24-4제3류 위험물인 탄화칼슘에 관하여 다음 반응식을 각각 쓰시오.(… | 2024년 위험물기능사실기(필답형) 4회차 기출문제 상세 페이지

(1) $\mathrm{2CaC_2 + 5O_2 \rightarrow 2CaO + 4CO_2}$

(2) $\mathrm{CaC_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + C_2H_2}$

(3) $\mathrm{2C_2H_2 + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 2H_2O}$

[해설]

탄화칼슘($\mathrm{CaC_2}$, 카바이드)은 제3류 위험물 중 칼슘 또는 알루미늄의 탄화물로 지정수량은 300 kg 이다. 세 물음이 “탄다 → 물과 만난다 → 그 기체가 탄다”로 이어지므로 순서대로 따라가면 된다.

(1) 연소 — 칼슘은 산화칼슘으로, 탄소는 이산화탄소로 간다. 왼쪽에 $\mathrm{2CaC_2}$ 를 놓으면 탄소 4개가 $\mathrm{4CO_2}$ 로 맞아떨어지고 산소는 $2 + 8 = 10$ 개, 곧 $\mathrm{5O_2}$ 가 된다.

$\mathrm{2CaC_2 + 5O_2 \rightarrow 2CaO + 4CO_2}$

(2) 물과의 반응 — 금수성 물질의 본색이 드러나는 대목이다. 물이 칼슘을 가져가 수산화칼슘이 되고, 남은 탄소 2개는 삼중결합을 유지한 채 아세틸렌으로 빠져나온다.

$\mathrm{CaC_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + C_2H_2}$

(3) 아세틸렌의 연소 — 탄화수소가 완전연소하면 이산화탄소와 물만 남는다.

$\mathrm{2C_2H_2 + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 2H_2O}$

아세틸렌은 연소범위가 $2.5 \sim 81\ \%$ 로 대단히 넓어 조금만 새어 나와도 폭발성 혼합기를 이룬다. 그래서 탄화칼슘은 물기와 습기를 철저히 막고 질소 등 불연성 가스를 채운 밀폐용기에 보관하며, 불이 나도 물을 뿌려서는 안 되고 마른모래나 탄산수소염류 분말로 덮어 끈다.

덧붙여 탄화칼슘을 고온에서 질소와 반응시키면 비료 원료인 석회질소가 만들어진다. 문제에서 묻지 않았더라도 함께 나오는 반응이니 눈여겨 둘 만하다.

$\mathrm{CaC_2 + N_2 \rightarrow CaCN_2 + C}$