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Rinoa12 [948965] · MS 2020 (수정됨) · 쪽지

2021-06-07 03:46:18
조회수 1,671

2020 화학2 peet 25번 VS 2016 수능16번 화2

게시글 주소: https://orbi.kr/00037919090



솔직히 이런 문제 보면, 두려움이 앞서고 무섭다. 문제가 나를 잡아 먹을거 같고, 두려움에 직면한다. 다음날 지나면 까먹는 고통에 몸부림친다. 일단은 차근차근 정리해보자. 두 문제 그림이 너무 비슷하게 생겨서그냥 나름 비교해보고 싶었다. 


피트 문제를 보면, 콕 a를 열고, 기체A와 기체 B가 반응하여, 

완결 하면,,B는 모두 소모가 되고, C의 몰분율은 2/5가 나온다.


일단 처음에 나는 좀 이문제 보고 겁도 나고 무서웠다. 그냥 그림을 보니깐, A , He, B, He 이 ㄱ,ㄴ,ㄷ,ㄹ 의 공간에 차지하고 있다. 


그리고, ㄹ의 공간에 He의 압력과 부피 두가지 정보를 주고 있고,


온도가 일정하다고 문지조건에서 주어지고 있어서, PV=n 으로 보고 6mol 을 일단 He 기체에 대해서 잡았다. 


잡고보니. ㄷ 공간에서, 같은 공간을 반대쪽에서 차지하고 있고, 같은 공간을 서로 6L씩 차지하고 있어서, 압력평형을 이루는 상태로 보고, 같은 1atm에 B의 몰수는 6mol 이라고 생각했다. 휴. 진자. 이것도 힘들었어. 


그리고, a 콕을 여니깐, ㄱ 과 ㄷ 공간이 합쳐지면서, 그때부터 머리가 아파지기 시작한다. 이때,,C의 몰분율을 보니 2/5라고 나와 있고, 


이거를 한번 힌트로 잡아서 어떻게 한번 풀어봐야 겠다고 스스로 다짐 했다. 


그런 다음에, 화학반응식을 일딴 쓰고, B는 6mol 로 잡고, 

A의 경우는 몰수를 솔직히 몰라서, 그냥, ㄱ 과 ㄴ공간에서의 공유하는부피는 같은 압력으로서 x로 나는 잡았다. 이거 미지수 쓰면서. 솔직히 답 안나오면 어떻하지 하면서 무지 걱정했었다. 그리고 나서,


A의 몰수는 6x로 잡고, B을 한계반응물로서, 완결을 시키니, 

6x-2 0 4 가 각각 나왔다. 여기에 C의 몰분율 조건을 대입하여, 


x가 4/3 atm 임이 나오고, 여기 까지 풀어도 아직 고비가 남아 있다.


여기서 콕 a를 열였을때, 솔직히 나는 이런 아이디어가 너무 낯설고 어렵다. 


ㄱ 과 ㄴ 은 부피를 압력평형으로 압력이 같고, ㄷ와 ㄹ 도 압력이 같고,

ㄱ와 ㄷ은 같은 공간이니 또 압력이 같고, 결국 ㄱ.ㄴ.ㄷ.ㄹ 모두 압력같은 숫자로 콕 a를 여는 순간 압력이 모두 같아는 생각이 조금 어려운거 


같다. 아무튼, 문제조건상 온도도 같으니, 부피와 몰수를 서로 비례관계로서, 각 공간의 ㄱ.ㄴ.ㄷ.ㄹ 은 모두, 몰수비가 공간의 부피비를 대변 하게 된다. 


좀 이런 생각이 어렵다. 그리고나서, ㄱ.ㄴ.ㄷ.ㄹ 의 각각의 몰수를 PV=n 으로 구해보면, 처음 a콕을 열고난 시점 이루의 평형상태에서 생각해 보면, ㄱ 과 ㄷ 공간의 몰수는 10이 나왔고(반응후), ㄹ은 여전히 몰수가 6mol 이고 ㄴ은 몰수가 8mol 이다. 


