21-3제4류 위험물인 메탄올(메틸알코올)에 대하여 다음 물음에 답하시… | 2021년 위험물기능사실기(필답형) 3회차 기출문제 상세 페이지

(1) $2\mathrm{CH_3OH} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{CO_2} + 4\mathrm{H_2O}$

(2) 60,000 g

[해설]

① 반응식 — 메탄올의 탄소 1개는 $\mathrm{CO_2}$ 1개, 수소 4개는 $\mathrm{H_2O}$ 2개가 된다. 계수를 정수로 맞추기 위해 메탄올을 2로 두면 오른쪽 산소 원자 수가 $2 \times 2 + 4 = 8$개인데 왼쪽 메탄올이 산소 2개를 이미 가지고 있으므로 필요한 산소 분자는 3개다.

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

② 메탄올의 질량 — 비중 0.8은 1 L의 무게가 0.8 kg이라는 뜻이다.

$0.8\,\mathrm{kg/L} \times 50\,\mathrm{L} = 40\,\mathrm{kg} = 40{,}000\,\mathrm{g}$

③ 몰수 — 메탄올의 분자량은 $12 + 1 \times 4 + 16 = 32$이므로

$\dfrac{40{,}000}{32} = 1{,}250\,\mathrm{mol}$

④ 이론산소량 — 반응식에서 메탄올 2 mol에 산소 3 mol이 대응하므로 산소는 $1{,}250 \times \dfrac{3}{2} = 1{,}875\,\mathrm{mol}$이고, 산소의 분자량은 32이므로

$1{,}875 \times 32 = 60{,}000\,\mathrm{g}$

따라서 필요한 이론산소량은 60,000 g(= 60 kg)이다.

비례식으로 한 번에 풀어도 같다. 메탄올 $2 \times 32\,\mathrm{g}$에 산소 $3 \times 32\,\mathrm{g}$이 대응하므로 $\dfrac{40{,}000 \times 3 \times 32}{2 \times 32} = 60{,}000\,\mathrm{g}$이다.

이 문제에서 자주 나오는 실수는 단위 환산이다. kmol 단위로 계산하면 $1.875\,\mathrm{kmol} \times 32 = 60\,\mathrm{kg}$이 나오므로 여기서 1,000을 곱해 g으로 바꿔야 하는데, 이 단계를 빼먹고 바로 60,000 g이라고 적으면 답은 맞아도 과정이 어긋난다. 답의 단위가 g인지 kg인지 마지막에 반드시 확인하자.