24-3제2종 분말소화약제로 쓰이는 탄산수소칼륨에 관하여 다음 물음에 … | 2024년 위험물기능사실기(필답형) 3회차 기출문제 상세 페이지

(1) $\mathrm{2KHCO_3 \rightarrow K_2CO_3 + CO_2 + H_2O}$

(2) 15.3 m³

[해설]

(1) 탄산수소칼륨은 190 $^\circ\mathrm{C}$ 부근에서 1차 분해되어 탄산칼륨·이산화탄소·물이 된다.

$\mathrm{2KHCO_3 \rightarrow K_2CO_3 + CO_2 + H_2O}$

온도가 더 올라 590 $^\circ\mathrm{C}$ 를 넘으면 2차 분해가 일어나 $\mathrm{2KHCO_3 \rightarrow K_2O + 2CO_2 + H_2O}$ 로 간다. 이산화탄소가 두 배로 나오므로 어느 쪽을 묻는지 반드시 확인해야 한다.

(2) 먼저 탄산수소칼륨의 분자량을 구한다.

$\mathrm{KHCO_3} = 39 + 1 + 12 + (16 \times 3) = 100$

분자량이 100 이므로 100 kg 은 곧 1 kmol 이다. 1차 분해식에서 $\mathrm{KHCO_3}$ 2몰마다 $\mathrm{CO_2}$ 1몰이 나오므로

$n_{\mathrm{CO_2}} = 1 \times \dfrac{1}{2} = 0.5\ \mathrm{kmol}$

이다. 표준상태가 아니라 100 $^\circ\mathrm{C}$ 이므로 22.4 를 곱하지 말고 이상기체 상태방정식을 쓴다. 기체상수를 $0.082\ \mathrm{atm \cdot m^3 /(kmol \cdot K)}$ 로 잡고 $T = 273 + 100 = 373\ \mathrm{K}$ 를 대입하면

$V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{0.5 \times 0.082 \times 373}{1} = \mathbf{15.3}\ \mathrm{m^3}$

가 된다. 몰수 대신 질량 22 kg 을 구해 $V = \dfrac{wRT}{PM}$ 에 넣어도 같은 값이 나온다.

분말소화약제는 종별로 주성분과 색이 다르다.

제2종은 칼륨 이온의 부촉매 효과가 나트륨보다 커서 제1종보다 소화력이 약 2배 좋다고 본다. 다만 유일하게 A급(일반화재)까지 듣는 것은 제3종뿐이다.