TNT가 폭발·분해할 때 생성되는 가스에 해당하지 않는 것은? 상세 페이지

TNT(트리니트로톨루엔)의 화학식은 $C_6H_2(NO_2)_3CH_3$, 즉 $C_7H_5N_3O_6$이다. 분자를 이루는 원소는 탄소(C)·수소(H)·질소(N)·산소(O) 네 가지뿐이며, 황(S)은 전혀 들어 있지 않다.
TNT는 위험물안전관리법령상 제5류 위험물(자기반응성물질) 중 니트로화합물로, 분자 안에 연소·폭발에 필요한 산소를 스스로 가지고 있어 외부 산소 공급 없이도 급격히 분해·폭발한다. 대표적인 분해반응식은 다음과 같다.
$2C_7H_5N_3O_6 \rightarrow 12CO + 5H_2 + 3N_2 + 2C$
원소별 균형 확인
C: $2 \times 7 = 14 = 12 + 2$ (CO 속 12 + 그을음 탄소 2)
H: $2 \times 5 = 10 = 5 \times 2$
N: $2 \times 3 = 6 = 3 \times 2$
O: $2 \times 6 = 12 = 12$ (CO 속 12)
즉 폭발·분해 시 주로 생성되는 기체는 일산화탄소($CO$)·질소($N_2$)·수소($H_2$)이며, 여기에 탄소 그을음과 소량의 $CO_2$, $H_2O$ 등이 함께 나온다.
① $CO$(일산화탄소): 분자 속 탄소와 산소가 결합해 생성된다. 산소가 부족한 자기분해 조건에서는 $CO_2$보다 $CO$가 우세하게 발생한다. → 생성됨(오답)
② $N_2$(질소): 니트로기($-NO_2$) 3개가 가진 질소가 서로 결합해 안정한 질소 기체로 방출된다. → 생성됨(오답)
③ $SO_2$(이산화황): 황(S)이 있어야 생길 수 있는 기체인데, TNT 분자에는 황 원소가 애초에 존재하지 않는다. 따라서 어떤 분해 경로로도 생성될 수 없다. → 생성 불가(정답)
④ $H_2$(수소): 메틸기($-CH_3$)와 방향족 고리의 수소가 결합해 수소 기체로 방출된다. → 생성됨(오답)
따라서 TNT의 폭발·분해 시 생성 가스에 해당하지 않는 것은 ③ $SO_2$이다.