복습 정리 노트

문제 위와 같이 x축 변수는 1/T, y축 변수는 lnP(증기)로 주어진 그래프를 해석하는 문제를 풀이해봅시다. 풀이 가장 먼저 위와 같은 생각을 해보아야 하는데, 각 축의 변수들을 1/T와 lnP(증기)로 주었고 그래프가 직선형을 나타내므로 어떤 식을 이용해야할지 알아야합니다. 이 경우 클라우지우스 클라페이롱 식을 이용하면 됩니다. 그러면 그래프에서 기울기가 -(delta H/R)에 해당하며 y절편이 (delta S/R)임을 알 수 있습니다. 이제 보기 ㄱ을 해결해야 하는데 lnP가 -2일 때 x값을 확인해보니 위와 같습니다. 따라서 위의 빨간색 동그라미로 표시한 지점의 x 좌표를 찾아서 T 값을 구해주어야 합니다. 저는 내분점 공식을 이용했는데 그냥 적절히 칸 수를 세어서 구해줘도 됩니다. 여기서 x..

문제 HCl과 CH4의 서로 다른 절대 온도에서의 압력에 따른 압축 인자 Z값의 그래프를 보여주고 어떤 그래프가 어떤 기체인지를 찾아내야하며 동시에 실제기체 상태방정식에서의 상수 a, b 값을 비교하는 문제입니다. 각 분자의 성질과 실제기체 상태방정식의 특성을 생각하며 위의 문제를 해결해봅시다. 풀이 문제를 풀이하기 전에 실체기체에서의 상태방정식에 대해 알아야 합니다. 먼저 실제 기체에서의 압축인자란 위와 같은 상태방정식 PV = ZnRT에서의 Z 값을 의미합니다. 이상기체에서 PV = nRT이므로 당연히 Z 값이 1에서 멀어질수록 이상기체로부터 성질이 멀어지며 위와 같은 특징을 가집니다. Z값이 1에서 멀어지도록 하는 성질에는 분자간 인력과 분자 자체의 크기가 있는데요, 분자간 인력이 크면 저압에서 Z..

문제 위와 같이 상평형 그래프를 주고 여러 개의 구분된 용기 내에 서로 다른 기체 + 액체가 주어지고 콕을 열어 부피와 압력에 변화를 줬을 때의 변수들의 값에 대해서 물어보는 문제를 해결해봅시다. 풀이 기체 문제는 사실 항상 풀이가 같습니다. 결국 몰수가 압력 또는 부피 계산의 핵심이 되므로 몰수비를 구하기 위해 PV 비를 먼저 구해줍니다. 헬륨의 경우 전부 기체 상태이기 때문에 콕을 열기 전 주어진 정보를 기준으로 PV 값을 구해주어야 하고, CO2의 경우에는 전부 기체 상태가 아니기 때문에 증기압은 항상 일정하므로 콕을 연 후 부피를 기준으로 PV 값을 계산해주어야 합니다. 그러면 몰수는 2:5가 되기 때문에 콕을 연 이후 기체 내에서의 He의 몰 분율은 2/7이 되는 것을 알 수 있고 따라서 보기 ..

이번 포스트에서는 용액의 증기압 개념이 사용된 몇 가지 예제들을 살펴보면서 개념을 어떻게 활용해야하는지 생각해보도록 하겠습니다. 위와 같이 아래에 물통이 들어있고 이 때 H2O의 증기압을 0.25atm으로 가정하여 1L의 공간 안에서 일부가 기체 상태로 존재한다고 가정해봅시다. 그리고 이 부분은 콕 a에 의해 막혀있으며 그 위에는 He 기체가 3L 부피의 공간 안에 들어있습니다. 이 때 피스톤이 연결되어있는데 이것은 자유 피스톤이 아니라 고정장치 b에 의해서 고정되어 있습니다. 이 때 콕 a를 먼저 열어서 평형에 도달할 때까지 기다린 뒤 H2O 기체와 He 기체의 몰분율을 구해보도록 합시다. 이 경우 몰수를 정확히 구할 수 없기 때문에 몰수는 PV값에 비례하므로 몰수보다도 PV의 비율을 계산하여 간접적으..

이번 포스트에서는 화학 평형의 평형 상수를 활용하는 경우와 열화학에서 엔트로피와 자유에너지를 활용하는 방식들을 살펴보고 여러 가지 예시들을 이용해 이를 응용하는 경우들을 살펴봅시다. (공부하다가 제가 헷갈렸던 파트들을 위주로 진짜 극소수만 뽑아서 정리해보았습니다.) 평형 상수를 이용해 평형에서 농도 구하기 기체 사이의 반응에서 평형 상수를 구할 때 반드시 분압을 사용하는 경우와 몰수/부피 식을 이용하는 경우를 구별할 줄 알아야합니다. 분압과 몰수는 비례하긴 하지만 평형 상수에서는 반응물과 생성물의 몰수 차이가 있을 경우 비례하더라도 평형상수가 다르게 얻어지기 때문입니다. 따라서 반응물 또는 생성물의 단위를 어떤 것으로 줬는지 확인 후 적절한 방법으로 평형상수 식을 세워야 합니다. 분압 수치 그대로를 활용..

