2020 소방간부 화학개론 (21번 ~ 25번)

21. 수소 연료 전지에서 일어나는 반응이다.

TK, P기압에서 H2(g) 10VL가 소모되었을 때, 전체 반응에서 생성되는 H2O(l)의 질량(g)은? (단, TK, P기압에서 수소(H2) 기체 1몰의 부피는 VL 이고, H2O의 분자량은 18 g /mol이다.)

답: 180g

 

풀이:

2H2   + 4OH- -> 4H2O + 4e- 

O2 + 2H2O + 4e- -> 4OH- 

=> 2H2 + O2 -> 2H2O     

     10몰             10몰

 

1몰: x몰 = VL : 10VL -> x몰 = 10몰

 

몰 = 질량 / 분자량 

 

질량 = 몰 x 분자량 = 10mol x 18g/mol = 180g 

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22. 탄소(C)를 포함한 4가지 물질의 분자식이다.

4가지 물질에 포함된 탄소(C)의 산화수를 모두 더한 값은?

답: 0  

 

풀이: 

CO2 의 C의 산화수 = +4 

HCN의 C의 산화수 = +2

CH4의 C의 산화수 = -4 

CH3Cl의 C의 산화수 = -2 

 

< HCN의 산화수 >

- HCN 에선 C이 H와 단일결합 N삼중결합을 하고 있다.

- 전기음성도가 강한 질소가 탄소의 전자 3개를 끌어당겨 질소의 산화수는 -3이다

- 탄소는 수소의 전자 1개를 끌어당겨 수소의 산화수는 +1이다.

- HCN의 산화수 총합은 0이므로 탄소의 탄화수는 +2이다

 

< 산화수 >

- 전기음성도에 의해 전자를 끌어당기는 수만큼 -1 x n 

- 전기음성도에 의해 전자를 뺏기는 수만큼 +1 x n

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23. 다음 열화학 반응식에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, C, O의 원자량은 각각 12, 16이고, ∆H°는 25 ℃ 에서의 표준 반응열이다.)

① 이 반응은 흡열 반응이다.

② 생성물보다 반응물이 더 안정하다.

③ CO(g)의 표준 연소열은 －566 kJ /mol이다.

④ CO2(g)의 표준 생성열은 －283 kJ /mol이다.

⑤ CO2(g) 7 g이 연소할 때는 70.75 kJ의 열이 방출된다

 

답: 5번 

 

풀이 

ΔH˚ > 0 흡열반응 , ΔH˚ < 0 발열반응 

ΔS˚ < 0  

ΔG˚ = ΔH˚ - TΔS˚ < 0 

 

① 이 반응은 발열 반응이다.

② 생성물보다 반응물이 덜 안정하다.

③ CO(g)의 표준 연소열은 -283 kJ /mol이다.

④ CO2(g)의 표준 생성열은  C(s) + O2(g) -> CO2(g) 때 발생되는 열이다 

⑤ CO2(g) 7 g이 연소할 때는 70.75 kJ의 열이 방출된다

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24. 금속 X와 Y의 단위 세포에 대한 자료이다.

빈칸에 들어갈 내용으로 옳은 것은?

답: ㄱ : 4 , ㄴ: 체심

풀이

(가) 면심입방구조 (나) 체심입방구조 

< 고체결정구조 >

1. 단순입방구조 

- 쌓임형태 : a - a - a - a

- 배위수 = 6 

- 단위세포당 입자수 = 1 

- 공간점유율 = 52% 

 

2. 체심입방구조 

- 쌓임형태 : a - b - a - b

- 배위수 = 8 

- 단위세포당 입자수 = 2 

- 공간점유율 = 68% 

 

3. 면심입방구조 

- 쌓임형태 : a - b - c - a - b - c

- 배위수 = 12 

- 단위세포당 입자수 = 4 

- 공간점유율 = 74% 

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25. 그림은 콕으로 연결한 두 플라스크에 각각 질소 (N2) 기체와 산소(O2) 기체를 넣은 것이다. 일정한 온도에서 콕을 열고 평형에 도달하였을 때, 전체 압력 (atm)은? (단, N2와 O2는 이상기체이고, 서로 반응하지 않는다.)

답: 4/3 

 

풀이 

PV = nRT

n = PV/RT

 

N2의 몰수 = 4/RT , O2의 몰수 =  4/RT 

 

콕을 열었을때 총 부피 6L, 기체의 몰수 8/RT  

 

P = n/V RT ∝ 8/RT ÷ 6 = 4/3