24-1황 2 kg을 표준상태에서 남김없이 태우려면 공기가 몇 L 있어… | 2024년 위험물기능사실기(필답형) 1회차 기출문제 상세 페이지

6,666.67 L

[해설]

먼저 연소반응식을 세운다. 황이 완전연소하면 이산화황이 된다.

$\mathrm{S} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{SO_2}$

계수비가 $1 : 1$이므로 황 1 mol에 산소 1 mol이 든다.

① 황의 몰수

$n_{\mathrm{S}} = \dfrac{2{,}000\ \mathrm{g}}{32\ \mathrm{g/mol}} = 62.5\ \mathrm{mol}$

② 필요한 산소의 부피 — 표준상태에서 기체 1 mol은 22.4 L이므로

$V_{\mathrm{O_2}} = 62.5 \times 22.4 = 1{,}400\ \mathrm{L}$

③ 필요한 공기의 부피 — 공기 속 산소가 부피로 21 %이므로 산소량을 0.21로 나눈다.

$V_{\mathrm{air}} = \dfrac{1{,}400}{0.21} = 6{,}666.67\ \mathrm{L}$

따라서 필요한 공기의 부피는 6,666.67 L다.

계산에서 자주 어긋나는 지점이 둘 있다. 하나는 단위로, 2 kg을 g으로 바꾸지 않으면 몰수가 1,000배 틀린다. 다른 하나는 이론산소량과 이론공기량의 구분이다. 공기는 산소만으로 되어 있지 않으므로 산소량을 그대로 답하면 안 되고, 21 %로 나누어 약 4.76배로 키워야 한다.

참고로 황은 제2류 위험물(가연성 고체)로 지정수량은 100 kg이며, 순도가 60 wt% 미만인 것은 위험물에서 제외된다. 연소 생성물인 이산화황은 자극성이 강한 유독가스다.