가 여기 속한다.

나이트로화합물은 벤젠 고리의 수소가 나이트로기 $\mathrm{-NO_2}$로 치환된 것이다. 톨루엔에서 온 $\mathrm{C_6H_2CH_3(NO_2)_3}$(TNT, 분자량 227), 페놀에서 온 $\mathrm{C_6H_2OH(NO_2)_3}$(트라이나이트로페놀, 별칭 피크르산, 분자량 229)가 대표다.

산소가 하나 더 들어간 $\mathrm{-ONO_2}$인지 $\mathrm{-NO_2}$인지가 두 계열을 가르는 지점이므로, 시성식을 쓸 때 이 산소를 빠뜨리지 않도록 주의한다.

(1) 50 kg

(2) 50 kg

(3) 50 kg

(4) 300 kg

[해설]

네 물질 모두 제1류 위험물(산화성 고체)이다. 지정수량은 개별 물질이 아니라 그 물질이 속한 품명에 붙는다는 점이 핵심이다.

염소산나트륨과 염소산칼륨은 금속이 나트륨이냐 칼륨이냐만 다를 뿐 둘 다 염소산염류여서 지정수량이 똑같이 50 kg이다. 이처럼 품명만 맞히면 물질이 바뀌어도 답이 흔들리지 않는다.

제1류 위험물의 지정수량은 크게 세 갈래로 묶어 외우면 편하다.

· 50 kg — 아염소산염류, 염소산염류, 과염소산염류, 무기과산화물

· 300 kg — 브로민산염류, 질산염류, 아이오딘산염류, 크로뮴·납 또는 아이오딘의 산화물

· 1,000 kg — 과망가니즈산염류, 다이크로뮴산염류

무수크롬산은 삼산화크로뮴이라고도 하며 암적색 결정으로 물에 잘 녹는다. 250 ℃ 부근에서 분해해 산소를 내놓고, 물과 만나면 발열하므로 주수소화를 피한다.

① 발화

② 인화

③ 고형알코올

④ 40

⑤ 60

[해설]

제2류 위험물의 정의는 위험물안전관리법 시행령 별표 1의 비고에 그대로 적혀 있다.

· 가연성 고체 — 고체로서 화염에 의한 발화의 위험성 또는 인화의 위험성을 판단하기 위하여 고시로 정하는 시험에서 고시로 정하는 성질과 상태를 나타내는 것

· 인화성 고체 — 고형알코올 그 밖에 1기압에서 인화점이 섭씨 40도 미만인 고체

· 황 — 순도가 60 중량퍼센트 이상인 것(순도를 잴 때 불순물은 활석 등 불연성 물질과 수분에 한한다)

두 빈칸의 순서는 조문 그대로 발화가 먼저, 인화가 나중이다. 순서를 뒤집어 실은 판본이 있으나 법령 원문의 배열은 "발화의 위험성 또는 인화의 위험성"이다. 채점은 뜻으로 하지만, 빈칸 채우기 문항은 조문 순서 자체가 답이 되므로 그대로 외워 두는 편이 안전하다.

인화성 고체의 대표가 고형알코올(젤 형태의 고체 연료)이며, 겉모습은 고체지만 상온에서 증기를 내 불이 붙으므로 제2류 가운데 유일하게 운반용기 주의사항이 "화기엄금"이다. 나머지 제2류는 "화기주의"이고, 철분·금속분·마그네슘은 여기에 "물기엄금"이 더 붙는다.

제2류 위험물의 지정수량은 황화인·적린·황이 100 kg, 철분·금속분·마그네슘이 500 kg, 인화성 고체가 1,000 kg이다.

(1) 표면연소

(2) 자기연소

(3) 증발연소

[해설]

고체의 연소는 가연물이 어떤 형태로 산소와 만나는지에 따라 네 가지로 나뉜다.

마그네슘분은 금속 표면에서 산화가 일어나는 표면연소다. 물과 반응해 수소를 내놓으므로 주수소화는 금물이며 마른모래로 덮는다.

