[3모 화학] 해설+손풀이

침몰하고 있는 화1 배에 탑승하신 여러분을 환영합니다.

여러분이 배를 빠져나갈 방법은 오직 50뿐입니다.

(사실 사탐런도 있습니다)

그렇다면, 50을 향해 시작해보겠습니다.

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산화제와 환원제의 반응비를 준, 난도가 높지 않은 산화 환원 반응 문제입니다.

1) 먼저, 반응식에서 Y가 산화수 +1에서 0으로 감소하므로 YO-가 산화제, XO2-가 환원제임을 알 수 있습니다.

따라서, a:b=1:3인데, 생성물에 Y2가 있으므로 a=2, b=6, e=3, d=2임을 구합시다.

2) 전체 반응에서 Y의 전자가 6만큼 이동하므로, X도 6만큼 이동해야 합니다.

계수가 2이니 산화수는 3만큼 증가해야 하고, 반응물에서 산화수가 3임을 고려하면 생성물에서는 6이여야 합니다.

따라서 n=2입니다.

3) 전하량 보존으로 마무리해줍시다. -8+c=-4이므로 c=4, H의 개수를 고려하면 f=2입니다.

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먼저 구조식상 Y는 F이고, X/Z 는 C, N, O 중 하나일텐데,

원자가 전자 수 합이 4 차이이므로, 가운데 원자인 X와 Z의 원자가 전자 수 차이는 2입니다.

따라서 X=C, Z=O입니다.

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화학식량과 몰 파트의 문제는 보통 4페이지로 꽤나 어렵게 출제되는데, 이 문제는 그런 문제들에 비하면 호흡이 짧은 문제입니다.

먼저 그래프의 세로축을 통해 XY2를 1만큼, Z2를 2만큼, Z2Y를 1만큼 넣었음을 알 수 있습니다.

이제 분수형 자료를 해석해봅시다. Y의 질량/전체 기체 질량 비는 Y의 몰수비/전체 기체 질량 비와 같습니다.

(가)와 (나)에서 Y의 몰수 비는 2:3이므로, 전체 기체 질량 비는 25:36이고,

(나)에서 실제 질량이 36g이므로 상댓값으로 잡았던 가와 나의 질량비가 실제 25g:36g입니다.

따라서 w=14이고, 상댓값으로 XY2 1개가 11g, Z2 2개가 14g 이므로, Z 1개는 3,5g입니다.

이상한 풀이) 11g과 w의 절묘한 위치를 보면 XY2는 CO2, Z2는 N2, Z2Y는 N2O 일 것 같다

따라서, w=14, XY2의 분자량은 44, Z의 원자량은 14일 것 같다

이러한 풀이는 어쩌면 화1이 이렇게까지 고이게 되는 이유일지도 모르겠습니다. 하지만 지금 시기에서는 정석적인 방법을 통해 연습하시는 것이 좋겠습니다.

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abc의 곱이 33이라는 특이한 자료가 주어졌습니다. 누군가는 11이 되어야할덴데, a는 절대 11이 될 수 없습니다.

따라서 b나 c가 11인데, b가 더 크므로 b가 11입니다.

이제 a와 c가 3이나 1인데, 2,3주기에서 c의 범위를 생각해보면 3이 될 수 없고, a의 범위도 1이 될 수 없습니다.

따라서 a=3이고 c=1입니다.

X-Li, Y-Cl, Z-B

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원자 수/원소 수 라는 특이한 자료가 주어졌습니다.

먼저 (나)를 보면 그 값이 1인데, 원자 수와 원소 수가 같다는 의미이므로 분자에 원자가 1개씩만 있다는 의미입니다.

CNF나 NOF인데, 공유 전자쌍 수가 4이므로 CNF입니다.

(가)를 보면 공유 전자쌍 수가 2이므로 O2거나 OF2인데, 원자 수/원소 수가 2이므로 O2입니다.

(다)를 찾기가 쉽지 않습니다. 원자 수/원소 수가 2이므로 2개/2개, 1개/3개씩 있는 상황을 생각해볼 수 있는데,

NF3, N2F2, O2F2, C2F2 정도를 생각해볼 수 있고 그 중 N2F2가 조건을 만족시킵니다.

이 단원에서는 다양한 조건을 만족시키는 많은 분자를 떠올리는 것이 곧 실력이기에, 많은 문제들로 연습하시면 좋겠습니다.

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이제 4페이지입니다.

먼저, [H3O+]/[OH-]의 자료는 정말 많이 출제되는 패턴 중 하나입니다. pH가 1만큼 증가할 때 해당 자료는 100배만큼 커지게 됩니다.

따라서 (가)는 (나)보다 4만큼 산성, (나)는 (다)보다 4만큼 산성임을 알 수 있습니다.

이제 발문의 조건을 써 봅시다. (가)의 pH를 x라 하면 (다)의 pOH는 6-x이고, (가)의 pH가 2만큼 작으므로

x+2=6-x, x=2입니다.  (이런 류의 계산을 할 때 항상 조심하시기 바랍니다)

따라서 pH/pOH가 (가)는 2/12, (나)는 6/8, (다)는 10/4입니다. 

