23-3비중이 0.8인 제4류 위험물 메탄올 200 L를 완전연소시킨다… | 2023년 위험물기능사실기(필답형) 3회차 기출문제 상세 페이지

(1) 240 kg

(2) 112,000 L

[해설]

메탄올의 완전연소 반응식은 다음과 같다.

$\mathrm{2CH_3OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 4H_2O}$

비중이 0.8이므로 메탄올 200 L의 질량은

$m = 0.8\,\mathrm{kg/L} \times 200\,\mathrm{L} = 160\,\mathrm{kg}$

이고, 메탄올의 분자량이 $12 + (1 \times 4) + 16 = 32$ 이므로 몰수는

$n = \dfrac{160}{32} = 5\,\mathrm{kmol}$

이다. 반응식에서 메탄올 2 kmol마다 산소가 3 kmol 드니, 5 kmol에는 $5 \times \dfrac{3}{2} = 7.5\,\mathrm{kmol}$ 의 산소가 필요하다.

$m_{\mathrm{O_2}} = 7.5 \times 32 = \mathbf{240}\,\mathbf{\mathrm{kg}}$

이산화탄소는 메탄올과 같은 계수이므로 5 kmol이 생기고, 표준상태에서 기체 1 kmol은 $22.4\,\mathrm{m^3}$ 이다.

$V_{\mathrm{CO_2}} = 5 \times 22.4 = 112\,\mathrm{m^3} = \mathbf{112{,}000}\,\mathbf{\mathrm{L}}$

단위를 kmol로 잡으면 부피는 $\mathrm{m^3}$, 질량은 kg으로 나온다. 답을 L로 요구했으므로 $1\,\mathrm{m^3} = 1{,}000\,\mathrm{L}$ 로 환산하는 마지막 한 걸음을 빠뜨리지 않아야 한다.

메탄올은 제4류 위험물 알코올류로 지정수량은 400 L, 인화점은 11 ℃다. 물에 잘 섞이므로 화재 시 다량의 물로 희석소화할 수 있지만, 불꽃이 거의 보이지 않아 화재 발견이 늦어지기 쉽다.