황은 녹는점이 115 ℃ 정도로 낮아 가열하면 먼저 녹고 이어서 증기가 되어 타므로 증발연소다. 연소하면 자극성의 이산화황을 낸다.

제5류 위험물은 나이트로기나 질산에스터처럼 분자 안에 산소를 지녀 공기가 없어도 타들어 가는 자기연소(내부연소)를 한다. 산소를 끊는 질식소화가 듣지 않으므로 초기에 다량의 물로 냉각시켜야 한다.

(1) $\mathrm{2NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O}$

(2) 1,500 kg

[해설]

탄산수소나트륨($\mathrm{NaHCO_3}$)은 제1종 분말소화약제의 주성분이다. 약 270 ℃ 에서 1차 열분해하여 탄산나트륨·이산화탄소·수증기를 내며, 이때 생긴 이산화탄소의 질식효과와 분해 시의 흡열이 소화작용을 한다.

$\mathrm{2NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O}$

반응식에서 탄산수소나트륨 2몰이 분해되면 이산화탄소가 1몰 생긴다. 표준상태에서 기체 1 kmol 의 부피는 22.4 $\mathrm{m^3}$ 이므로

이산화탄소 $= \dfrac{200}{22.4} \approx 8.93\ \mathrm{kmol}$

탄산수소나트륨 $= 8.93 \times 2 = 17.86\ \mathrm{kmol}$

탄산수소나트륨의 분자량은 $23 + 1 + 12 + 16 \times 3 = 84$ 이므로

$17.86 \times 84 \approx 1500\ \mathrm{kg}$ 즉 1,500 kg 이다.

(1) 과망가니즈산염류

(2) 과망가니즈산칼륨

(3) $KMnO_4$

(4) $2KMnO_4 \rightarrow K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2$

[해설]

분자량으로 물질을 좁혀 갈 수 있다.

$K(39) + Mn(55) + O(16 \times 4) = 158$

흑자색 결정이라는 겉모습과 분자량 158이 함께 가리키는 제1류 위험물은 과망가니즈산칼륨($KMnO_4$)이며, 품명은 과망가니즈산염류, 지정수량은 1,000 kg(위험등급 III)이다. 품명을 묻는지 물질명을 묻는지에 따라 답이 달라지므로 발문을 정확히 읽어야 한다.

가열하면 240 ℃ 부근에서 분해해 산소를 내놓는다.

$2KMnO_4 \rightarrow K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2$

양변의 원자 수를 세어 보면 K 2개, Mn 2개, O 8개로 균형이 맞는다. 생성물인 망가니즈산칼륨($K_2MnO_4$)과 이산화망가니즈($MnO_2$)를 빠뜨리지 않아야 한다.

물이나 알코올에 녹아서 짙은 보라색을 띠는 것이지 화학반응을 일으켜 색이 변하는 것이 아니다. 일부 지면이 "물·알코올과 반응하면 보라색으로 변한다"고 적었으나, 이는 용해되어 과망가니즈산 이온($MnO_4^-$)이 나타내는 고유한 색이다.

강한 산화제라 진한 황산과 접촉하면 폭발할 수 있고, 목탄·글리세린 같은 유기물과 섞이면 마찰만으로도 발화할 위험이 있다. 소화는 다량의 물로 냉각시킨다.

(1) 0.5 m 이상

(2) 0.5 m 이상

(3) 20,000 L

(4) $400 \times 40 = 16{,}000$ → 16,000 L

[해설]

위험물안전관리법령이 정한 옥내탱크저장소의 기준이다.

· 옥내저장탱크와 탱크전용실의 벽 사이, 옥내저장탱크 상호 간에는 각각 0.5 m 이상의 간격을 둔다(탱크의 점검 및 보수에 지장이 없는 경우는 제외).

