제3류 위험물인 나트륨이 물과 접촉하는 경우에 대하여 다음 물음에 답하… | 2021년 위험물기능사실기(필답형) 4회차 기출문제 상세 페이지

(1) $\mathrm{2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2}$

(2) $\mathrm{2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O}$

(3) $0.49\,\mathrm{m^3}$

[해설]

나트륨은 반응성이 큰 알칼리금속이라 물을 만나면 곧바로 수산화나트륨과 수소로 갈리면서 많은 열을 낸다.

$\mathrm{2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2}$

이 반응열로 발생한 수소가 그 자리에서 점화되어 폭발적으로 타는 경우가 많다. 수소의 연소반응식은 다음과 같다.

$\mathrm{2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O}$

부피 계산은 반응식의 몰비를 그대로 쓰면 된다. 나트륨 2 kmol($23 \times 2 = 46\,\mathrm{kg}$)이 반응하면 수소 1 kmol이 생기고, 표준상태에서 기체 1 kmol은 $22.4\,\mathrm{m^3}$ 를 차지한다.

$46\,\mathrm{kg} : 22.4\,\mathrm{m^3} = 1\,\mathrm{kg} : x$

$x = \dfrac{1 \times 22.4}{46} = \mathbf{0.49}\,\mathbf{\mathrm{m^3}}$

부피의 단위가 $\mathrm{m^3}$ 이므로 mol이 아니라 kmol 단위로 계산해야 한다는 점이 함정이다. L로 답하면 489 L가 된다.

나트륨은 지정수량 10 kg·위험등급 I의 자연발화성 및 금수성 물질이다. 공기 중 수분과도 반응하므로 등유·경유 같은 석유류 속에 담가 보관하고, 화재 시 물이나 이산화탄소는 금물이며 마른모래·탄산수소염류 분말로 질식소화한다.