[PEET 일반화학] 2019학년도 9회 PEET 일반화학 고난도 기출문제 풀이/해설

2019학년도 10번

화학 반응속도론 문제입니다.

총 2단계로 구성된 반응에서 느린 반응에 해당하는 단계 1이 속도결정단계임을 알 수 있습니다.

따라서 -d[H2O2]/dt_1단계 = k1[H2O2][I-]라는 식을 얻을 수 있습니다.

그러나 이 문제가 어려운 이유는 단계 1에서 H2O2가 소모되는 속도와 전체 반응에서 H2O2가 소모되는 속도가 다르다는 것입니다.

전체 반응에서 H2O2의 소모 속도는 단계 1에서의 H2O2 소모 속도의 2배이므로, v = -d[H2O2]/dt = 2k1[H2O2][I-]입니다.

또한 [I-]에 대한 차수를 구할 필요가 없는 이유는, I-는 단계 1에 투입되었다가 단계 2에서 생성물로 얻어지는 촉매이기 때문입니다.

따라서 k1이 아니라, 2k-[I-]까지가 전체 반응 속도 상수입니다.

표에서 주어진 t는 [H2O2]가 1/4로 감소하는 시간이므로 t/2가 반감기에 해당함을 알 수 있습니다.

따라서 위와 같이 식을 세워 풀어주면 k1 = 10ln2 / t 이므로 정답은 5번임을 알 수 있습니다.

 

2019학년도 13번

몰농도, 몰랄농도 등을 비교하는 문제입니다.

ㄱ. 포도당의 분자량으 180으로 용액을 1kg으로 잡으면 용질이 정확히 0.5mol로 나오므로 0.5M임을 쉽게 알 수 있습니다.

ㄴ. (가) 용액에서의 몰랄농도는 분모의 물 1kg에서 용질 90g만 빼면 되므로 0.5m인 (다) 용액보다 몰랄농도가 큼을 알 수 있습니다.

ㄷ. (나)와 (다)를 같은 부피 혼합한다고 하였으므로 두 용액의 부피를 맞춰주어야 합니다.

간단하게 1L씩으로 가정하면, 용액 (나)는 몰농도이므로 용질은 0.5mol임을 알 수 있습니다.

용액 (다)에서는 n / (1-0.180n) = 0.5이므로, n을 계산하면 1/2.18 mol이 나옵니다.

두 용액을 혼합하면 2L에 0.5 + 100/218 mol의 용질이 있으므로 이를 계산하면 209/436 M임을 알 수 있습니다.

보기 ㄱ만이 맞고, ㄴ, ㄷ은 틀렸으므로 따라서 정답은 1번입니다.

 

2019학년도 24번

기체 혼합 문제이며, 세 보기 모두 (나) 상황에 대해 묻고 있습니다.

ㄱ. (나)는 평형에 도달한 상태이므로 자유 에너지는 0입니다.

주어진 반응의 K_p 값은 1보다 크므로, 표준 자유 에너지는 0보다 작음을 알 수 있습니다.

따라서 깁스 에너지는 표준 깁스 에너지보다 큽니다.

ㄴ. A의 몰분율을 먼저 1/3으로 가정하고 역으로 Q값을 이용해 K값과 일치하는지 확인하면 됩니다.

반응식에 대한 몰수를 위와 같이 계산하고, x_A = 1/3이므로 x = 0.25임을 알 수 있습니다.

이를 바탕으로 Q_p 값을 계산하면 4 = K_p이므로 A의 몰분율은 1/3이 맞음을 알 수 있습니다.

ㄷ. 역시 기체 부피를 3/4 L로 먼저 설정한다고 생각하면, 르샤틀리에의 원리에 의해 반응은 기체 몰수를 감소시키는 쪽으로 더욱 이동할 것이므로, 맞습니다.

모든 보기가 맞으므로 정답은 7번입니다.