23-4황(S) 1 kg 을 남김없이 태우려 한다. 이때 소모되는 공기… | 2023년 위험물기능사실기(필답형) 4회차 기출문제 상세 페이지

3,333.33 L

[해설]

황이 타면 이산화황이 되므로 반응식은 $\mathrm{S + O_2 \rightarrow SO_2}$ 이고, 황 1몰이 탈 때 산소도 꼭 1몰이 쓰인다. 즉 몰수(kmol 수)가 1 : 1 로 대응한다.

황의 원자량이 32 이므로 황 1 kg 은

$n = \dfrac{1}{32} = 0.03125\ \mathrm{kmol}$

이고, 필요한 산소도 같은 0.03125 kmol 이다. 표준상태에서 기체 1 kmol 의 부피는 22.4 $\mathrm{m^3}$ 이므로

$V_{\mathrm{O_2}} = 0.03125 \times 22.4 = 0.7\ \mathrm{m^3}$

이다. 공기에서 산소가 차지하는 부피가 21 % 이므로 필요한 공기의 부피는 산소량을 0.21 로 나눈 값이 된다.

$V_{\mathrm{air}} = \dfrac{0.7}{0.21} = 3.3333\ \mathrm{m^3} = \mathbf{3{,}333.33}\ \mathrm{L}$

단위를 옮길 때 1 $\mathrm{m^3}$ 은 1,000 L 라는 점만 놓치지 않으면 된다. 같은 문제를 이상기체상태방정식 $V = \dfrac{WRT}{PM}$ 로 풀면 3,333.28 L 이 나오는데, 이는 기체상수를 0.08205 로 잡을 때 생기는 반올림 차이일 뿐 다른 답이 아니다. 표준상태를 조건으로 준 문제에서는 몰부피 22.4 를 쓰는 쪽이 정석이다.

황은 제2류 위험물(가연성 고체)로 지정수량은 100 kg 이며, 순도 60 중량퍼센트 이상인 것만 위험물로 본다. 연소 생성물인 이산화황은 자극성이 강한 유독가스다.