23-1표준상태에서 메탄올 80 kg을 완전연소시키려 한다. 이때 필요… | 2023년 위험물기능사실기(필답형) 1회차 기출문제 상세 페이지

$400\,\mathrm{m^3}$

[해설]

메탄올($\mathrm{CH_3OH}$, 분자량 32)의 완전연소반응식은 다음과 같다.

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

메탄올 2 kmol이 탈 때 산소 3 kmol이 든다는 뜻이다. 먼저 태울 메탄올의 몰수를 구한다.

$n_{\mathrm{CH_3OH}} = \dfrac{80\,\mathrm{kg}}{32\,\mathrm{kg/kmol}} = 2.5\,\mathrm{kmol}$

반응식의 계수비를 그대로 적용하면 필요한 산소의 몰수는

$n_{\mathrm{O_2}} = 2.5 \times \dfrac{3}{2} = 3.75\,\mathrm{kmol}$

표준상태에서 기체 1 kmol의 부피는 $22.4\,\mathrm{m^3}$ 이므로 이론산소량은

$V_{\mathrm{O_2}} = 3.75 \times 22.4 = 84\,\mathrm{m^3}$

공기 중 산소가 부피로 21 %를 차지하니, 이 산소를 얻으려면 공기가 그만큼 더 필요하다.

$V_{\mathrm{air}} = \dfrac{84}{0.21} = \mathbf{400}\,\mathbf{\mathrm{m^3}}$

질소 79라는 조건은 산소가 21이라는 말의 나머지일 뿐이어서 계산에 따로 쓰이지 않는다. 굳이 쓴다면 이론공기량에서 이론산소량을 뺀 $400 - 84 = 316\,\mathrm{m^3}$ 이 함께 딸려 들어가는 질소의 부피임을 확인하는 데 쓸 수 있다 ($400 \times 0.79 = 316\,\mathrm{m^3}$ 로 일치한다).

메탄올은 제4류 위험물 알코올류(지정수량 400 L)로 인화점 11 ℃, 발화점 464 ℃이며, 탈 때 불꽃이 거의 보이지 않아 화재를 알아채기 어렵다는 점이 특징이다.