· 단층건물(또는 1층 이하의 층)의 탱크전용실에 설치하는 옥내저장탱크의 용량은 지정수량의 40배 이하로 하되, 제4석유류와 동식물유류를 뺀 제4류 위험물은 그 값이 20,000 L를 넘으면 20,000 L까지만 할 수 있다. 탱크를 둘 이상 설치하면 각 탱크 용량의 합계로 따진다.

(3) 경유는 제2석유류(비수용성)로 지정수량이 1,000 L이므로 $1{,}000 \times 40 = 40{,}000$ L이지만, 한도에 걸려 20,000 L가 된다.

(4) 메탄올은 알코올류로 지정수량이 400 L이므로 $400 \times 40 = 16{,}000$ L이고, 20,000 L 이하라 그대로 16,000 L가 된다.

(1) $\dfrac{30}{78} \times 7.5 \times 22.4 \times \dfrac{100}{21} = 307.69$

(2) 307.69 $\mathrm{m^3}$

[해설]

먼저 벤젠의 연소반응식을 세운다.

$2C_6H_6 + 15O_2 \rightarrow 12CO_2 + 6H_2O$

벤젠 1몰 기준으로 고쳐 쓰면 $C_6H_6 + 7.5O_2 \rightarrow 6CO_2 + 3H_2O$이므로, 벤젠 1 kmol에 산소 7.5 kmol이 필요하다.

벤젠의 분자량은 $(12 \times 6) + (1 \times 6) = 78$이므로

$n = \dfrac{30}{78} = 0.3846\ \mathrm{kmol}$

이론산소량은

$V_{O_2} = 0.3846 \times 7.5 \times 22.4 = 64.62\ \mathrm{m^3}$

공기 중 산소가 부피비로 21 %이므로 이론공기량은 이론산소량을 0.21로 나눈다.

$V_{air} = \dfrac{64.62}{0.21} = \mathbf{307.69}\ \mathrm{m^3}$

표준상태에서는 1 kmol이 22.4 $\mathrm{m^3}$를 차지하므로, kg-kmol 단위로 계산하면 부피가 곧바로 $\mathrm{m^3}$로 나온다.

주의할 점이 하나 있다. 일부 교재는 $30 \div 78 = 0.384615$를 0.38 kmol로 끊어 대입해 304 $\mathrm{m^3}$로 싣고 있는데, 이는 중간값을 잘라 버린 데서 생긴 오차다. 잘라 낸 양이 약 1.2 %여서 최종 답이 3.7 $\mathrm{m^3}$나 어긋난다. 반올림 없이 끝까지 계산한 307.69 $\mathrm{m^3}$가 정확한 값이다(이론산소량을 64.62로 반올림한 뒤 나누면 307.71 $\mathrm{m^3}$가 되는데, 이 정도 차이는 정답으로 함께 인정된다).

(1) $\mathrm{CH_2ClBr}$

(2) $\mathrm{CF_2ClBr}$

(3) $\mathrm{CF_3Br}$

(4) $\mathrm{C_2F_4Br_2}$

[해설]

할론 번호는 앞자리부터 차례로 탄소(C) · 플루오린(F) · 염소(Cl) · 브로민(Br) 의 원자 수를 나타낸다. 맨 뒤의 0은 생략해 세 자리로 쓰기도 한다. 원자 수를 다 채우고도 탄소의 결합수(탄소 1개당 4)가 남으면 그 자리는 수소가 메운다.

할론 1011을 예로 들면 C 1개·F 0개·Cl 1개·Br 1개이고 탄소의 남은 결합이 $4 - 2 = 2$ 이므로 수소 2개가 붙어 $\mathrm{CH_2ClBr}$ 가 된다.

