다음 중 가스의 성질을 바르게 나타낸 것은?
- 산소는 가연성이다.
- 일산화탄소는 불연성이다.
- 수소는 불연성이다.
- 산화에틸렌은 가연성이다.
정답과 해설 보기
정답 ④ · 문항은 여러 기체의 가연성 여부를 올바르게 분류하는지를 묻고 있다. 산소는 자체로 연소하는 물질이 아니라 연소를 돕는 산화제로 비가연성에 해당하고, 일산화탄소와 수소는 대표적인 가연성 연료이다.
산소는 가연성 물질이 아닌 연소 보조제이므로, 산화에틸렌이 유일한 가연성 가스이다.
개념 한 쪽
가스산업기사 조연성가스 — 산소의 연소 보조와 가스 성질
조연성가스는 스스로 타기보다 다른 물질의 연소를 돕는 성질로 이해한다. 산소는 가연성 물질이 아니라 연소 보조제이므로 가연성 가스와 구분한다. 메탄은 고온에서 수증기와 반응하여 일산화탄소와 수소를 생성하는 개질 반응을 일으킨다. 혼합가스의 비중은 평균 분자량을 공기 평균 분자량 29로 나누어 구한다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「조연성가스」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 가스 성질 분류를 판단한다 | 1 | 산소와 산화에틸렌의 가연성 및 연소 보조 성질을 가린다 |
| 메탄 개질 반응을 확인한다 | 1 | 메탄이 고온 수증기와 반응할 때 생성물을 가린다 |
| 혼합가스 비중을 계산한다 | 1 | 성분 몰수로 평균 분자량을 구해 공기 기준 비중을 계산한다 |
뜻
조연성가스는 자기 자신이 연료처럼 타는 가연성 가스와 다르게, 다른 물질의 연소를 돕는 쪽으로 성질을 구분한다. 산소는 가연성 물질이 아니라 연소 보조제이므로 비가연성 보조제 기체로 이해한다. 일산화탄소와 수소는 가연성 가스이고, 산화에틸렌도 가연성 가스로 분류한다.
이산화탄소는 불연성 가스이므로 가연성 가스 목록에 포함될 수 없다. 연소는 산소와 가연성 물질이 반응하는 화학 현상이고, 폭발은 급격한 압력 변화에 따른 파열 또는 팽창 현상을 의미한다. 질소, 아르곤, 헬륨 등은 불연성 가스의 예로 제시된다.
메탄은 천연가스의 주성분이고, 고온에서 수증기와 반응하면 일산화탄소와 수소를 만드는 개질 반응이 일어난다. 메탄의 폭발 한계는 공기 중 약 5~15% 사이이고, 60%는 연소할 산소가 부족하여 폭발 범위를 벗어난 농도이다. 메탄 자체는 연료성 가스에 해당한다.
혼합가스의 비중은 성분별 몰수와 분자량으로 평균 분자량을 구한 뒤 공기 평균 분자량 29로 나누어 계산한다. 파라핀계 탄화수소는 탄소 수가 증가하면 분자량이 커지고 폭발 하한계는 낮아지는 경향이 있다. 발열량은 증가하고 발화점은 낮아지며 연소 속도는 느려지는 경향이 있다.
예제
산소와 질소를 각각 10몰씩 넣고 메탄을 5몰 포함시킨 혼합가스의 총 몰수는 25몰이다. 평균 분자량은 (32×10+28×10+16×5)÷25=27.2이다. 비중은 27.2÷29≈0.94이다. 따라서 이 혼합가스의 비중은 약 0.94이다.
대표 기출 3문항
다음 메탄가스의 설명에 관한 내용 중 옳은 것은?
- 고온에서 수증기와 작용하면 반응하여 일산화탄소와 수소를 생성한다.
- 공기 중 메탄가스가 60% 정도 함유되어 있는 기체가 점화되면 폭발한다.
- 수분을 함유한 메탄은 금속을 급격히 부식시킨다.
- 메탄은 조연성 가스이기 때문에 다른 유기화합물을 연소시킬 때 사용한다.
정답과 해설 보기
정답 ① · 문항은 메탄의 성질 중 옳은 진술을 묻고 있다. 메탄은 고온에서 수증기와 반응하여 일산화탄소와 수소를 생성하는 증기개질 반응을 일으키므로 해당 설명이 옳다.
메탄은 고온에서 수증기와 반응하여 일산화탄소와 수소를 생성하는 개질 반응이 일어난다.
어떤 혼합가스가 산소 10몰, 질소 10몰, 메탄 5몰을 포함하고 있다. 이 혼합가스의 비중은 약 얼마인가?(단, 공기의 평균분자량은 29이다.)
- 0.94
- 0.88
- 1.07
- 1.00
정답과 해설 보기
정답 ① · 혼합가스의 평균 분자량은 각 성분의 분자량과 몰수를 곱하여 전체 몰수로 나누어 구합니다. 총 몰수는 25몰이며, 평균 분자량 = (10*32 + 10*28 + 5*16) / 25 = 27.2입니다.
평균 분자량 27.2를 공기 분자량 29로 나누면 비중은 약 0.94입니다.
자주 묻는 물음
- 산소의 성질을 가연성 가스와 구분한다.
- 산소는 자체적으로 가연하지 않는 비가연성 보조제 기체이므로 가연성 가스와 구분한다.
- 메탄의 고온 수증기 반응 생성물을 확인한다.
- 메탄은 고온에서 수증기와 반응하여 일산화탄소와 수소를 생성하는 개질 반응을 일으킨다.
- 혼합가스의 비중 계산 순서를 정리한다.
- 성분별 몰수와 분자량으로 평균 분자량을 구한 뒤 공기 평균 분자량 29로 나누어 비중을 구한다.
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