그래서, 8mol: 10mol : 6mol 비율로, 총 24L 공간을 비율로 나누면,


8L:10L:6L가 각각 나오게 된다. 


순간, a콕을 열고, 모든 공간이 압력이 같아지고, 몰수는 부피에 비례하는 관계를 이해하고, 각 몰수비에 따른 부피비를 이용해서,


전체부피가 24L이고, 전체몰수도 24mol 이므로, 이를 그대로 부피를쪼개면, 8L:10L:6L가 된다. 


여기서 일단 보기 ㄴ 을 보면, 부피 ㄷ과 ㄴ을 비교하는데, 8L와 6L 임을 알수 있다. 


그래서, 일단 ㄴ 보기가 풀린다. ㅜㅜ 


그리고, ㄱ 보기를 보면.,ㄹ과 ㄴ 의 밀도 비교가 나오는데,


다행이도 둘다 He으로 같기 때문에, 밀도는 부피분의 질량으로 구하면, 분자량이 같은 조건에서, 질량은 몰수를 대변 하기 때문에,,


각각의 부피 8L, 6L에 대해서, 8mol 과 6mol에 대해서, 밀도가 1로서 서로 동일함을 알수 있다. 그래서, ㄱ보기는 같기 때문에 틀리고,


솔직히 그냥 이렇게 풀면, ㄷ을 못구하고, 50%확률로 ㄴ Vs ㄴㄷ 으로 찍어야 하는데, 이후 또 어떤식으로 무엇을 생각해야하는지 


쉽지가 않다고 생각이 들었다. 


정말 사소하지만, 콕 a를 열고, ㄹ의 부피는 여전히 6L로 유지 됨을 처음에 확인할수 있었고, 이게 콕 a를 열어도 여전히 6L이니깐, 여전히 1atm 이구나 까지 빼먹지 말고 생각해야 한다. 거기다가 콕 a를 열고나서, 모든 공간이 같은 압력으로 공유하니, ㄱ,ㄴ,ㄷ,ㄹ 의 각각 공간의 압력이 1atm 이라는거 까지 생각을 해야 한다. 이 부분이 생각하기 쉽지 않고, 실전상황이고, 마지막문제이니, 긴장속에서, ㄷ번 보기를 덜덜덜 떨지 않았을까 생각이 든다. 


그리고 나서, 여기서, 구체적으로 분석을 해보면, 콕 a를 열었을때,,

ㄱ 과 ㄷ 은 균일하게 분명 혼합이 되었을거고, 이때, ㄱ+ㄷ의 공간의 압력은 1atm 이고, 균일혼합물 상태에서 콕 a를 닫으면, 또한 1 atm으로, ㄱ 과 ㄷ 공간의 압력이 1atm으로 똑같이 쪼개져야 한다.


이게 “균일혼합물은 콕이나 칸막이로 나누는 경우 나누기전과 나누기 후의 압력이 서로 같다”는 문구를 알고 있어야 이 상황을 이렇게 매끄럽게 생각할수 있는거 같다. 쉽지는 않다.


그리고, 콕 b를 열을때, 이부분이 조금 굉장히 어려운데, 

ㄴ이 1atm 이라는 사실은 우리는 알고 있다. 그리고, 콕 a를 처음 열고나서 1atm으로 전체가 공유하고, a콕을 그리고 닫아도, 균일혼합물에서 콕을 닫은 전과 후는 압력이 동일하므로, ㄷ 공간의 압력이 1atm 이라는 거를 우리는 또 알고 있었다. 이제 콕 b를 열려고 하다보니,