· 1011 — $\mathrm{CH_2ClBr}$ (분자량 129.4, 상온에서 액체)

· 1211 — $\mathrm{CF_2ClBr}$ (165.4, 기체)

· 1301 — $\mathrm{CF_3Br}$ (148.9, 기체)

· 2402 — $\mathrm{C_2F_4Br_2}$ (259.8, 액체)

할론 소화약제는 브로민 원자가 연소의 연쇄반응을 끊는 부촉매(억제) 효과로 불을 끈다. 소화 능력은 $1301 \gt 1211 \gt 2402 \gt 1011$ 순이고 독성은 반대로 1011이 가장 크다. 할론 1301은 독성이 적고 전기 절연성이 좋아 전역방출방식에 쓰였으나 오존층 파괴 물질이라 현재는 생산이 규제되고 있다.

(1) 과염소산, $HClO_4$

(2) 질산, $HNO_3$

[해설]

제6류 위험물(산화성 액체)에는 과염소산·과산화수소·질산이 있고, 지정수량은 모두 300 kg이다.

(1) 과염소산의 분자량은 $1 + 35.5 + (16 \times 4) = 100.5$이므로 증기비중은

$\dfrac{100.5}{29} = 3.4655 \fallingdotseq 3.47$

염소의 원자량을 35.45로 잡으면 $100.45 \div 29 = 3.46$이 되어, 교재에 따라 3.46 또는 3.47로 실린다. 어느 쪽이든 같은 물질을 가리킨다. 무색의 발연성 액체이고 물과 접촉하면 심한 발열과 함께 소리를 내며 반응한다.

(2) 크산토프로테인 반응은 단백질에 진한 질산을 떨어뜨렸을 때 노랗게 변하는 반응이다. 단백질 속 방향족 고리(타이로신·트립토판 등)가 나이트로화되면서 생기는 현상이라, 이 반응을 일으키는 물질은 질산($HNO_3$)이다. 피부에 질산이 닿으면 노랗게 변하는 것도 같은 반응이다.

질산은 빛이나 열에 의해 분해되면 적갈색의 이산화질소를 내놓으므로 갈색 병에 담아 햇빛을 피해 보관한다. 위험물로 규제되는 것은 비중이 1.49 이상인 질산이며, 진한 질산은 철·니켈·알루미늄 표면에 얇은 산화 피막을 만들어 더 이상 반응하지 않는 부동태를 이룬다.

(1) 아이오딘값

(2) ① 불건성유 ② 건성유

[해설]

아이오딘값은 유지 100 g에 흡수되는 아이오딘의 g수를 말한다. 아이오딘은 이중결합 자리에 달라붙으므로, 이 값이 클수록 불포화지방산의 이중결합이 많다는 뜻이 된다. 동식물유류는 이 값을 기준으로 세 가지로 나뉜다.

따라서 야자유는 불건성유, 아마인유는 건성유다.

건성유가 위험한 이유는 이중결합이 많아 공기 중 산소와 쉽게 결합하고, 그때 나오는 산화열이 쌓이면 스스로 발화하기 때문이다. 건성유가 묻은 헝겊이나 톱밥을 뭉쳐 두면 열이 빠져나가지 못해 자연발화하는 사고가 대표적이다. 동식물유류의 지정수량은 10,000 L이다.

(1) 0.5 m 이상 3 m 이하

(2) 0.2 m 이상

(3) 1 m 이상

(4) $80{,}000\,\mathrm{m^2}$ 이하

(5) 10기 이하

[해설]

인화성 액체 위험물(이황화탄소는 제외)을 저장하는 옥외탱크저장소의 방유제 기준이다.

방유제 높이는 0.5 m 이상 3 m 이하로 하고, 철근콘크리트 등으로 만들되 두께는 0.2 m 이상, 지하매설깊이는 1 m 이상이어야 한다. 하나의 방유제가 둘러싸는 면적은 $80{,}000\,\mathrm{m^2}$ 이하다.

하나의 방유제 안에 둘 수 있는 탱크는 10기 이하가 원칙이다. 다만 모든 탱크의 용량이 20만 L 이하이면서 위험물의 인화점이 70 ℃ 이상 200 ℃ 미만이면 20기 이하, 인화점이 200 ℃ 이상인 위험물만 저장하면 개수 제한이 없다. 휘발유는 인화점이 −43 ℃ 정도라 완화 규정을 쓸 수 없으므로 10기 이하가 된다.

