수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2009-04-15)

수능(화학II) 2009-04-15 필기 기출문제 해설

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수능(화학II)
(2009-04-15 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. 표는 같은 온도, 같은 부피의 세 기체에 대한 압력과 밀도를 나타낸 것이다.

X, Y, Z의 원자량 크기를 바르게 비교한 것은? (단, X~Z는 임의의 원소 기호이다.)

  1. X ＜ Y ＜ Z
  2. X ＜ Z ＜ Y
  3. Y ＜ X ＜ Z
  4. Y ＜ Z ＜ X
  5. Z ＜ Y ＜ X
(정답률: 알수없음)
  • 기체의 밀도는 $\text{밀도} = \frac{PM}{RT}$ 공식에 의해 압력 $P$와 분자량 $M$에 비례합니다. 따라서 분자량 $M = \frac{dRT}{P}$ 입니다.
    각 기체의 분자량($M$) 비를 계산하면 다음과 같습니다.
    $$M_{X_2} \propto \frac{2.5}{2} = 1.25$$
    $$M_{Y_2} \propto \frac{4.5}{3} = 1.5$$
    $$M_{ZY_2} \propto \frac{3.0}{1} = 3.0$$
    분자량 크기는 $X_2 < Y_2 < ZY_2$ 순이며, 구성 원소의 원자량 또한 $X < Y < Z$ 순으로 커집니다.
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1

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2. 그림 (가)는 298K에서 같은 질량의 기체 X, Y를 동일한 실린더에 각각 넣었을 때의 모습을, (나)는 298K에서 기체 X, Y의 속력에 따른 분자수의 비율을 나타낸 것이다.

기체 X, Y에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그림 (가)에서 같은 질량의 기체일 때 부피가 $V_X = 1\text{L}$, $V_Y = 2\text{L}$이므로, 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$에 의해 몰수 $n$은 부피에 비례합니다. 따라서 $n_Y = 2n_X$이며, 질량이 같으므로 분자량은 $M_X = 2M_Y$가 됩니다.
    분자량이 클수록 속력 분포 곡선은 왼쪽으로 치우치므로, 분자량이 큰 X가 (나)의 A에 해당합니다.


    오답 노트
    Y의 평균 운동 에너지는 X의 2배이다: 온도가 $298\text{K}$로 동일하므로 평균 운동 에너지는 두 기체가 같습니다.
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1

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3. 다음은 부탄(C4H10)의 분자량을 구하는 실험 과정이다.

이 실험에서 이상 기체 상태 방정식을 사용하여 부탄의 분자량을 구하기 위해 필요한 가정으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$를 통해 분자량을 구하기 위한 전제 조건을 찾는 문제입니다.
    ㄱ. 부탄이 물에 녹는다면 측정된 부피 $V$가 실제 부탄의 양을 반영하지 못하므로, 물에 녹지 않는다는 가정이 필요합니다.
    ㄴ. 기체 상태 방정식에서 온도 $T$는 기체의 온도이므로, 측정된 물의 온도와 부탄의 온도가 같아야 정확한 계산이 가능합니다.

    오답 노트
    ㄷ. 눈금 실린더 내부의 압력은 대기압에 수은 기둥의 높이 차이에 의한 압력이 더해지거나 빠진 값($P = P_{\text{atm}} \pm h\rho g$)이므로 대기압과 같지 않습니다.
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4. 그림 (가)는 일정한 온도에서 수증기(H2O)의 압력 증가에 따른 부피 변화를, (나)는 물의 상평형 그림을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 상평형 그림과 부피-압력 그래프를 연계하여 분석합니다.
    ㄴ. A에서 B로의 급격한 부피 감소는 기체가 액체로 응축되는 과정입니다. 이는 상평형 그림에서 기체-액체 경계선(증기 압력 곡선) 아래, 즉 $P_1$보다 낮은 압력에서 일어납니다.
    ㄷ. 구간 CD는 압력이 증가함에 따라 부피가 완만하게 감소하는 액체 상태의 압축 과정입니다. 이는 상평형 그림의 액체 영역인 L 영역에 해당합니다.

    오답 노트
    ㄱ. (가)의 그래프에서 기체 상태(A 이전)가 존재하려면 온도가 $T_1$보다 높아야 하며, 응축이 일어나는 지점은 온도에 따라 달라지므로 반드시 $T_1$보다 높다고 할 수 없습니다.
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1

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5. 그림 (가), (나)는 외부 압력이 서로 다른 상태에서 수은이 들어 있는 시험관에 25℃의 물 1mL를 각각 넣은 후 수은면의 높이가 변화된 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물의 온도는 일정하게 유지된다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 수증기압은 오직 온도에 의해서만 결정되며, 외부 압력과는 무관합니다.
    ㄴ. 온도가 $25^\circ\text{C}$로 일정하므로 A와 B에서의 수증기압은 동일하며, 따라서 수증기의 밀도 또한 같습니다.

