[화1] 양적관계를 위한 조언(4)
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안녕하세요 수능 화학 강사 김동준입니다
재정반 개강 시즌이다보니 정신이 없네요 @_@
여러분들은 새로운 환경에 잘 적응하고 계시는지..
오늘은 네 번째로 화학 반응식에서
비례식을 이용하는 방법에 대해 생각해보려고 합니다
화1에서 비례식은 계산과정을 효율적으로 만들어 줄 수 있는
좋은 도구이므로 잘 정리해두시면 좋습니다
일단 간단한 문제 하나를 보면서 시작해보겠습니다
20학년도 3월 학평 화1 17번 문항입니다
표에서 실린더 (가)를 보면 반응 전 반응물인 A, B가 있고
반응 후 반응물 B와 생성물 C가 있으므로 A는 한계반응물로
사라졌다 라는 것을 유추할 수 있고 A와 C의 계수가 같으므로
없어지는 A와 생성되는 C의 몰수가 같음도 알 수 있겠습니다
반응 전 A와 B의 몰수비가 1 : 1이므로 일반화시켜서
A와 B가 n몰씩 있다고 가정하고 화학 반응식을 적어보면,
(가) | aA |
반응전 | n n |
반 응 | -n - |
반응후 | 0 n- |
bB 
aC
n +n
n n반응 후 B와 C의 몰수비가 1 : 2이므로 n-
n : n = 1 : 2이고
a, b는 계수(간단한 정수)이므로 a=2, b=1을 얻을 수 있습니다
물론 이건 어디까지나 매우 정석적인 풀이법이고
다음과 같이 A와 B의 몰수비를 1몰(상댓값)로
쓰면 굳이 n이라는 미지수를 도입할 필요가 없어집니다
(가) | aA |
반응전 | 1 1 |
반 응 | -1 -? +1 |
반응후 | 0 ? 1 |
bB 
aC?를 
라고 쓰고 싶어질 수도 있는데 비워두셔도 괜찮습니다
반응 후 B : C = 1 : 2이므로 B는 자연스럽게
0.5가 되어 물음표 자리에 0.5를 쓰면 완성이고
화학 반응식을 3줄 썼을 때 가운데(반응) 줄은 계수비와
같아야 하기 때문에 a:b:a = 1:0.5:1 = 2:1:2가 됩니다
반응 후를 기준으로 거꾸로 올라가는 방식도 있는데
반응 후 B와 C가 1 : 2로 있으므로 B와 C를 상댓값으로
1몰, 2몰이라고 잡아서 아래에서부터 반응식을 완성시켜보면
(가) | aA |
반응전 | 2 |
반 응 | -2 +2 |
반응후 | 0 1 2 |
bB 
aC위와 같이 쓸 수 있고 반응전 A:B = 1:1이므로
반응 전 B도 A와 같은 2몰이 되어 반응하는 B는 1몰이
되어야 함을 알 수 있고 계수비 2:1:2도 얻을 수 있습니다
빈칸을 완성하면 다음과 같겠죠
(가) | aA |
반응전 | 2 2 |
반 응 | -2 -1 +2 |
반응후 | 0 1 2 |
bB 
aC똑같은 논리를 실린더 (나)의 질량관계에 적용시켜보면,
(나) | aA |
반응전 |
|
반 응 | +11 |
반응후 | 0 3 11 |
bB 
aC반응 전 질량비가 1:1이므로 질량보존법칙에 의해
반응 전 A와 B의 질량 상댓값은 각 7이 됩니다
반응식을 완성하면 질량비 7:4:11을 얻을 수 있고
(나) | aA |
반응전 | 7 7 |
반 응 | -7 -4 +11 |
반응후 | 0 3 11 |
bB 
aC기본식인 
를 이용하여 분자량 비를 구하면
A:B:C = 7:8:11이 나오는 것을 알 수 있습니다
간단한 문제를 이용해서 화학 반응식을 보는 기본적인
몇가지 관점을 살펴봤는데 반응식을 보는 관점을 다양하게
연습해보고 특히 반응식을 아래에서부터 올라가면서 쓰는 연습,
되도록 미지수를 늘리지 않는 연습을 해보는걸 추천드립니다
마지막으로 이 문제에서 살펴보고 싶은 것은
숫자를 바꿔도 비율만 일정하다면
반응식의 전체적인 모습은 바뀌지 않는다는 점입니다
예를 들어 실린더 (가)에서 반응 전 A, B의 몰수비가 1:1이므로
둘 다 1몰로 설정하거나 둘 다 2몰 또는 둘 다 5몰로 설정해도
반응 전 A와 B의 몰수비가 1:1이기만 하면
반응 후의 모습은 B와 C가 1:2로 나오겠죠
거꾸로 반응 후 B와 C의 비율이 1:2 이기만 하면
B 1몰, C 2몰이든 B 4.5몰, C 9몰이든
반응 전 A와 B의 몰수비는 1:1이 나오게 됩니다
같은 논리가 질량비에도 그대로 적용되는 것을
실린더 (나)를 통해 확인할 수 있습니다
질량비 숫자를 아무리 바꿔도,
반응 전 A:B=1:1만 유지한다면 반응 후는 B:C=3:11이 나오고
반응 후 B:C=3:11만 유지한다면 반응 전 A:B=1:1이 나오죠
결론적으로 반응 전 몰수비로 반응 후 몰수비를 유추할 수 있고
반응 후 몰수비로 반응 전 몰수비를 유추해볼 수 있겠습니다
다음 글은 위에서 살펴본 마지막 논리를
조금 어려운 문제에 적용해보려고 합니다
오늘도 읽어주셔서 감사합니다~!
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과탐 뭐 할지 해매다가 결국 다시 화학으로 왔습니다 ㅎㅎ 글 참고할게요
화1이 개정되면서 양도 좀 줄고 쉬워지고 있는 경향이라 괜찮지 않을까 합니다 ^^ (화학강사임을 감안해주세요 ㅎㅎ)
holy~