18-2(제64회)비중이 0.8인 메탄올 10L가 완전연소할 때 다음을… | 2018년 위험물기능장실기(필답형) 제64회 기출문제 상세 페이지

㉮ 12 kg

㉯ 약 6.11 $\mathrm{m^3}$

[해설]

① 메탄올의 질량

비중 0.8은 밀도 0.8kg/L와 같으므로

$w = 0.8\,\mathrm{kg/L} \times 10\,\mathrm{L} = 8\,\mathrm{kg}$

② 완전연소 반응식

$\mathrm{CH_3OH + \dfrac{3}{2}O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O}$  (정수로 쓰면 $\mathrm{2CH_3OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 4H_2O}$)

메탄올 1kmol(32kg)에 산소 1.5kmol(48kg)이 필요하고 이산화탄소 1kmol(44kg)이 생긴다.

③ 이론산소량

$w_{\mathrm{O_2}} = 8 \times \dfrac{1.5 \times 32}{32} = \mathbf{12}\,\mathrm{kg}$

④ 이산화탄소의 부피

메탄올 8kg은 $\dfrac{8}{32} = 0.25\,\mathrm{kmol}$ 이므로 이산화탄소도 0.25kmol(질량 11kg)이 생긴다. 이상기체 상태방정식에서

$V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{0.25 \times 0.08205 \times (273+25)}{1} = \mathbf{6.11}\,\mathrm{m^3}$

여기서 $R = 0.08205\,\mathrm{atm \cdot m^3/(kmol \cdot K)}$ 이다. 이 문항의 조건은 25℃이지 표준상태(0℃)가 아니다 — 일부 교재의 해설 본문에 '표준상태에서'라고 적혀 있으나 실제 대입은 298K로 하고 있어 서술이 어긋난다. 0℃로 잘못 넣으면 5.60$\mathrm{m^3}$이 되어 답이 달라진다.