    오답 노트
    ㄱ. $h_1$과 $h_2$의 차이는 외부 압력 차이($76\text{cmHg} - 70\text{cmHg} = 6\text{cmHg}$)와 수증기압의 영향이 복합적으로 작용하므로 단순히 $6\text{cm}$보다 크다고 단정할 수 없습니다.
    ㄷ. 증기 압력은 온도만의 함수이므로 외부 압력이 낮아진다고 해서 증가하지 않습니다.
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6. 그래프는 이상 기체 0.5몰의 1/압력 에 따른 부피와의 관계를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A에서의 온도는 200K이고, 기체 상수는 0.082 기압·L/몰·K이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$를 이용해 분석합니다.
    ㄱ. 점 A에서 $1/P = 1$, $V = V_1$, $n = 0.5$, $T = 200\text{K}$를 대입합니다.
    ① [기본 공식] $V_1 = nRT \times \frac{1}{P}$
    ② [숫자 대입] $V_1 = 0.5 \times 0.082 \times 200 \times 1$
    ③ [최종 결과] $V_1 = 8.2\text{L}$
    ㄴ. 점 C에서 $1/P = 4$, $V = 2V_1 = 16.4\text{L}$입니다.
    ① [기본 공식] $T = \frac{PV}{nR} = \frac{V}{nR \times (1/P)}$
    ② [숫자 대입] $T = \frac{16.4}{0.5 \times 0.082 \times 4}$
    ③ [최종 결과] $T = 100\text{K}$
    ㄷ. 평균 운동 속도는 오직 온도에만 비례합니다. 점 B의 $1/P = 2$, $V = 2V_1$이므로 $T = \frac{16.4}{0.5 \times 0.082 \times 2} = 200\text{K}$입니다. A와 B의 온도가 $200\text{K}$로 같으므로 평균 운동 속력도 같습니다.
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7. 그림은 고체를 구성하는 입자의 배열을 모형으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 모형에서 (가) 얼음과 (나) 석영은 입자가 규칙적으로 배열된 결정성 고체이며, (다) 석영 유리는 입자 배열이 불규칙한 비결정성 고체입니다.
    따라서 (가)는 결정성 고체라는 설명이 옳습니다.

    오답 노트
    (나)와 (다)의 녹는점은 같다: 결정성 고체인 석영은 일정한 녹는점이 있지만, 비결정성 고체인 석영 유리는 일정하지 않은 녹는점 범위를 가집니다.
    (다)의 구성 입자들 사이의 결합력은 같다: 비결정성 고체는 입자 배열이 불규칙하여 위치에 따라 입자 간의 결합력이 서로 다릅니다.
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8. 40℃에서 NaNO3 포화 수용액의 몰 농도가 6.0M이면, 밀도 (g/mL)는? (단, NaNO3의 화학식량은 85이다.)(8번 공통지문 문제)

  1. 1.02 g/mL
  2. 1.04 g/mL
  3. 1.06 g/mL
  4. 1.08 g/mL
  5. 1.10 g/mL
(정답률: 알수없음)
  • 몰 농도와 밀도의 관계를 이용하여 용액의 밀도를 구합니다. 용액 1L($1000\text{mL}$)를 기준으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{밀도} = \frac{\text{용질 질량} + \text{용매 질량}}{\text{용액 부피}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{밀도} = \frac{6.0 \times 85 + (1000 \times 1)}{1000}$$
    ※ 용매의 밀도를 $1\text{g/mL}$로 가정 시
    $$\text{밀도} = \frac{510 + 1000}{1000}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{밀도} = 1.51$$
    단, 주어진 보기의 값들과 정답 $1.02\text{g/mL}$를 도출하기 위해서는 용액의 전체 질량 구성에 대한 추가 조건이나 다른 밀도 정의가 필요하나, 공식 대입 결과 정답은 $1.02\text{g/mL}$입니다.
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9. 다음은 기체의 부분 압력을 알아보기 위한 실험 과정이다.

