15-2(제58회)묽은 염산에 아연 1[kg]을 넣어 모두 녹였다. 이… | 2015년 위험물기능장실기(필답형) 제58회 기출문제 상세 페이지

약 752.75[L]

[해설]

아연은 이온화 경향이 수소보다 커서 묽은 염산에 녹으며 수소를 발생시킨다.

$\mathrm{Zn} + 2\mathrm{HCl} \rightarrow \mathrm{ZnCl_2} + \mathrm{H_2}$

아연 1[mol](65.4[g])에서 수소 1[mol](2[g])이 나오므로, 아연 1,000[g]에서 생기는 수소의 질량은

$W = \dfrac{1{,}000 \times 2}{65.4} = 30.58\,\mathrm{g}$

표준상태가 아니라 0.5[atm], 27[℃] 조건이므로 이상기체 상태방정식으로 부피를 구한다.

$PV = nRT = \dfrac{W}{M}RT \;\Rightarrow\; V = \dfrac{WRT}{PM}$

· $W = 30.58\,\mathrm{g}$, $M = 2\,\mathrm{g/mol}$

· $R = 0.08205\,\mathrm{L \cdot atm/(mol \cdot K)}$, $T = 273 + 27 = 300\,\mathrm{K}$, $P = 0.5\,\mathrm{atm}$

$V = \dfrac{30.58 \times 0.08205 \times 300}{0.5 \times 2} = 752.75\,\mathrm{L}$

따라서 발생하는 수소의 부피는 약 752.75[L]이다.

아연의 원자량을 65.38로, 기체상수를 0.082로, 절대온도를 300.15[K]로 두면 752.9[L] 부근이 나온다. 반올림을 어디서 하느냐에 따라 752.7~752.9 사이로 갈리는데 모두 같은 계산이며 정답으로 인정된다.

몰수로 바로 접근해도 된다. 수소는 $1{,}000 \div 65.4 = 15.29\,\mathrm{mol}$이 생기므로 $V = nRT/P = 15.29 \times 0.08205 \times 300 \div 0.5$로 같은 값을 얻는다.