[위험물 기능장] 제3류 위험물 관련문제 (2)

[위험물 기능장] 제3류 위험물 관련문제 (2)

제3류 위험물의 일반적 특성, 지정수량 및 위험등급 등은 이전 발행글(아래 링크)을 참고하여 주십시오.

2023.03.03 - [HSE/위험물 복습] - [위험물 기능장] 제3류 위험물 관련문제 (1)

[위험물 기능장] 제3류 위험물 관련문제 (1)

 

문제 4. 다음 위험물이 물과 반응할 때 반응식을 쓰고 공통으로 생성되는 물질을 쓰시오.

① 칼슘

② 수소화칼슘

③ 인화칼슘

④ 탄화칼슘

 

풀이 및 답

우선 ① 칼슘, ② 수소화칼슘, ③ 인화칼슘, ④탄화칼슘과 물이 반응할 경우 공통적으로 수산화칼슘[Ca(OH)₂]이 생성되는 것을 기억해 둡니다.

 

① 칼슘(Ca)은 주기율표상 2족 알칼리토금속에 속합니다. 물과 반응하며 리튬, 나트륨, 칼륨과 같은 1족 알칼리 금속과 물과의 반응처럼 격렬하지는 않지만 역시나 물과 반응하여 수소(H₂)를 생성합니다.

 

반응식: Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂ (수소)

 

② 수소화칼슘 (Ca₂H₂)

반응식: Ca₂H₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + 2H₂

 

③ 인화칼슘 (Ca₃P₂)

반응식: Ca₃P₂ + 6H₂O → 3Ca(OH)₂ + 2PH₃(포스핀)

※ 한글로 답을 작성할 때 포스핀(PH₃)과 포스겐(COCl₂)을 헷갈리지 않게 조심하세요.

 

④ 탄화칼슘 (CaC₂)

반응식: CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂(아세틸렌)

※ 반응생성물질(아세틸렌)의 위험도를 구하는 문제가 나올 수 있으니 연소범위(2.5% ~ 81%)까지 기억해 두시는 게 좋습니다.

 

 

문제 5. 수소화나트륨이 물과 반응할 때의 화학반응식을 쓰고 이때 발생된 가스의 위험도를 구하시오.

 

풀이 및 답

 수소화나트륨(NaH)은 제3류 위험물 중 품명이 금속의 수소화물로서 지정수량은 300kg, 위험등급 III 입니다. 수소화칼슘(Ca₂H₂)과 마찬가지로 물과 반응 시 수소(H₂)를 생성합니다.

 

답 ① 반응식: NaH + H₂O → NaOH + H₂↑

 

수소(H₂)의 연소범위는 4.0% ~75% 정도로 위험도 구하는 식에 따라

 

위험도 H = (UFL - LFL)/LFL   [UFL: 연소상한값(%), LFL:연소하한값(%)]

답 ② 위험도: H = (75 - 4)/4 = 17.75

 

 

문제 6. 제3류 위험물인 탄화리튬이 물과 반응하여 생성되는 가연성증기의 연소반응식을 쓰시오.

 

풀이 및 답

탄화리튬(Li₂C₂)은 탄화칼슘(CaC₂)과 마찬가지로 물과 반응하면 아세틸렌(C₂H₂)을 발생시킵니다. 아세틸렌(C₂H₂)은 연소범위 2.5% ~ 81%의 가스로 다른 탄화수소 계열의 물질과 마찬가지로 연소하여 이산화탄소(CO₂)와 수증기(H₂O)를 생성합니다.

 

1) 탄화리튬(Li₂C₂)과 물(H₂O)의 반응식

  Li₂C₂ + 2H₂O → 2LiOH + C₂H₂↑ (아세틸렌)

 

2) 아세틸렌(C₂H₂)의 연소반응식

  2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O

 

 

문제 7. 트리에틸알루미늄이 다음 각 물질과 반응할 때 반응식 및 생성되는 가연성 가스의 위험도를 쓰시오.

① 공기와의 반응

② 물과 반응

③ 염산과 반응

④ 에탄올과 반응

⑤ 생성 가연성 가스의 위험도

 

풀이 및 답

트리에틸알루미늄[(C₂H₅)₃Al]은 제3류 위험물 중 알킬알루미늄에 속합니다. 지정수량 10 kg, 위험등급 I의 액체상 물질이며 자연발화성 & 금수성 물질입니다.

 

① 공기와 반응

  2(C₂H₅)₃Al + 21O₂ → Al₂O₃ + 15H₂O + 12CO₂

 

② 물과 반응

  (C₂H₅)₃Al + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3C₂H₆

 

③ 염산과 반응

  (C₂H₅)₃Al + 3HCl → AlCl₃ + 3C₂H₆

 

④ 에탄올과 반응

  (C₂H₅)₃Al + 3C₂H₅OH → Al(C₂H₅O)₃ + 3C₂H₆

 

⑤ 생성 가연성 가스의 위험도

  물, 염산, 에탄올과의 반응에서 생성된 가연성 가스는 에탄(C₂H₆)입니다.

에탄의 연소범위는 3% ~ 12.4%이며, 따라서 위험도는

위험도 = (12.4 - 3)/3 = 3.133

 

※ 같은 제3류 위험물 알킬알루미늄 품명의 트리메틸알루미늄 [(CH₃)₃Al] 도 트리에틸알루미늄 [(C₂H₅)₃Al]과 마찬가지로 공기, 물, 염산 등과 반응하게 됩니다. 단 발생하는 가연성 가스는 에탄(C₂H₆)이 아닌 메탄(CH₄)이 발생하게 되며 그 외 생성물은 산화알루미늄(Al₂O₃), 수산화알루미늄(Al(OH)₃), 염화알루미늄(AlCl₃)으로 동일합니다.