23-3제1류 위험물인 과염소산칼륨 50 kg이 완전히 분해되었다. 다… | 2023년 위험물기능사실기(필답형) 3회차 기출문제 상세 페이지

(1) $16.17\,\mathrm{m^3}$

(2) 23.10 kg

[해설]

과염소산칼륨의 분해반응식은 다음과 같다. 염화칼륨이 남고 산소가 빠져나간다.

$\mathrm{KClO_4 \rightarrow KCl + 2O_2}$

과염소산칼륨의 분자량은

$39 + 35.5 + (16 \times 4) = 138.5$

이므로, 50 kg의 몰수는

$n = \dfrac{50}{138.5} = 0.3610\,\mathrm{kmol}$

이다. 반응식에서 과염소산칼륨 1 kmol마다 산소가 2 kmol 나오고, 표준상태에서 기체 1 kmol의 부피는 $22.4\,\mathrm{m^3}$, 산소의 분자량은 32이므로

$V_{\mathrm{O_2}} = \dfrac{50}{138.5} \times 2 \times 22.4 = \mathbf{16.17}\,\mathbf{\mathrm{m^3}}$

$m_{\mathrm{O_2}} = \dfrac{50}{138.5} \times 2 \times 32 = \mathbf{23.10}\,\mathbf{\mathrm{kg}}$

중간에 몰수를 0.36 kmol로 반올림한 뒤 계산하면 $16.13\,\mathrm{m^3}$·23.04 kg이 나오는데(일부 교재가 이 값으로 싣고 있다), 이는 반올림 오차가 그대로 옮겨진 것이다. 반올림은 마지막 한 번만 하는 것이 원칙이므로 16.17 $\mathrm{m^3}$·23.10 kg이 맞다.

한편 이 문항의 반응식은 과염소산칼륨($\mathrm{KClO_4}$, 분자량 138.5)의 것이다. 이름이 비슷한 염소산칼륨($\mathrm{KClO_3}$, 분자량 122.5)은 분해식이 $\mathrm{2KClO_3 \rightarrow 2KCl + 3O_2}$ 로 달라 값이 완전히 바뀌므로 혼동하지 않도록 한다. 두 물질 모두 제1류 위험물이며, 과염소산칼륨은 과염소산염류(지정수량 50 kg), 염소산칼륨은 염소산염류(지정수량 50 kg)에 속한다.