20-2탄소 1 kg을 완전연소시키려고 한다. 25 ℃, 750 mmH… | 2020년 위험물기능사실기(필답형) 2회차 기출문제 상세 페이지

2,063.48 L

[해설]

탄소의 완전연소식은 다음과 같고, 탄소와 산소의 몰비가 $1 : 1$이다.

$\mathrm{C + O_2 \rightarrow CO_2}$

① 산소의 몰수 — 탄소의 원자량이 12이므로

$n = \dfrac{1{,}000}{12} = 83.33\,\mathrm{mol}$

② 압력 환산 — 1 atm은 760 mmHg이므로

$P = \dfrac{750}{760} = 0.9868\,\mathrm{atm}$

③ 부피 — 이상기체 상태방정식 $PV = nRT$에 $R = 0.082$, $T = 273 + 25 = 298\,\mathrm{K}$를 대입한다.

$V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{\frac{1{,}000}{12} \times 0.082 \times 298}{\frac{750}{760}} = 2{,}063.48\,\mathrm{L}$

따라서 필요한 산소는 2,063.48 L다.

표준상태가 아니므로 22.4 L를 그대로 곱하면 안 된다는 점, 그리고 압력을 반드시 atm으로 바꾸어야 한다는 점이 이 문항의 요령이다.

교재에 따라 답이 2,067 L 부근으로 실리기도 하는데, 이는 산소 질량을 2.67 kg으로, 압력을 0.987 atm으로 중간에 반올림해 대입했기 때문이다. 반올림 없이 끝까지 계산하면 2,063.48 L가 된다.