2021 소방간부 화학개론 (6번~10번)

6. 용융된 MgCl2로부터 Mg와 Cl2를 생산하기 위해 10 A의 전류를 9650초 동안 흘려 전기분해했다. 산화 전극에서 얻어지는 물질과 이론적 수득량으로 옳은 것은? (단, 패러데이 상수 F 는 96500 C･(mol e－)－1으로 한다.)

① Mg 0.5 mol

② Mg 1 mol

③ Mg 1.5 mol

④ Cl2 0.5 mol

⑤ Cl2 1 mol

 

답: 

풀이:  

MgCl2 -> Mg2+ + 2Cl-

환원전극 : Mg2+ + 2e- -> Mg 

산화전극: 2Cl- -> Cl2 + 2e- 

 

MgCl2 -> Mg + Cl2 

 

Q = It = 10 x 9650 = n x 96500 

n = 1mol = Mg의 몰수 + Cl2의 몰수

Mg의 몰수 = Cl2의 몰수 = 0.5mol

 

< 패러데이의 법칙 = 전하량보존법칙 >

Q = It = nF

F = 96500 C･(mol e－)－1

---

7. 오존(O3)은 [그림]과 같은 공명 구조를 갖는다

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

 

<보 기>

ㄱ. 비극성이다.

ㄴ. 결합한 두 O 원자의 핵 간 거리는 모두 같다.

ㄷ. 중심 원자의 형식전하는 0이다.

 

답:  ㄴ

 

풀이

ㄱ. 극성이다.

ㄴ. 결합한 두 O 원자의 핵 간 거리는 1.5중결합으로 모두 같다.

ㄷ. 중심 원자의 형식전하는 +1 이다.

 

< 오존의 공명구조 >

---

8. [표]는 20 ℃, 1 atm에서 두 가지 수용액 A, B의 제조방법을 나타낸 것이다.

수용액 A와 B를 혼합하여 농도를 1몰랄농도로 만들려고 할 때, 더 넣어야 할 물질과 그 질량으로 옳은 것은? (단, X의 분자량은 60이고, 수용액 B의 밀도는 1.1 g･mL－1이다.)

 

답: X, 5g

 

풀이: 

1m = 용질1mol/용매1kg 

수용액A :  X = 5g / 60g/mol = 1/12 mol

수용액B:  X = 20g / 60g/mol = 1/3mol

수용액에서 용매 = (200mL X 1.1 g･mL－1 )-20g = 200g

 

수용액 A+B =  (1/12 + 1/3)mol + x의 몰수/ 0.3g+0.2g 

용매가 용질의 몰수보다 더 크므로 용질을 더 첨가해야한다 

X = 5g / 60g/mol = 1/12 을 첨가시 몰랄농도 = 1m 성립 

---

9. 27 ℃, 1 atm에서 용질 X 25 g을 물에 녹여 수용액 500 mL를 만든 후 삼투압을 측정하였더니 0.025 atm 이었다. X의 분자량을 구하면? (단, X는 비휘발성, 비전해질이고, 기체상수 R는 0.08 atm･L･mol－1･K－1 으로 한다.)

 

답: 48000

 

풀이 

삼투압: π = CRT = (25g/M / 0.5L) x (0.08 atm･L･mol－1･K－1) x (273 + 27)K = 0.025atm

25 / M = 0.025 x 0.5 / 300 x (0.08 atm･L･mol－1･K－1)

M = 300 x (0.08 atm･L･mol－1･K－1) X 25  / 0.025 x 0.5 = 48000

---

10. 40 ℃의 닫힌 용기에 같은 몰수의 A와 B로 구성된 액체 혼합물이 증기와 평형을 이룰 때 A 증기의 몰분율을 구하면? (단, 혼합물은 라울(Raoult)의 법칙을 따르는 이상용액이고, 40 ℃에서 순수한 A와 B의 증기압은 각각 100 mmHg와 40 mmHg이다.)

답:  5/7 

 

풀이 

 

P = P˚a x A의 몰분율 + Pb x B의 몰분율= 100 x 1/2 + 40 X 1/2 = 70 

Pa = P˚a x A의 몰분율 = 50 

A 증기의 몰분율 = 50 / 70 = 5/7