ㄴ과 ㄷ은 압력이 1atm 으로 같은 상황이고, 콕 b를 열어도,


사실상 ㄴ은 8L로 ㄷ 은 6L로 유지 가 게속 된다는 사실이 판단하기 


어렵다는 생각이 들었어.  8L인 공간이 He 이 1atm 이고, B는 ㄷ 공간에 1atm 인 상황에서 콕 b를 얼어도 피스톤은 움직이지 않고 그대로 있다는 거를 당연히 판단해야 하는 상황이고, 8L에 있는 He 이 14L로 퍼지면서 압력이 4/7atm 이 되고, 6L에 있는 B가 14L에 퍼지면서, 

3/7atm 이 되면서 두 부분압력의 합은 여전히 1atm이고, 


다시 생각해보면,,He 과 B가 애초에 각자 1atm 이였고, 둘다 같은 공동의 공간으로 퍼져나가면서, 각 기체는 같은 공간상에 퍼져나가도 전체압력은 여전히 1atm 이라는 결과적인 상황이 마치, 


균일 혼합물인 He과 B가 콕 b를 닫든 열든 여전히 1atm 인 상황과 결과적으로는 동일 해보였음. 단지, 혼합물로서 공간을 같이 점유하지 않고, He 과 B가 각각 1atm 으로 각각 부피를 차지하더라도, 동일하게 8L와 6L의 공간을 1atm으로 때리니, 마치 균일 혼합물을 콕 b를 닫거나 여는 상황인거 같음. 


아무튼, 피스톤 은 움직이지 않았고,


이제 ㄷ 보기를 구하본다면, 콕 a 열고 압력이 1atm 나왔고,,A의 몰분율이 아까 반응식에서 구한 A의 몰분율이 6/10이 나왔고, A의 분압이 3/5atm 이 나온다.,


그리고, ㄷ 공간에서, PV는 18/5가 나오고. 여전히 ㄹ은 처음부터 끝가지 움직이지 않고. 공간 ㄹ을 차지하고 있으니, 


그리고, 콕 b를 열어도, 여전히 B의 PV는 달라지지 않고, 

ㄴ과 ㄷ 공간이 점유하는 공간의 부피는 14L이다.,


그러면 PV는 B가체가 ㄷ에만 있든 ㄷ과 ㄴ 두 공간을 같이 공유해도, PV는 일정한데. 그 근거는 온도가 같고, 몰수를 대변한다고 생각하면 당연히 변하지 않기 때문이다.


그래서,,분압A는 9/35가 나온다. 


개념알기 문제를 함 풀어보면. (가) 에서, A의 분압이 4/3atm 이 나오고, 이는 처음이 구했다. 그리고, 2번을 보면, 

처음 콕 a를 열고, 모두 1atm 으로 공유를 하고. 이런 상황에서.,

반응식을 보면, C의 몰분율아 4/10 임을 확인할수 있고. C의 분압은 

2/5atm이 된다. 콕 a를 연상황에서 이후 닫아도. 균일혼합물에서 닫는상황이니, 여전히 ㄷ과 ㄱ은 각각 2/5atm 인 상황이되고,,

ㄷ은 6L이므로 PV= 12/5가 나오고, 콕 b를 열어도 여전히 C의 PV는 유지 되기 때문에, 14L에서 C의 분압은 6/35 atm 이 나온다. 


아 진자. 이문제 나는 왜케 힘든지 모르겠다. 다시 정리 하면서 논리를 다시 점검해 보는데, 토나온다. - -


다시 수능 문제를 한번 보겠다. 


ㄱ보기의 분자량은 기체분압 방정식으로, A와 B가 4:1 관계임을 확인 할수 있고, 여기서, ㄴ을 판단할때, 


콕 a를 열면, A와 B의 공간이 공유되고, 오른쪽 B의 공간과 왼쪽 B의 공간이 피스톤으로 가로 막으면서, 같은 압력으로 공유되는 상황은


피트 문제의 상황과 흡사하다. 


그리고, 압력이 모두 공유된다면, 부피는 몰수에 비례하는

피트의 아이디어와 유사하다.  일단 각 공간의 PV=n 이라고 보고. 각각 A B B B 의 몰수가 10, 20, 10, 20 몰이 나온다. 


