holychemistry [1038387] · MS 2021 (수정됨) · 쪽지

2021-03-04 18:44:38
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[화1] 양적관계를 위한 조언(5)

게시글 주소: https://orbi.kr/00036557707

안녕하세요 수능 화학 강사 김동준입니다


오늘은 다섯 번째로 네 번째 글에 있던 마지막 논리를 


조금 어려운 문제에 적용해보려고 합니다


네 번째 글 : [화1] 양적관계를 위한 조언 (4)

https://orbi.kr/00036507150



문제 먼저 보고 가실게요


18학년도 수능 화1 17번 문항입니다

그림입니다.<br />
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원본 그림의 이름: 18학년도 수능 화1 17번.png<br />
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원본 그림의 크기: 가로 743pixel, 세로 578pixel


일단 한계반응물을 유추해야 합니다


실험Ⅰ,Ⅱ에서 둘 다 A가 한계반응물인 경우,


둘 다 B가 한계반응물인 경우,


실험Ⅰ은 B, 실험Ⅱ는 A인 경우 까지 3가지 경우가 있겠죠


(실험Ⅰ에서 A가 한계반응물이라면 실험Ⅱ에서는

B가 증가한 상황이므로 B가 한계반응물일 수 없습니다)



둘 다 A가 한계반응물이라면 반응하는 양이 각각 같은데


실험Ⅱ에서 B가 더 많이 남기 때문에 


전체 몰수와 C의 몰수 비가 4로 같을 수 없습니다



둘 다 B인 경우 반응하는 양은 4:9이므로 생성물의 몰수도 


4:9로 같이 늘어나겠지만 소모되는 A의 몰수가 4:9로 


증가하므로 남은 A의 몰수가 실험Ⅱ에서 더 감소하고


이때도 전체 몰수와 C의 몰수비가 같을 수 없습니다



따라서 실험Ⅰ에서는 B, 실험Ⅱ에서는 A가 한계반응물이겠죠


실제로 화학반응식을 일일이 전개한 후 계산을 통해 


모순을 찾지 않고 생각만으로 결론 도출이 가능하면 


경우의 수를 나누는 방식도 괜찮은 방식입니다



다만 이 문제에서는 다른 방식도 생각해볼 수 있습니다


B가 들어가는 상황에서 완결 전이라면 B는 한계반응물로


바로 사라지고 A는 감소, C와 D는 증가합니다


반응의 진행에 따른   의 변화를 고려해보면 


C의 몰수 증가폭에 비해 전체 몰수의 증가폭이 작으므로


(A와 D의 계수가 같기 때문에 A 감소량과 D 증가량이 

상쇄되고 따라서 전체 몰수는 생성된 C만큼만 증가합니다

예를 들어 C가 1몰 생성되는 경우 전체몰수는 x+1몰 증가)


완결까지   는 감소하다가 완결 후엔 증가하는


그림을 그려볼 수 있겠습니다



완결에서 C와 D만 존재하고 이때 C가 1인 경우 D는 2이므로


반응 후    인데


실험Ⅰ과 Ⅱ는    이므로 


실험Ⅰ, Ⅱ는 각각 완결 전과 후임을 유추할 수 있습니다



이렇게 한계반응물 유추를 한 후 네 번째 글의 


마지막 논리를 적용시켜보면 다음 해석이 가능합니다



A:B가 x:4로 반응하면 반응 후 C:전체 몰수 비는 1:4이고


A:B가 x:9로 반응하면 반응 후 C:전체 몰수 비는 1:4이다



반대로,


실험Ⅰ에서 B가 한계 반응물이므로


반응 후 C : 전체 (A, C, D)가 1:4일 때 


반응 전 A:B는 x:4이고,



실험Ⅱ에서는 A가 한계 반응물이므로 


반응 후 C : 전체 (B, C, D)가 1:4일 때 


반응 전 A:B는 x:9 라는 해석도 가능해집니다



생성된 C를 1몰로 가정하면 계수에 의해 D는 2몰이고


남은 반응물은 1몰이 되므로 반응 후 모습이


실험Ⅰ에서는 A 1몰, C 1몰, D 2몰


실험Ⅱ에서는 B 1몰, C 1몰, D 2몰이겠죠


이 반응 후 모습을 기준으로 아래에서부터


거꾸로 반응식을 적어보면 다음과 같고


실험Ⅰ

 2A + bB    C    2D

반응전

  3      b 

반 응

 -2     -b        +1      +2

반응후

  1      0          1        2


실험Ⅱ

 2A + bB    C    2D

반응전

  2   (b+1) 

반 응

 -2    -b        +1       +2

반응후

  0     1          1         2


각각 반응 전 후 비율이 같으면 되므로 3:b = x:4,


2:(b+1) = x:9 이 되어 두 식을 풀면 b=2, x=6을


얻을 수 있겠습니다



결론 :


동일한 반응식이면 반응은 계수비에 따라 진행되므로


반응 전 몰수비가 정해지면 반응 후 몰수비가 정해지고


반응 후 몰수비가 정해지면 반응 전 몰수비도 정해진다



다음 글은 이번 글에서 살짝 등장했는데 반응의 진행에 따른


반응물과 생성물의 ‘변화’에 대해 다루어보려고 합니다


오늘도 긴 글 읽어주셔서 감사해요!

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