과산화나트륨이 물과 반응했을 때 나타나는 변화를 가장 올바르게 설명한 것은? 상세 페이지

과산화나트륨($Na_2O_2$)은 위험물안전관리법령상 제1류 위험물(산화성 고체) 중 무기과산화물, 특히 '알칼리금속의 과산화물'에 해당한다. 지정수량 50kg, 위험등급 Ⅰ이며, 자체가 가연물은 아니지만 물과 접촉하면 산소를 방출하고 심하게 발열하는 대표적인 금수성(禁水性) 물질이다.
[정답 해설 — 3번]
과산화나트륨이 물과 반응하면 다음과 같이 수산화나트륨과 산소가 생성된다.
$2Na_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4NaOH + O_2 \uparrow$
과산화물 이온($O_2^{2-}$)이 불안정하여 분해되면서 산소 기체($O_2$)를 내놓고, 나트륨은 강염기인 수산화나트륨($NaOH$)으로 남는다. 이 반응은 강한 발열을 동반하므로, '산소를 방출하면서 수산화나트륨이 된다'는 3번이 옳다.
[오답 정리]
1번: 과산화나트륨은 나트륨 금속과 반응 양상이 다르다. 나트륨 금속은 물과 $2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$ 로 수소를 발생시키지만, 과산화나트륨은 산화나트륨($Na_2O$)이나 수소($H_2$)가 아니라 산소($O_2$)를 방출한다. 따라서 '산화나트륨과 수소 가스 생성'은 틀리다.
2번: 과산화나트륨이 탄산나트륨($Na_2CO_3$)으로 바뀌는 것은 물이 아니라 이산화탄소와 반응할 때이다.
$2Na_2O_2 + 2CO_2 \rightarrow 2Na_2CO_3 + O_2$
물과의 반응 생성물은 수산화나트륨이므로, '물을 흡수해 탄산나트륨이 된다'는 반응 상대와 생성물이 모두 어긋나 틀리다.
4번: 과산화나트륨은 물에 서서히 녹아 안정한 수용액이 되는 물질이 아니라, 물과 격렬히 반응(발열·산소 방출)한다. 따라서 '안정한 과산화나트륨 수용액'은 성립하지 않는다. 법령상으로도 알칼리금속의 과산화물은 게시판·운반용기에 '물기엄금'을 표시하고, 물과 반응해 산소를 내며 발열하므로 주수소화가 금지되어 마른모래(건조사)·탄산수소염류 분말소화약제 등으로 소화한다. 즉 물과 안정하게 공존한다는 설명은 물질의 위험성과 정반대이므로 틀리다.