칼륨 비료에 속하는 것은?
- 유안
- 요소
- 볏집재
- 초안
정답과 해설 보기
정답 ③ · 보기의 비료들을 성분에 따라 분류하면 다음과 같습니다. 1) 유안(황산암모늄)과 2) 요소는 대표적인 질소질 비료입니다.
칼륨 비료는 식물 성장에 필요한 칼륨(K) 성분을 주성분으로 하는 비료로, 볏집재는 대표적인 천연 칼륨 비료이다.
개념 한 쪽
화공기사 비료 — N·P·K 분류과 제조·표시 기준
비료는 식물이 필요로 하는 주요 영양소인 질소(N), 인산(P), 칼리(K)을 공급하는 물질로, 성분에 따라 질소질·인산질·칼리질로 분류한다. 인산 성분은 산업 관례에 따라 P2O5로 표시하고, 인광석을 처리하는 방법에 따라 소성인비나 중과인산석회 같은 제품을 얻는다. 질소 비료는 주로 질산 이온 형태로 식물에 흡수된다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「비료」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 칼륨 비료 판별 | 1 | 선택지에서 칼륨 공급원인 천연 칼리질을 가려내기 |
| 카바이드 함량 계산 | 1 | 발생한 아세틸렌 부피로 카바이드 질량비와 wt% 계산하기 |
| 인 함량 표기 기준 | 1 | 인산비료의 인 함량 표시 기준을 확인하기 |
뜻
비료는 주성분 영양소에 따라 질소질비료, 인산질비료, 칼리질비료로 분류한다. 질소질비료는 잎과 줄기 생장을 돕는 질소를 공급하며, 요소·질산암모늄·석회질소 등이 해당한다. 인산질비료는 뿌리와 개화·결실을 돕는 인을 공급하며, 산업에서는 인 함량을 P2O5 기준으로 표기한다. 칼리질비료는 칼륨을 공급하여 병해 저항성과 줄기 강도를 높이는 역할을 한다.
인산비료의 인 함량 표시는 역사적 관례에 따라 P2O5로 환산하여 나타낸다. 이는 분석 관습에서 비롯된 표준 표기법이며, 비료의 등급이나 포장 사양에서 P2O5 기준 수치로 기재하는 것이 일반적이다. 따라서 비료의 N-P-K 표기에서 P는 P2O5를 의미한다고 이해한다.
인광석을 가공하는 방식으로 여러 종류의 인산비료를 만든다. 인광석에 인산을 작용시키면 수용성 인산분이 높은 중과인산석회를 얻을 수 있고, 반대로 인광석을 고온에서 소성하면 불소 성분이 줄어들고 아파타이트 결정이 파괴되어 소성인비가 형성된다고 이해한다. 소성인비는 가열 소성 공정으로 제조되는 유형임을 기억한다.
질소비료의 토양 내 거동과 식물 흡수 형태를 이해해야 한다. 식물은 토양의 무기질 형태로 질소를 흡수하며, 주로 질산 이온(NO3-) 형태로 흡수한다. 암모늄 이온(NH4+)도 흡수되지만, 대표적인 흡수 형태는 질산 이온임을 인정한다.
천연 유래의 칼륨 비료도 존재한다. 예컨대 볏집재는 볏짚을 태운 재로서 식물성 잔류물 가운데 칼륨 성분이 풍부한 천연 칼륨 비료에 해당한다. 산업적 칼리 비료와 대비하여 천연 칼리 공급원임을 구분한다.
예제
석회질소 제조 과정과 관련된 계산 문제 해결 흐름을 보인다. 문제에서 20℃, 760 mmHg 조건에서 200 L의 아세틸렌(C2H2)이 발생했다고 하면 이상기체 상태방정식 PV=nRT로 몰수를 구한다. n = PV/RT = (1 atm × 200 L) / (0.0821 L·atm·mol⁻¹·K⁻¹ × 293 K) ≈ 8.32 mol이다.
반응식 CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2에 따라 CaC2 1몰이 C2H2 1몰을 생성하므로 카바이드 몰수는 8.32 mol이다. CaC2의 분자량은 64 g/mol이므로 질량은 8.32 × 64 ≈ 532.5 g이다. 전체 비료 1 kg(1000 g) 대비 질량백분율은 (532.5 / 1000) × 100 ≈ 53.2%로 계산한다. 요약 흐름은 기체 부피→몰수→화학량론→질량→백분율이다.
비료의 인 성분 표시에 관한 실전적 판단 문제는 P2O5 표기 관례를 확인하면 해결할 수 있다. 또한 인광석의 가공 방식(산 처리 vs 가열 소성)을 묻는 문제는 '인산 작용→중과인산석회(수용성)', '가열 소성→소성인비'라는 키워드로 구별한다.
대표 기출 3문항
석회질소 비료 제조 시 반응되고 남은 카바이드는 수분과 반응하여 아세틸렌 가스를 생성한다. 1kg 석회질소 비료에서 아세틸렌 가스가 200L 발생하였을 때, 비료 중 카바이드의 함량(wt%)은? (단, Ca의 원자량은 40amu이고, 아세틸렌 가스의 부피 측정은 20℃, 760 mmHg에서 진행하였다.)
- 53.2%
- 63.5%
- 78.8%
- 83.9%
정답과 해설 보기
정답 ① · 발생한 아세틸렌 가스의 부피로부터 비료 중 카바이드 함량을 계산하는 문제이다. 먼저 이상기체 상태방정식으로 아세틸렌의 몰수를 구하면 n = PV/RT = (1 × 200)/(0.0821 × 293) ≈ 8.32 mol이다.
이상기체 상태방정식으로 아세틸렌 몰수를 구한 후, 화학량론적 비례식으로 카바이드 질량을 계산하여 질량백분율을 구한다.
인산비료에서 인 함량을 나타낼 때 그 기준은 통상 어느 것에 의하는가?
- P
- P2O3
- P2O5
- PO4
정답과 해설 보기
정답 ③ · 문항은 인산비료에서 인의 함량 표기 기준을 묻는다. 비료 산업에서는 역사적 관례로 인의 함량을 산화인(V)인 P2O5로 표시하는 것이 표준이다.
인산비료의 인(P) 함량은 역사적 관례에 따라 산화인(V)인 P2O5의 함량으로 표시한다.
자주 묻는 물음
- 비료의 3요소는 무엇인가?
- 비료의 3요소는 질소(N), 인산(P2O5), 칼리(K2O)로 표기하며 인과 칼리는 산화물 형태(P2O5, K2O)로 관례적으로 표시한다.
- 인산비료의 인 함량은 어떤 기준으로 표시하나?
- 인산비료의 인 함량은 역사적 관례와 산업 표준에 따라 산화인(V)인 P2O5의 함량으로 나타낸다.
- 인광석을 가열 처리하면 어떤 비료가 되는가?
- 소성인비는 인광석을 고온으로 소성해 불소 성분을 날려 보내고 아파타이트 결정을 무너뜨려 얻는 비료다.
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