18-4표준상태(0 ℃, 1기압)에서 톨루엔 9.2 g을 남김없이 태우… | 2018년 위험물기능사실기(필답형) 4회차 기출문제 상세 페이지

(1) $\mathrm{C_6H_5CH_3} + 9\mathrm{O_2} \rightarrow 7\mathrm{CO_2} + 4\mathrm{H_2O}$

$\dfrac{9.2}{92} = 0.1\,\mathrm{mol}$ → 산소 $0.1 \times 9 = 0.9\,\mathrm{mol}$ → $0.9 \times 22.4 = 20.16\,\mathrm{L}$ → $\dfrac{20.16}{0.21} = 96\,\mathrm{L}$

(2) 96 L

[해설]

톨루엔($\mathrm{C_6H_5CH_3}$)은 제4류 제1석유류(비수용성)에 속하는 방향족 탄화수소로, 완전연소하면 이산화탄소와 물만 남는다.

① 연소반응식 — 탄소 7개는 $7\mathrm{CO_2}$, 수소 8개는 $4\mathrm{H_2O}$가 되고 오른쪽의 산소 원자 수가 $7 \times 2 + 4 = 18$개이므로 산소 분자는 9개가 필요하다.

$\mathrm{C_6H_5CH_3} + 9\mathrm{O_2} \rightarrow 7\mathrm{CO_2} + 4\mathrm{H_2O}$

② 몰수 — 톨루엔의 분자량은 $12 \times 7 + 1 \times 8 = 92$이므로

$\dfrac{9.2}{92} = 0.1\,\mathrm{mol}$

③ 이론산소량 — 반응식에서 톨루엔 1 mol에 산소 9 mol이 대응하므로 $0.1 \times 9 = 0.9\,\mathrm{mol}$. 발문이 0 ℃·1기압을 못 박았으므로 기체 1 mol의 부피는 22.4 L를 쓴다.

$0.9 \times 22.4 = 20.16\,\mathrm{L}$

④ 이론공기량 — 공기의 21 %만 산소이므로 산소 부피를 0.21로 나눈다.

$\dfrac{20.16}{0.21} = 96\,\mathrm{L}$ → 96 L

부피비가 곧 몰비이므로, 무게(9.2 g)를 몰로 바꾼 뒤에는 끝까지 부피 단위로 계산하면 된다.