22-2제4류 위험물인 아세톤에 대하여 다음 물음에 답하시오.(1) 아… | 2022년 위험물기능사실기(필답형) 2회차 기출문제 상세 페이지

(1) $\mathrm{CH_3COCH_3 + 4O_2 \rightarrow 3CO_2 + 3H_2O}$

(2) 약 $7.36\,\mathrm{m^3}$

[해설]

(1) 연소반응식
아세톤의 시성식은 $\mathrm{CH_3COCH_3}$(분자식 $\mathrm{C_3H_6O}$)다. 탄소 3개는 $\mathrm{3CO_2}$, 수소 6개는 $\mathrm{3H_2O}$ 가 되고, 오른쪽 산소 원자 $6 + 3 = 9$ 개 가운데 아세톤이 이미 1개를 가지고 있으므로 밖에서 들어와야 할 산소는 8개, 곧 $\mathrm{4O_2}$ 다.

$\mathrm{CH_3COCH_3 + 4O_2 \rightarrow 3CO_2 + 3H_2O}$

(2) 이론공기량
아세톤의 분자량은 $(12 \times 3) + (1 \times 6) + 16 = 58$ 이므로 아세톤 1 kg 은 $\dfrac{1}{58}$ kmol 이고, 반응식에서 아세톤 1 kmol 당 산소 4 kmol 이 든다. 표준상태에서 기체 1 kmol 의 부피는 $22.4\,\mathrm{m^3}$ 이므로 이론산소량은

$V_{\mathrm{O_2}} = \dfrac{1}{58} \times 4 \times 22.4 = 1.545\,\mathrm{m^3}$

이고, 공기 중 산소가 부피로 21 % 이므로 이론공기량은 이 값을 0.21 로 나눈다.

$V_{\mathrm{air}} = \dfrac{1 \times 4 \times 22.4}{58 \times 0.21} = \mathbf{7.36}\,\mathbf{\mathrm{m^3}}$

중간에 몰수를 0.017 kmol 로 반올림하거나 산소량을 $1.54\,\mathrm{m^3}$ 로 끊어 놓고 계산하면 각각 $7.25\,\mathrm{m^3}$, $7.33\,\mathrm{m^3}$ 가 나온다(교재에 따라 이 값들이 실려 있다). 그러나 반올림을 끝까지 미루고 한 번에 계산한 7.36 $\mathrm{m^3}$ 가 정확한 값이다. 계산 문제에서는 중간값을 자르지 않는 습관이 중요하다.