참고로 방유제의 용량은 탱크가 하나면 그 탱크 용량의 110 % 이상, 둘 이상이면 가장 큰 탱크 용량의 110 % 이상으로 한다.

$V = \pi r^2 \left( l + \dfrac{l_1 + l_2}{3} \right)$

[해설]

양 끝이 볼록한 횡형 탱크의 내용적은 가운데 원통부와 양쪽 경판을 나누어 더한 값이다.

· 원통부 — 단면적에 길이를 곱한 $\pi r^2 l$

· 경판 2개 — 볼록한 만큼만 차지하므로 길이의 $\dfrac{1}{3}$만 셈에 넣어 $\pi r^2 \times \dfrac{l_1 + l_2}{3}$

둘을 합치면

$V = \pi r^2 \left( l + \dfrac{l_1 + l_2}{3} \right)$

여기서 $r$은 탱크 단면의 반지름, $l$은 가운데 원통부의 길이, $l_1$과 $l_2$는 양 끝 경판이 튀어나온 길이다. 경판은 반구가 아니라 완만하게 부풀어 있어 같은 길이의 원통보다 부피가 작으므로 $1/3$이라는 계수를 붙인다.

세로로 세운 원통형 탱크라면 경판을 따로 셈하지 않고 $V = \pi r^2 l$로 계산한다.

참고로 탱크의 용량은 이렇게 구한 내용적에서 공간용적(보통 내용적의 5 ~ 10 %)을 뺀 값이다. 내용적을 그대로 용량이라고 답하지 않도록 주의한다.

일부 지면은 정답란의 분자를 $l_1 + l_1$로 인쇄했는데, 양쪽 경판의 길이가 서로 다를 수 있으므로 $l_1 + l_2$가 맞다. 같은 지면의 해설도 $l_1 + l_2$로 적고 있다.

(1) $HCN$

(2) 제1석유류(수용성)

(3) 400 L

(4) 0.93

[해설]

사이안화수소는 수소·탄소·질소가 하나씩 결합한 물질로 시성식은 $HCN$이다. 분자량은 $1 + 12 + 14 = 27$이다.

증기비중은 그 기체의 분자량을 공기의 평균 분자량 29로 나눈 값이다.

$\text{증기비중} = \dfrac{27}{29} = 0.9310 \fallingdotseq \mathbf{0.93}$

값이 1보다 작으므로 사이안화수소의 증기는 공기보다 가볍다. 제4류 위험물의 증기는 대부분 공기보다 무거워 낮은 곳에 고이는데, 사이안화수소는 그 예외에 해당해 시험에 자주 나온다.

물에 잘 녹는 수용성 액체이고 인화점이 -17 ℃로 낮아 제1석유류(수용성)에 속하며, 수용성 제1석유류의 지정수량은 400 L이다. 같은 제1석유류라도 비수용성이면 200 L이므로 수용성 여부를 반드시 확인해야 한다.

맹독성 물질이며, 연소범위가 넓어 소량만 새어 나와도 폭발성 혼합기를 만든다.

(1) 적린

(2) 공기를 차단한 상태에서 황린을 약 260 ℃로 가열한다.

(3) $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

[해설]

동소체란 같은 원소로 이루어졌으나 원자의 배열이 달라 성질이 서로 다른 물질을 말한다. 인(P)의 동소체인 황린과 적린은 구성 원소가 같은데도 위험물 분류부터 갈린다.

황린은 발화점이 34 ℃로 낮아 공기 중에 두면 스스로 타오른다. 그래서 공기를 차단한 채 약 260 ℃로 가열하면 분자 구조가 바뀌면서 훨씬 안정한 적린으로 변한다. 공기가 통하는 상태에서 가열하면 적린이 만들어지는 대신 그대로 연소해 버리므로, 공기 차단이라는 조건이 답에서 빠지면 안 된다.

