2021 소방간부 화학개론 (21번 ~ 25번)

21. [그림]은 탄소로만 구성된 물질의 구조를 모형으로 나타낸 것이다

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

① (가)는 풀러렌이다.

② (가)의 탄소 층 사이의 인력은 C－C 결합보다 강하다.

③ (나)는 층상구조로 연필심에 사용된다.

④ (다)는 전류가 흐르지 않는 물질이다.

⑤ (가), (나), (다) 모두 한 개의 탄소는 다른 탄소 원자 3개와 시그마 결합을 형성한다.

 

답: 5번

 

풀이 

① (가)는 흑연이고 (나)가 풀러렌이다. (다)는 탄소나노튜브이다 

② (가)의 탄소 층 사이의 인력은 C－C 결합보다 약하다. 그렇기 때문에 충격을 가하면 잘 떨어진다.

③ (가)는 층상구조로 연필심에 사용된다.

④ (다)는 전류가 잘 흐르는 전도성 물질이다.

 

< 탄소의 동소체 >

백봉용 화학 블로그 

1. 무정형탄소

- 결정성 구조를 갖지 않은 탄소

- 탄소원자들은 작은 범위 내에서 흑연과 거의 같은 규칙적인 배열을 하지만 넓은 범위에서는 규칙적인 배열을 하고 있지 않다

- 숯, 검댕, 활성탄 등 

 

2. 다이아몬드

- 정사면제

- 중심에 있는 탄소 원자가 정사면체의 꼭짓점에 있는 다른 탄소 원자 4개와 결합하고 있는 입체적 그물구조

- 매우 단단하고 전기전도성이 없다 

 

3. 흑연

- 탄소 원자 1개가 다른 탄소원자 3개와 결합하여 정육각형 모양이 반복되어 있는 판을 이루고 판이 쌓여 정육각형모양의 층상구조를 가진다

- 평면에 있는 탄소원자들은 강한 결합을 하고 있지만 평-평 사이의 인력은 약한 편이어서 힘을 가하면 탄소 층들은 잘 떨어진다 

- 전기전도성이 있다 

- 코크스나 무연탄을 전기 가마에서 2200 ~ 3000도로 가열하여 제조한다 

- 윤활제나 건전지의 전극으로 이용된다

- 열이나 화학약품에 강하여 전극 도가니 등에 이용된다 

 

4. 플러렌

- 탄소원자 60개가 육각형과 오각형 모양으로 결합한 축구공 모양의 분자

- 탄소원자 1개는 다른 탄소원자 3개와 결합하고 있다

- 밀도가 작다 

 

5. 탄소나노튜브

- 탄소워자 1개가 다른 탄소원자 3개와 결합하여 정육각형 모양이 반복되어 있는 얇은 탄소층이 나선형으로 감겨있는 구조의 물결이다

- 강도가 매우 높고 전기와 열전도성이 매우 크다 

---

22. 반응 A → B는 2차 반응이다. A의 초기농도가 0.100 M 일 때 초기반응 속도는 0.010 M･s－1이다. 동일한 반응 조건에서 A의 초기농도가 0.500 M일 때 초기반응 속도 (M･s－1)를 구하면?

 

답: 0.25 

 

풀이 

 

v = k[A]^2

 

0.010 M･s－1 = k x (0.1)^2 - > k = 1 

v = 1 x (0.5)^2 = 0.25 

 

---

23. 다음 열화학 반응식을 이용하여 메테인(CH4) 2 g이 연소할 때 발생하는 열량(kJ)의 절댓값을 구하면? (단, H, C, O의 원자량은 각각 1, 12, 16으로 한다.)

답: 110kJ/mol

 

풀이 

880 kJ/mol x 2g/16g/mol = 110kJ/mol

---

24. 다음은 20 ℃, 1 atm에서 산 수용액 HA에 대한 자료이다.

20 ℃, 1 atm에서 HA수용액 V mL를 취해 증류수로 묽혀 수용액의 부피를 500 mL로 만들었다. 이때 몰농도를 구하면?

 

답: cdV / 50x 

 

풀이 

몰농도 = 용질의 몰수 / 용액 1L 

 

V mL x d(g/mL-1) x c/100 = Vdc/100 g 

Vdc/100 g / x = Vdc / 100x mol  

 

몰농도 = ( Vdc / 100x ) mol / 0.5L = Vdc/50x

---

25. 화합물 (가), (나), (다) 중 카이랄(chiral)성인 것만을 있는 대로 고른 것은? (단, N N은 에틸렌다이아민 이다.)

답: 가, 나

 

풀이

카이랄성: cis , cis, cis 결합 -> (가) , (나) 

(다)는 카이랄 탄소가 2개가 존재한다 -> 대칭성이 있기 때문에 카이랄성은 존재하지 않는다