[PEET 일반화학] 2014학년도 4회 PEET 일반화학 고난도 기출문제 풀이/해설

2014학년도 11번

ㄴ, ㄷ. 어렵지 않게 해결할 수 있습니다.

ㄱ. 어떤 값이든 반드시 1mol을 기준으로 구해야하고 주어진 반응식은 2mol 단위이므로, 반드시 2로 나눠줘야 합니다.

따라서 정답은 1번입니다.

 

2014학년도 13번

ㄱ. pH가 9.0인 포화 수용액이라고 하였으므로 [OH-] = 10^(-5)M을 대입해서 [Ni2+]를 구할 수 있습니다.

ㄴ. H+가 증가하면 OH-가 감소할 것이라고 생각할수도 있지만, 주어진 3개의 반응식들 중 가장 아래 반응식이 K 값이 아주 큰 반응이므로 (보기 ㄷ를 참고하면 K = 10^5임) OH-는 오히려 증가하고, HS-가 생성됨을 알 수 있습니다.

따라서 S2-가 생성되는 쪽으로 반응이 일어나야 하므로 NiS의 용해도는 증가합니다.

ㄷ. K_b1 = K_w / K_a2로 구할 수 있습니다.

 

2014학년도 16번

ㄱ. 구리와 요오드 간의 산화/환원 반응임을 알 수 있고, 생성물이 CuI가 아닌 CuI2라고 생각할 수 있는데, 하나의 반응식에서도 Cu는 Cu+가 될 수도 있고 Cu2+가 될 수도 있기 때문에 불용성인 CuI가 생성되는 것이 맞습니다.

ㄴ. 헥세인은 비극성이므로 헥세인에 용해된 물질 또한 비극성임을 알 수 있습니다.

ㄷ. 계수비에 따라 NaI는 Cu(NO3)2의 2배인 2mmol이 필요하고, 원자량을 참고하여 계산해주면 NaI는 4mmol이 있기 때문에 한계 반응물이 아님을 알 수 있습니다.

따라서 정답은 3번입니다.

 

2014학년도 17번

우선 반응식의 계수비와 산화수를 정리해보면, 아이오딘의 산화수는 IO3-의 경우 감소, I-의 경우 증가합니다.

근데 두 번째 보기에서 I-의 산화/환원에 대해 물었으므로 I-는 환원제로 작용한다고 해야합니다.

I-라고 하여 그냥 아이오딘의 산화수를 따질 수 있으나 정확히 물어본 분자에 대해서만 확인해주어야 합니다.

따라서 정답은 1번입니다.

 

2014학년도 20번

마지막 보기에서, 증기압 곡선에서 양의 편차가 발생할 경우 두 액체의 혼합 과정이 흡열 반응인지 물었습니다.

이 경우 용질 간 상호작용과 용매 간 상호작용이 용질-용매 상호작용보다 큼을 알 수 있는데, 그 이유는 용질과 용매 사이 상호작용이 작기 때문에 더 쉽게 증발하여 증기압에 양의 편차가 나타났기 때문입니다.

따라서 두 액체의 혼합 과정은 열이 없으면 자발적으로 섞이지 않는 흡열 과정임을 알 수 있습니다.

따라서 정답은 2번입니다.

 

2014학년도 22번

ㄱ. 먼저 평형상수를 구하기 위해 왼쪽 칸막이에서 발생한 반응물과 생성물의 몰수를 분압에 비례하여 계산해보면, 나중 P가 12atm이므로 10-x+ax = 12임을 통해 x와 a 사이의 관계식을 만들 수 있습니다.

칸막이 오른쪽에서의 반응 역시 마찬가지로 하면 y와 a 사이의 관계식을 얻을 수 있습니다.

마지막으로 양 쪽 모두 X → aY의 동일 반응이 일어났으므로 동일한 K_p 값을 가짐을 이용하여 하나의 식을 더 구할 수 있습니다.

이들을 연립해주면 (이 때 적절히 값을 대입하여 확인하는 것이 더 빠름) K_p = 2임을 알 수 있습니다.

ㄴ. (다)에서 반응이 일어나지 않으므로 각 기체의 분압은 일정하고, 따라서 P_He = 8atm입니다.

그러므로 Y의 몰분율은 2/12 = 1/6입니다.

ㄷ. 칸막이 제거 전 양쪽 기체의 분압은 위와 같으며, 칸막이가 제거되면 부피가 2배가 되므로 각 기체의 분압을 1/2로 고려하여 계산해주면, X는 5atm, Y는 3atm, He는 4atm이 됩니다.

이 때 Q = 9/5이고 이것은 K보다 작으므로 여기서 정반응이 더 진행되어야 하며, 그러면 X의 분압은 5atm보다 작아짐을 예상할 수 있습니다.

따라서 정답은 4번입니다.

 

2014학년도 24번

ㄱ. △U = nC_v△T이고, 이 반응에서 온도 변화는 없으므로 △U = 0입니다.

ㄴ. 깁스 자유에너지 공식을 통해 내부에너지 변화량을 구해야하며, 먼저 △H의 경우 온도 변화량이 0이므로 엔트로피 변화량만 계산해주면 됨을 알 수 있습니다.

엔트로피 변화량 공식에 따르면 부피 변화량과 온도 변화량이 필요한데 온도 변화량은 없으니 부피비만 계산해주면 됩니다.

(나)에서 두 기체의 P는 동일하므로 부피는 결국 몰수에 비례하며 이를 참고하여 계산하면 (나)→(다)로 갈 때 부피는 X는 4L에서 6L, Y는 2L에서 6L가 됩니다.

따라서 (나)→(다) 엔트로피 변화량은 위와 같고, 이를 깁스 자유에너지 공식에 대입하면 △G = 2ln2 - 3ln3입니다.

ㄷ. 엔트로피는 상태함수이므로 처음과 나중의 상태에만 의존하기 때문에, 전체 엔트로피 변화량은 각 엔트로피 변화량의 합과 같습니다.

따라서 정답은 5번입니다.

 

2014학년도 25번

ㄱ. 초기 P_B : P_C 비율과 나중 P_B : P_C 비율을 비교하면 P_B가 상대적으로 증가하였으므로 역반응이 일어난 것이고, 따라서 P_A 또한 증가함을 예상할 수 있습니다.

ㄴ. 이를 직접 계산해보면 x는 0.1임을 알 수 있고, 이를 바탕으로 K 값을 구하면 K = 2임을 알 수 있습니다.

따라서 K > 1이므로 표준 깁스에너지는 0보다 작습니다.

ㄷ. 깁스 자유에너지 공식에서 부호를 따져보면 △H < 0이므로 정반응은 발열 반응이고, 따라서 온도를 높이면 역반응이 진행됩니다.

P_C는 감소하므로 P_C < 2y임을 알 수 있습니다.

따라서 정답은 2번입니다.