24-1금속 나트륨을 에틸알코올에 넣으면 반응이 일어난다. 다음 물음에… | 2024년 위험물기능사실기(필답형) 1회차 기출문제 상세 페이지

(1) $2\mathrm{C_2H_5OH} + 2\mathrm{Na} \rightarrow 2\mathrm{C_2H_5ONa} + \mathrm{H_2}$

(2) 12.22 L

[해설]

(1) 나트륨은 알코올의 하이드록시기에 있는 수소를 밀어내고 그 자리에 들어앉아 나트륨에틸레이트를 만든다. 이때 밀려난 수소가 짝을 지어 수소 기체가 된다.

$2\mathrm{C_2H_5OH} + 2\mathrm{Na} \rightarrow 2\mathrm{C_2H_5ONa} + \mathrm{H_2}\uparrow$

계수비가 알코올 2 : 수소 1이라는 것이 이 문제의 열쇠다.

(2) 에틸알코올의 분자량은 46이므로

$n_{\mathrm{C_2H_5OH}} = \dfrac{46}{46} = 1\ \mathrm{mol}$

계수비에 따라 생기는 수소는 그 절반이다.

$n_{\mathrm{H_2}} = 1 \times \dfrac{1}{2} = 0.5\ \mathrm{mol}$

이상기체 상태방정식으로 부피를 구한다. $T = 273 + 25 = 298\ \mathrm{K}$이므로

$V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{0.5 \times 0.082 \times 298}{1} = 12.218 \;\rightarrow\; \mathbf{12.22}\ \mathrm{L}$

기체상수를 $0.08205$로 잡으면 12.23 L가 되어 소수 둘째 자리가 갈린다. 어느 쪽도 계산 자체는 옳으므로, 발문이 정해 준 상수를 그대로 쓰면 된다.

나트륨은 물과도 같은 방식으로 반응해 수소를 낸다.

$2\mathrm{Na} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{NaOH} + \mathrm{H_2}\uparrow$

물·알코올 어느 쪽과도 반응하므로 나트륨은 등유·경유 같은 석유류 속에 담가 보관한다. 한편 이산화탄소와의 반응은 $4\mathrm{Na} + 3\mathrm{CO_2} \rightarrow 2\mathrm{Na_2CO_3} + \mathrm{C}$여서 수소가 아니라 탄소가 나온다. 일부 교재의 정리 표에 이 줄의 발생 가스가 수소로 적혀 있으나, 반응식에 수소 원자가 아예 없으므로 오기다.