이 칼럼 때문에 1컷 50 (화학1-6편) 2022ver.
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오늘은 Step3-1 양적관계의 자료해석에 대해 작성해보겠습니다.
먼저, 작년부터 올해 7월까지 시행된 교육청, 평가원 시험 중 밀도의 자료가 직접적으로 제시된 문항은 총 11문항 중 5문항입니다. 그만큼 밀도를 어떻게 해석하느냐가 양적관계 문제를 해결하는데 중요한 포인트가 될 것입니다.
양적관계 문제를 푸는데 기본적인 개념을 먼저 정리하겠습니다.
1. 밀도는 질량/부피이다.
누구나 아는 밀도의 정의입니다. 밀도 관련 자료가 나왔을 때 숨이 막히는 기분이 드시는 분은 이 밀도라는 자료를 어떻게 이용해야할지 모르기 때문일 것입니다. 밀도 자료가 나오면 무조건 분수꼴로 생각하셔야합니다. 물론 밀도는 아시다시피 기체의 평균 분자량과 비례합니다. 하지만 이는 문제 풀이의 길이를 특정 문제에서만 줄여 줄 수 있으므로 분수로 나누는 습관을 추천드립니다. 몇몇 문제에서 밀도가 평균 분자량과 비례하는 것을 이용한 풀이를 비난하는 것이 아니라 처음 밀도에 관한 양적관계 문제를 풀 때는 분수꼴로 연습하는 것이 더 숙달되기 좋다는 의미이니 오해의 소지 없으시길 바랍니다.
다음은 2021학년도 6월 모의고사 19번입니다.
위의 문제에서 전체 기체의 밀도의 상댓값이 1, 0.8로 주어졌으므로 각각을 a/V, 2a/2.5V처럼 분수꼴로 나타내어야합니다. (a는 각 상황에서의 질량입니다.) 이 때, 넣어준 B의 질량이 wg일 때 질량이 A만 있을 때보다 2배 늘었으므로 처음 A의 질량도 wg임을 알 수 있습니다.
2. 한계반응물 판단
한계반응물이란 화학 반응에서 먼저 소진되는 반응물입니다. 즉, 한계반응물이 생성물의 양을 결정한다고 볼 수 있기에 먼저 찾아야 하는 자료입니다.
다음은 2020학년도 10월 모의고사 20번입니다.
앞서 밀도는 질량/부피인 분수 꼴로 생각을 한다고 하였고, 실험 I의 반응물의 총 질량은 7g이므로 실험 I 반응 전 부피는 7/4라고 생각할 수 있습니다. 실험 II의 반응물의 총 질량은 14g이므로 실험 II 반응 전 부피는 14/5라고 생각할 수 있습니다. A의 4g에 해당하는 몰 수를 tmol, B의 1g에 해당하는 몰 수를 kmol이라고 놓겠습니다. 부피는 몰 수에 비례하므로 실험 I에서 t+3k=7/4, 실험 II에서 3t+2k=14/5 식이 나오므로 두 식을 연립하면 t=7/10, k=7/20을 얻을 수 있습니다.
즉, A 4g에 해당하는 몰 수는 7/10, B 4g에 해당하는 몰 수는 7/5이므로 A와 B의 분자량 비는 2:1입니다. 이를 토대로 실험 I에서 A와 B의 몰 수 비는 2;3, 실험 II에서 A와 B의 몰 수 비는 1:2로 두 실험 모두 B의 양이 많고, 반응식에서 B의 계수가 1이므로 실험 I, II모두 A가 한계 반응물임을 알 수 있습니다.
다음 글은 양적 관계 문제를 푸는데 가장 기본이 되는 계수와 그래프 해석에 대해 다루겠습니다. 아마 양적 관계를 공부하신 분들에게 다음 글까지는 당연한 내용이 될 수 있습니다만 처음 시작하시는 분들을 위하여 기본 내용부터 설명드리는 점 양해부탁드립니다.
어떠한 방식으로든 읽어주신 분께 도움이 되길 바라며 마치겠습니다. 감사합니다.
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