23-2탄산수소칼륨을 주성분으로 하는 분말소화약제에 대하여 물음에 답하… | 2023년 위험물기능사실기(필답형) 2회차 기출문제 상세 페이지

(1) $\mathrm{2KHCO_3 \rightarrow K_2CO_3 + CO_2 + H_2O}$

(2) 38.81 $\mathrm{m^3}$

[해설]

(1) 탄산수소칼륨은 제2종 분말소화약제의 주성분이다. 190 ℃ 부근에서 1차 분해가 일어나 탄산칼륨·이산화탄소·물이 된다.

$\mathrm{2KHCO_3 \rightarrow K_2CO_3 + CO_2 + H_2O}$

온도가 더 올라가 590 ℃ 부근이 되면 2차 분해가 이어진다.
$\mathrm{2KHCO_3 \rightarrow K_2O + 2CO_2 + H_2O}$

(2) 탄산수소칼륨의 분자량은 $39 + 1 + 12 + (16 \times 3) = 100$ 이므로 200 kg은

$n = \dfrac{200\,\mathrm{kg}}{100\,\mathrm{kg/kmol}} = 2\,\mathrm{kmol}$

이다. 1차 분해식에서 $\mathrm{KHCO_3}$ 2몰당 $\mathrm{CO_2}$ 1몰이 나오므로 이산화탄소는 1 kmol이 생긴다. 이상기체 상태방정식 $PV = nRT$ 에 대입하면

$V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{1 \times 0.08206 \times (273 + 200)}{1} = 38.81$

이므로 부피는 38.81 $\mathrm{m^3}$ 이다. (여기서 $R = 0.08206\ \mathrm{m^3 \cdot atm/(kmol \cdot K)}$)

표준상태의 몰부피로 풀어도 같다. 기체 1 kmol은 0 ℃·1기압에서 22.4 $\mathrm{m^3}$ 이므로 $22.4 \times \dfrac{473}{273} = 38.81\,\mathrm{m^3}$ 이다. 두 경로가 같은 값을 주는 것으로 검산이 된다.

기체상수를 0.082로 줄여 쓰면 38.79가 나오는데, 이는 $R$ 을 미리 반올림한 결과다. 중간에 반올림하지 말고 끝에서 한 번만 반올림해야 하므로 38.81이 맞다.

제2종 분말소화약제는 담자색(연보라색)으로 착색하며, 분해로 생긴 이산화탄소와 수증기가 산소를 막고 칼륨 이온이 연쇄반응을 끊어 소화한다. B급·C급 화재에 쓰인다.