연소반응식은 두 물질 모두 오산화인($P_2O_5$)을 내놓는 것으로 끝난다. 다만 적린은 화학식을 $P$로 쓰므로 계수가 달라진다.

· 적린: $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

· 황린: $P_4 + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

생성물인 오산화인은 백색 연기 형태의 고체이며 자극성이 강하다. 두 물질 모두 소화는 다량의 물로 냉각소화한다.

(1) 제1석유류 — 아세톤, 에틸벤젠

(2) 제2석유류 — 아세트산, 폼산, 클로로벤젠, 경유

(3) 제3석유류 — 글리세린, 나이트로벤젠, 나이트로톨루엔

[해설]

제4류 위험물의 석유류 구분은 1기압에서의 인화점으로 정해진다. 제1석유류는 인화점 21 ℃ 미만, 제2석유류는 21 ℃ 이상 70 ℃ 미만, 제3석유류는 70 ℃ 이상 200 ℃ 미만, 제4석유류는 200 ℃ 이상 250 ℃ 미만이다.

· 제1석유류 — 아세톤(인화점 -18 ℃, 수용성), 에틸벤젠(인화점 15 ℃, 비수용성)

· 제2석유류 — 클로로벤젠(27 ℃), 아세트산(40 ℃, 수용성), 폼산(55 ℃, 수용성), 경유(50 ~ 70 ℃)

· 제3석유류 — 나이트로벤젠(88 ℃), 나이트로톨루엔(106 ℃), 글리세린(160 ℃, 수용성)

폼산(개미산)과 아세트산(초산)은 이름이 비슷한 카복실산이고 둘 다 제2석유류다. 벤젠 고리에 나이트로기가 붙은 나이트로벤젠·나이트로톨루엔은 인화점이 크게 올라가 제3석유류로 가며, 글리세린도 인화점이 높은 수용성 제3석유류다. 클로로벤젠은 벤젠(제1석유류)과 달리 인화점이 21 ℃를 넘어 제2석유류인 점이 함정이다.

(1) $C_2H_6$

(2) 없음

(3) $CH_4$

[해설]

물과의 반응식을 하나씩 세워 생성 기체가 가연성인지 따져야 하는 문항이다.

(1) 트라이에틸알루미늄(제3류 알킬알루미늄, 지정수량 10 kg)

$(C_2H_5)_3Al + 3H_2O \rightarrow Al(OH)_3 + 3C_2H_6$

알루미늄에 붙어 있던 에틸기가 수소를 받아 에테인($C_2H_6$)으로 떨어져 나온다. 물 분자 1개로는 에틸기 3개를 다 떼어 낼 수 없으므로 계수는 $3H_2O$여야 한다.

(2) 과산화칼슘(제1류 무기과산화물, 지정수량 50 kg)

$2CaO_2 + 2H_2O \rightarrow 2Ca(OH)_2 + O_2$

산소가 나오지만 산소는 남을 태우는 조연성(지연성) 기체이지 스스로 타는 가연성 기체가 아니다. 따라서 답은 없음이다. 이 문항의 함정이 바로 여기에 있다.

(3) 메틸리튬(제3류 알킬리튬, 지정수량 10 kg)

$CH_3Li + H_2O \rightarrow LiOH + CH_4$

메틸기가 수소를 받아 메테인($CH_4$)이 생긴다.

알킬알루미늄과 알킬리튬은 물과 격렬히 반응하는 금수성 물질이라 저장할 때 헥세인 같은 불활성 용매에 담그거나 질소 등 불활성 기체를 채워 넣는다. 소화에 물을 쓰면 가연성 기체가 더 나와 화재가 커지므로 팽창질석이나 팽창진주암으로 덮어 끈다.

