23-4탄산수소나트륨에 관하여 다음 물음에 답하시오.(1) 270 ℃ … | 2023년 위험물기능사실기(필답형) 4회차 기출문제 상세 페이지

(1) $\mathrm{2NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O}$

(2) 750 kg

[해설]

탄산수소나트륨은 제1종 분말소화약제의 주성분이다. 270 ℃ 부근에서 1차 분해가 일어나 탄산나트륨 · 이산화탄소 · 수증기로 갈라지며, 이때 나오는 이산화탄소가 질식효과를, 물의 증발이 냉각효과를 낸다.

$\mathrm{2NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O}$

반응식을 보면 탄산수소나트륨 2몰이 분해될 때마다 이산화탄소가 1몰 생긴다. 먼저 생성된 이산화탄소의 몰수를 구하면

$n_{\mathrm{CO_2}} = \dfrac{100}{22.4} = 4.4643\ \mathrm{kmol}$

이고, 분해된 탄산수소나트륨은 그 2배인 8.9286 kmol 이다. 탄산수소나트륨의 분자량은

$23 + 1 + 12 + (16 \times 3) = 84$

이므로 질량은

$W = \dfrac{100}{22.4} \times 2 \times 84 = \mathbf{750}\ \mathrm{kg}$

이다. 비례식으로 한 번에 세워도 같다 — 반응식의 $\mathrm{2NaHCO_3}$ 는 $2 \times 84 = 168$ kg 이고 $\mathrm{CO_2}$ 1 kmol 은 22.4 $\mathrm{m^3}$ 이므로, $168 : 22.4 = x : 100$ 에서 $x = 750$ kg 이다.

분말소화약제 중 제1종은 백색으로 착색되며 B급 · C급 화재에 쓰인다. 참고로 850 ℃ 이상에서는 2차 분해가 일어나 $\mathrm{2NaHCO_3 \rightarrow Na_2O + 2CO_2 + H_2O}$ 로 진행한다.