이번 포스트에서는 문제 풀이를 하지 않고 일반화학에서 잘 다루지 않지만 문제 풀이로 출제될만한 핵심 개념 중 하나인 유사반응속도식 개념에 대해 다루어보도록 하겠습니다. 유사반응속도식이 사용되는 상황은 초기 반응물들의 농도 차이가 매우 커서 근사식을 사용해야하는 경우입니다. 자세한 예시로 확인해보도록 하겠습니다. 공부하고 필기한 내용들 중에서 적절한 예시들이 있어 몇 가지 참고하였습니다. 먼저 유사반응속도식이 적용되는 문제의 경우 위와 같이 둘 중 한 가지 반응물에 대한 그래프를 먼저 그려주고, 동시에 한 가지 반응물이 다른 한 가지 반응물에 비해 농도가 매우 크거나 작은 조건이 주어집니다. 위의 문제에서는 A의 농도는 mmol 단위로 주어졌는데 [B]_0이 10M인 것으로 보아 B의 초기농도가 A에 비해..

문제 위처럼 화학반응식을 주고 외부에 피스톤이 있는 상태에서 콕을 열어 기체를 반응시켰을 때 반응 후의 압력이나 몰수 등의 변화에 대해 묻는 문제를 풀이해봅시다. 이 문제 역시 단시간에 풀어내야하므로 어떻게 풀어야 짧은 시간 안에 전략적으로 해결할 수 있을지 확인해봅시다. 풀이 문제를 풀기 전 RT = 1로 가정하여 PV = n이라는 간단한 식이 만들어지도록 조건을 만들어줍니다. 단, 이 전략을 사용할 때 문제에 온도나 기체 상수와 관련하여 어떤 다른 조건이 있었는지 확인을 하고 사용해야합니다. 그러면 콕을 열기 전 왼쪽 공간 I에서는 5atm에 3L 조건이었으므로 총 15mol의 기체가 있음을 알 수 있습니다. (아직 공간 내에서 반응이 일어나기 전입니다.) 이제 반응식을 써서 미지수를 이용한 방정식을..

문제 화학 반응식을 주고, 여러 가지 압력과 부피 조건이 섞인 상황에서 반응을 일으켰을 때의 변화를 계산하는 문제입니다. 이런 종류의 문제는 풀 수는 있어도 짧은 시간 안에 답을 찾기는 쉽지 않기 때문에 어떻게 풀이를 설계해야할지 전략을 생각해봅시다. 풀이 먼저 콕 a를 연 직후만 생각해봅시다. 문제에서 기체 B는 모두 반응하였으며 반응 후 남은 C의 몰분율이 2/5라고 하였습니다. 문제에서 절대온도와 기체상수에 관한 정보를 주지 않았으므로 문제를 조금 더 간편하게 풀기 위해 RT=1로 가정합니다. 그러면 PV=nRT에서 RT가 1이므로 PV=n으로 식을 조금 더 간단하게 다룰 수 있습니다. 문제에서 공간 ㄷ과 ㄹ 사이의 피스톤은 자유롭게 이동이 가능하므로 ㄷ의 압력은 ㄹ의 압력과 같음을 알 수 있고 따..

문제 1주기 원소와 2주기 원소로 구성된 화학종 XY에 대한 분자 오비탈을 주고 이를 이용해 추론을 바탕으로 푸는 문제입니다. 오비탈의 기본 이론을 바탕으로 여러 가지를 추측해보며 풀어봅시다. 풀이 가장 먼저 해야할 것은 시그마 결합성 오비탈과 파이 결합성 오비탈 사이의 위치 관계를 가지고 Y가 될 수 있는 후보군이 무엇인지 파악하는 것입니다. N2까지는 분자오비탈에서 시그마 2s 오비탈과 시그마 2p 오비탈 간의 반발로 인해 시그마 2p 오비탈이 파이 2p 오비탈보다 위에 위치하게 됩니다. 이 원리까지는 알 필요없고 우리는 그저 N2와 O2를 기준으로 오비탈의 위치가 다르므로, 문제에서 주어진 오비탈 구조에 해당하는 2주기 원소는 O, F, Ne뿐이므로 Y는 이 셋 중 하나임을 알 수 있습니다. 그래서..

문제 원자 구조와 주기적 성질의 단원에 해당하는 문제입니다. 수소 원자의 주양자수에 따른 에너지 준위 표를 주고, 이것에 따른 정보의 옳고 그름을 해석하는 문제입니다. 수소 원자 에너지 준위 식을 기억하며 문제를 풀어봅시다. 풀이 원자의 전자가 전이할 때의 에너지 방출량(또는 흡수량)은 위의 식과 같고, 식 자체는 외우고 있어야 합니다. 수소 원자라고 하였으므로 Z에는 1을 대입해주면 되고 또한 에너지 변화량은 파장 분의 hc이므로 이 두 식을 연계하여 파장과 에너지 방출량 사이의 관계식을 이끌어내면, 파장이 위의 식에 반비례함을 알 수 있습니다. 따라서 이 관계식을 이용하여 보기 ㄱ에서 제시한 식의 비율을 구해주면, 1보다 큰지 작은지만 알면 되기 때문에 식을 끝까지 계산해보지 않아도 1보다 작음을 알..