(1) $\dfrac{1{,}000}{55.85} \times \dfrac{3}{4} \times 22.4 = 300.81$

(2) 300.81 L

[해설]

반응식의 계수는 곧 몰수의 비다. 철 4몰이 탈 때 산소 3몰이 쓰이므로, 철의 몰수를 구한 뒤 $3/4$을 곱하면 산소의 몰수가 나온다.

철 1 kg의 몰수

$n_{Fe} = \dfrac{1{,}000\ \mathrm{g}}{55.85\ \mathrm{g/mol}} = 17.9051\ \mathrm{mol}$

필요한 산소의 몰수

$n_{O_2} = 17.9051 \times \dfrac{3}{4} = 13.4288\ \mathrm{mol}$

표준상태에서 기체 1몰의 부피는 22.4 L이므로

$V = 13.4288 \times 22.4 = 300.81\ \mathrm{L}$

따라서 필요한 산소의 부피는 300.81 L이다.

비례식으로 한 번에 세워도 결과는 같다.

$4 \times 55.85\ \mathrm{g} : 3 \times 22.4\ \mathrm{L} = 1{,}000\ \mathrm{g} : x$

일부 교재는 철의 몰수를 17.905 mol로 끊어 대입해 300.80 L로 싣고 있으나, 중간값을 반올림하지 않고 계산하면 300.8057 L여서 소수 둘째 자리로는 300.81 L가 맞다. 이런 문항은 중간에 자르지 말고 마지막에 한 번만 반올림하는 습관이 필요하다.

(1) 제1류 — 혼재 가능 제6류 / 혼재 불가 제2류·제3류·제4류·제5류

(2) 제2류 — 혼재 가능 제4류·제5류 / 혼재 불가 제1류·제3류·제6류

(3) 제3류 — 혼재 가능 제4류 / 혼재 불가 제1류·제2류·제5류·제6류

(4) 제4류 — 혼재 가능 제2류·제3류·제5류 / 혼재 불가 제1류·제6류

(5) 제5류 — 혼재 가능 제2류·제4류 / 혼재 불가 제1류·제3류·제6류

(6) 제6류 — 혼재 가능 제1류 / 혼재 불가 제2류·제3류·제4류·제5류

[해설]

한 차량에 여러 유별을 함께 실으면 사고가 났을 때 서로를 부추기므로, 위험물안전관리법 시행규칙의 운반에 관한 기준(별표 19)은 함께 실을 수 있는 짝을 못 박아 두었다.

표를 통째로 외우기보다 혼재할 수 있는 다섯 쌍만 기억하면 된다. 1과 6, 2와 4, 2와 5, 3과 4, 4와 5 — 이 다섯 쌍이 전부이고 나머지 조합은 모두 금지다.

산화성인 제1류와 제6류는 자기들끼리만 어울리고, 가연성인 제2류·제3류·제4류·제5류가 그 안에서 짝을 이룬다고 보면 자연스럽다. 그래서 제3류는 제4류와만, 제5류는 제2류·제4류와, 제6류는 제1류와만 함께 실을 수 있다.

‘혼재할 수 없는 유별’을 물으면 위 다섯 쌍에 들지 않는 나머지를 적으면 된다. 자기 유별은 답에 넣지 않는다.

이 기준은 지정수량의 $\dfrac{1}{10}$ 이하인 위험물에는 적용하지 않는다. 문제에서 ‘지정수량의 10배’, ‘지정수량의 $\dfrac{1}{5}$’ 같은 단서를 주는 것은 모두 이 예외에 걸리지 않는다는 뜻이다.

같은 법령의 저장·취급 기준(옥내저장소 등에서 유별을 달리하는 위험물을 1 m 간격을 두고 저장할 수 있는 경우)과는 조합이 다르므로 섞어 외우지 않도록 한다.

예를 들어 제1류 위험물과 같은 차량에 실을 수 없는 것은 제2류 위험물, 제3류 위험물, 제4류 위험물, 제5류 위험물이며, 제4류 위험물과 실을 수 있는 것은 제2류·제3류·제5류 위험물이다.