22학년도 6월 화학2 18번 풀이
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풀이
단조건에서 H, C, O의 원자량은 각각 1, 12, 16이므로 질량 반응 비는 4 : 16 : 11 : 9 입니다.
(가) 과정의 왼쪽 강철 용기 속에 메테인과 산소가 1 : 5의 질량 비로 존재하므로 질량 반응 비에 따라 메테인이 모두 소모되고 산소가 남아야 합니다. (참고로 불완전연소 때문에 메테인이 남을 수 없습니다.)
메테인이 모두 소모되면, 물이 9w/4g 생성됩니다. 단조건에서 기체는 물에 대한 용해와 물의 증기 압력을 무시하며, 반응 전 혼합 기체의 질량은 6wg이므로 반응이 완결된 후 혼합 기체의 질량은 6w-9w/4=15w/4g입니다.
실험 결과에서 (다) 과정 후 혼합 기체의 밀도는 3w/4g/L이고 혼합 기체의 질량은 15w/4g이므로 혼합 기체의 부피는 5L입니다. 단조건에서 물의 부피는 무시하므로 꼭지로 분리된 강철 용기 전체의 부피는 5L입니다. (즉 V=2)
반응 전후 산소는 5 중 4가 빠져 1이 됩니다. 산소의 상대적 개수를 5라고 하면, 메테인은 2가 됩니다. 메테인이 반응하는만큼 이산화 탄소가 생성되므로 반응 후 생성된 이산화탄소의 상대적 개수는 2입니다.
(가) 과정에서 혼합 기체의 압력과 부피의 곱은 3으로, 위의 상대적 개수 2+5=7에 해당합니다. 7이 3에 해당하므로, 2는 6/7에 해당합니다. 즉 반응이 완결된 후 이산화탄소의 압력과 부피의 곱은 6/7입니다.
위에서 전체 부피가 5L라고 했습니다. 이산화 탄소의 부피가 5L이므로 압력과 부피의 곱이 6/7이 되기 위해서는 부분 압력이 6/35atm이 되어야 합니다.
따라서 1번이 답입니다.
참고할 만한 기출
21학년도 6월 15번 - 질량 반응 비를 이용한 문제입니다. 화1 스타일? 이라고 생각할 수도 있는 질량 반응이 트렌드인듯. 단, 이 문제는 질량 반응 비, 분자량 비, 한계 반응물을 추론해야 했습니다.
19학년도 9월 19번 - 불균일 평형 문제입니다. 기체가 아닌 물질이 포함된 계에서 혼합 기체의 밀도를 물었다는 공통점이 있습니다. 단, 22학년도 6월 18번의 경우 반응식을 쉽게 작성한 후 혼합 기체의 질량을 알고 밀도 조건을 통해 부피를 구하는 논리인 반면 이 문제는 부피와 밀도를 통해 혼합 기체의 질량을 알고 반응량을 알아내야 합니다.
화2는 절대적 수치보다 상대적 비율을 알아야 편한 경우가 많은 것 같아용
비율 생각만 빠릿하면 개꿀과목
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