19-2(제66회)제1종 분말소화약제인 탄산수소나트륨에 대하여 다음 물… | 2019년 위험물기능장실기(필답형) 제66회 기출문제 상세 페이지

(1) $\mathrm{2NaHCO_3 \rightarrow Na_2O + 2CO_2 + H_2O}$

(2) 약 97.8 $\mathrm{m^3}$

[해설]

제1종 분말소화약제(탄산수소나트륨)는 온도에 따라 분해식이 달라진다. 이 문항이 굳이 850℃를 못 박은 이유가 여기에 있다.

· 1차 분해(약 270℃) : $\mathrm{2NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O}$

· 2차 분해(약 850℃, 완전분해) : $\mathrm{2NaHCO_3 \rightarrow Na_2O + 2CO_2 + H_2O}$

270℃에서는 $\mathrm{NaHCO_3}$ 2몰당 이산화탄소가 1몰이지만, 850℃ 완전분해에서는 탄산나트륨까지 분해되어 2몰당 2몰이 나온다.

① 이산화탄소의 몰수

$M(\mathrm{NaHCO_3}) = 23 + 1 + 12 + 16 \times 3 = 84$이므로

$n(\mathrm{NaHCO_3}) = \dfrac{336}{84} = 4\,\mathrm{kmol}$, 완전분해이므로 $n(\mathrm{CO_2}) = 4\,\mathrm{kmol}$

② 부피

$V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{4 \times 0.08205 \times (273+25)}{1} = \mathbf{97.8}\,\mathrm{m^3}$

여기서 $R = 0.08205\,\mathrm{atm \cdot m^3/(kmol \cdot K)}$이다. kg 단위로 주어졌으므로 kmol 기준으로 풀어야 부피가 $\mathrm{m^3}$로 떨어진다.

표준상태에서 출발해도 같다. $4 \times 22.4 = 89.6\,\mathrm{m^3}$(0℃)를 샤를의 법칙으로 보정하면 $89.6 \times \dfrac{298}{273} = 97.81\,\mathrm{m^3}$이다. 상수 채택에 따라 97.80~97.81 사이에서 갈리므로 97.8$\mathrm{m^3}$로 답하면 된다.