ㄷ에서 pH를 1만큼 증가시키며 희석할 때는 10배로 희석해야 합니다. (로그 스케일이기 때문)

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금속의 산화환원 미정계수가 4페이지에 나왔네요. 매우 특이합니다.

평가원에서는 주로 1,2페이지로 출제하는 유형이지만, 개정 전에는 이러한 문제가 킬러였던 적도 있었던 만큼

많은 경우의 수를 열어두고 학습하는 것이 좋을 것 같습니다.

뭐 근데 이 문제는 4페이지만큼 어렵지는 않습니다.

먼저, 양이온 몰 농도가 x에서 2x/3로 변화했는데, 부피가 변하지 않았으므로 몰 비가 3대 2입니다.

전하량이 보존되므로 a와 b의 전하량 비는 2:3이고, 3이하의 자연수이므로 그대로 2와 3입니다.

이제 A(s)/B(s)를 해석해야 하는데, 초기에 B(s)가 3n 있었고, 반응할 때 B가 -2만큼, A가 3만큼 반응하는 상황입니다.

분수 값이 3이므로 가장 간단한 상황, B가 2n만큼, A가 3n만큼 반응한 상황입니다.

A가 모두 반응했으므로 초기 A의 양은 3n이고, 몰 농도는 3n/V가 맞습니다.

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이번 모의고사에서 가장 제 마음에 드는 문제입니다! 차근차근 해석해봅시다.

먼저 A와 D의 분자량 비를 주었고, (가)와 (나)에서 A와 D의 질량 비까지 주었습니다.

따라서, A와 D의 몰수 비를 3대 1로 계산할 수 있습니다.

여기서, A와 D의 반응 계수가 같기 때문에, 전체 반응에서 A의 양과 D의 양을 더한 값은 항상 똑같습니다.

따라서 (가)에서 A 양을 6, (나)에서 D 양을 2라 한다면 A양은 4이고 (다)에서 D양은 6입니다.

그러므로 (나)는 반응의 1/3 지점임을 알 수 있고, x=3입니다.

마지막 계산을 해 봅시다. A와 B가 모두 한계 반응물인 상황이므로, A와 B의 부피 합도 A와 같이 6과 4입니다.

거기에, C 5nmol이 추가로 들어와 6대 5의 부피비이므로, 상댓값 1이 5nmol임을 알 수 있고,

(나)에서 A와 B의 합이 상댓값 4로 20nmol, B가 8nmol이므로 A는 12nmol

A와 B가 모두 한계 반응물임을 고려하면 a와 b의 비가 3대 2입니다.

(!주의 a와 b의 비가 3대 2인 것이지, 실제로 계수가 3과 2인지는 모릅니다. 다만 문제에서 비를 물어봤기 때문에 그렇게 구한 것입니다)

A와 D의 반응비에 주목해서, 반응을 한눈에 파악할 수 있는 재밌는 문제였습니다.

20마지막 문제입니다! 구경꾼 이온 수 비를 주었기 때문에, 혼합 용액에서 각 수용액이 얼만큼 들어갔는지를 준 것과 마찬가지입니다.

이제 각 값이 어디 값일지 매칭해야 하는데, (가)에서 9라는 숫자가 꽤 특이해 보입니다.

만약 Na+나 X2+가 상댓값 9라면, (다)에서 3을 곱해서 상댓값 27이 나와야 하는데, 3의 세제곱이므로 약분되어 1:4:6

을 형성할 것 같지는 않습니다.

따라서 Cl-가 상댓값 9임을 알 수 있고, 실제값이 주어진 0.1M X2+까지 고려한다면, 실제값으로 (가), (나), (다)의 모든 이온 수를 정확하게 구할 수 있습니다.

마지막 문제이니 선지까지 풀어봅시다.

먼저 ㄱ=9이고, (나)애서 같은 부피의 HCl과 NaOH의 양 비가 9대 4이므로

a와 b의 비도 9대 4입니다.

(가)에서 H+는 10mmol만큼 있는데, 수용액이 50mL이므로 몰 농도는 0.24M이 아닌 0.2M입니다.

(나)는 산성임을 알 수 있습니다.

구경꾼 이온의 비를 주어 상당히 무난하게 흘러갔던 문제 구성입니다. 만약 알짜 이온까지 추가되어, 용액에 존재하는 모든 이온 수의 비를 주었을 땐 어떻게 풀어나갈지 고민해 보셔도 좋을 것 같습니다.

총평

3모 보시느라, 또 해설 읽어주시느라 수고 많으셨습니다! 전반적으로 3모 치고 까다로운 편이였다고 생각합니다. 특히 3페이지의 생소한 자료들이 시간을 많이 끌었을 수 있습니다. 1년 동안 화학1 하다보면 풀이는 자연스럽게 간결화되고, 시간은 자연스럽게 빨라지니, 이번 모의고사에서 시간이 부족했더라도 너무 상심할 필요는 없을 것 같습니다.

감사합니다!

손풀이

+틀린 부분 있다면 알려주세요!!