여기에, 콕 a를 열면, 몰수가 30mol이 되고. 이는 전체 몰수의 반절인 상황이고, 전체 부피가 40L이므로, 총 20L의 부피를 A와 B가 차지 하고 있다는 점을 알수 있다.


그리고, A기체는 10L에서 20L로 퍼져 나가는 상황이고,

B기체도 10L에서 20L로 퍼져나가는 상황임은 확실히 알수 있어서, 


각 기체의 분압은 1atm->0.5atm 그리고 2atm->1atm 으로 분압이 반절로 줄어들고, 분압의 합이 전체 압력이니 1.5atm이 된다. 


이는 마치 피트에서 ㄴ공간의 8L에 있는 He 과 ㄷ 공간에 있는 B 6L가 14L의 공통의 공간을 퍼져나가는 상황과 유사하지만, 


여기서 차이점은 수능은 1기압의 A기체가 그리고, 2기압의 B기체가 각기 다른 압력의 기체가 두배의 공간으로 퍼져나가는 상황이므로, 상황 이해가 쉽지만, 피트는 압력이 같은 두 기체가 같은 공간으로 퍼져나가도, 전체압력이 그대로 1atm 이고 피스톤이 여전히 움직이지 않는 상황을 판단하는데, 둘다 똑같은 원리 인데, 왜 피트는 숫자도 다르고, 기체분자의 종류도 달라서 어렵게 체감이 든다. 


아무튼, 


본론으로 와서, ㄴ 보기는 전체압력이 모든 공간이 1.5atm 으로 공유가 되고, 돌턴의 분압법칙에 따라서, A의 몰분율은 전체 몰수 30mol에서 10mol을 차지 하므로, 1.5곱하기1/3을 하면, 0.5 atm 이 나와서ㄴ 이 맞는 보기가 되고, 


ㄷ 보기를 보면, 이미 모든 공간이 1.5atm으로 전부가 공유가 되는 상황에서, 콕 b를 연다고 해도, 왼쪽B와 오른쪽B는 같은 1.5atm 으로서 압력이 일치하는 상황에서 b를 열든 닫든 확실한거는 균일 혼합물 상황에서, b를 열고 닫아도, 압력은 여전히 1.5 atm 이라는 상황이라고 보는거다. 


왜냐하면, B는 10mol이 1.5atm 이고 오른쪽은 20mol 이 1.5 atm 인 상황에서, 전체 부피를 구하지 않았지만, 전체부피로 퍼져나가면, 전체 부피를 따지지 않았지만, 서로 압력이 같은 상황에서 콕 b를 열어도 전체 압력이 변하지 않는 피트 상황, 심지어 피트 상황은 두 분자의 종류가 달라도 압력이 같으니 콕을열아도 전체 압력이 같은 상황 이였는데, 이 문제는 기체의 종류가 같은 상황에서 압력이 같고, 같은 상황에서, 콕 b를 열어도, B가 차지하는 공간은 콕 b을 열기 전과 이후가 피스톤이 움지기지 않을 거라고 판단된다. 

그리고, 여전히 두 공간 아래의 B는 1.5atm 이므로, 위에도, 여전히, 1.5atm 으로서, 압력계에서 측정 될 것이다.


흐미. 그냥 풀다보니, 엄청 길어젔네요.


이문제는 제가 피트 화학 문제 기출 풀고, 기출에서 배운논리를 수능 문제를 그대로 적용해서 풀으니, 같은 원리가 적용되고. 조금 미묘하게 다른 상황에서도 좀더 이해가 되는거 같네요.


개인적으로 어렵지만, 한번 정리해봐도 나쁘지 않은거 같음.


그리고, 억지 부려서 죄송하고. 저 때문에 시간낭비 하셨다면, 미안하다고, 말씀 드리고 싶네요. 다들 열공하세요! 시험 공부하는데, 방해하거나 하고 싶은 생각은 추호도 없습니다. 그럼 다들 수고하세요.



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