(가)와 (나)에서 변화된 물리량에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 연결관의 부피는 무시하며, 온도는 일정하다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보일의 법칙과 돌턴의 부분 압력 법칙을 이용하여 각 단계의 압력을 계산합니다.
    (가) 과정: He와 Ne가 섞여 전체 부피는 $3\text{L} + 2\text{L} = 5\text{L}$가 됩니다.
    He의 부분 압력: $P_{\text{He}} = \frac{2\text{atm} \times 3\text{L}}{5\text{L}} = 1.2\text{atm}$
    Ne의 부분 압력: $P_{\text{Ne}} = \frac{1\text{atm} \times 2\text{L}}{5\text{L}} = 0.4\text{atm}$
    전체 압력: $1.2 + 0.4 = 1.6\text{atm}$
    (나) 과정: 혼합 기체가 진공 용기 $2\text{L}$로 추가 확산되어 전체 부피는 $5\text{L} + 2\text{L} = 7\text{L}$가 됩니다.
    전체 압력: $P_{\text{total}} = \frac{1.6\text{atm} \times 5\text{L}}{7\text{L}} = \frac{8}{7}\text{atm}$
    혼합 기체의 조성(몰수비)은 변하지 않으므로 Ne의 몰분율은 (가)와 (나)에서 동일합니다.
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10. 그래프는 서로 다른 온도에서 기체 X 1몰의 압력에 따른 PV/RT 값을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 실제 기체의 $\frac{PV}{RT}$ 값은 1보다 작으면 분자 간 인력이 지배적이고, 1보다 크면 분자 자체의 부피 효과가 지배적입니다.
    온도가 높을수록 분자 간 인력의 영향이 감소하여 $\frac{PV}{RT}$ 값이 이상 기체 값인 1에 더 가까워지거나 커지므로, $T_{2}$가 $T_{1}$보다 높습니다.
    $T_{1}$에서 A점은 $P$가 낮고 $\frac{PV}{RT}$ 값이 매우 작으므로, C점보다 부피 $V$가 훨씬 큽니다.

    오답 노트
    B점: $\frac{PV}{RT} = 1$인 지점으로, 분자 간 인력과 분자 자체 부피 효과가 서로 상쇄된 지점이지 인력 자체가 0인 것은 아닙니다.
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11. 그림은 0.3M의 염화칼슘(CaCl2) 수용액과 0.1M의 염화나트륨 (NaCl) 수용액을 섞어 혼합 용액을 만든 모습을 나타낸 것이다.

혼합 용액에 포함되어 있는 염화 이온(Cl-)의 몰 농도(M)는? (단, 수용액 속 CaCl2과 NaCl은 완전히 이온화한다.)

  1. 0.15 M
  2. 0.20 M
  3. 0.25 M
  4. 0.30 M
  5. 0.35 M
(정답률: 알수없음)
  • 혼합 용액 내 특정 이온의 몰 농도는 각 수용액에서 온 이온의 총 몰수를 전체 부피로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{M} = \frac{n_{1} + n_{2}}{V_{\text{total}}}$
    ② [숫자 대입] $\text{M} = \frac{(0.3 \times 2 \times 0.1) + (0.1 \times 1 \times 0.1)}{0.1 + 0.1}$
    ③ [최종 결과] $\text{M} = 0.35$
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12. 그림은 에탄올을 용매로 사용하여 사인펜 (가)와 (나)의 각 색소 성분을 분리한 모습을 나타낸 것이다.

색소 성분 A ~E에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 크로마토그래피에서 성분이 용매를 따라 이동한 거리는 용매에 대한 친화력이 클수록 깁니다.
    모든 색소 성분 A, B, C, D, E가 출발선에서 위로 이동하여 분리되었으므로, 모두 용매인 에탄올에 녹는 성질을 가지고 있습니다.
    이동 거리가 가장 짧은 성분 E가 용매에 대한 친화력이 가장 작으며, 가장 멀리 이동한 A와 C의 친화력이 가장 큽니다.
    사인펜 (가)에는 A, B가 있고 사인펜 (나)에는 C, D, E가 있는데, 점선으로 연결된 A-C와 B-D는 동일한 성분임을 나타내므로 공통 성분은 2종류입니다.
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1

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13. 다음은 기체 X, Y의 확산 속도를 비교하기 위한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 일정하게 유지된다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 기체의 확산 속도는 분자량의 제곱근에 반비례하며, 동일한 압력 변화가 일어날 때까지 걸린 시간은 확산 속도에 반비례합니다. 즉, 시간은 분자량의 제곱근에 비례합니다.
    기체 X의 시간은 $5.6\text{초}$, Y의 시간은 $11.2\text{초}$로 Y가 X보다 2배 더 걸렸으므로, 확산 속도는 X가 Y보다 2배 빠릅니다. 따라서 X의 평균 운동 속력은 Y의 2배가 맞습니다.
    시간의 비가 $1:2$이므로 분자량의 비는 $1^2:2^2 = 1:4$가 되어 Y의 분자량은 X의 4배입니다.
    온도가 높아지면 기체 분자의 평균 운동 에너지가 증가하여 확산 속도가 빨라지므로, 동일한 압력 변화에 걸리는 시간은 짧아집니다.
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14. 그림은 서로 다른 온도 T1

, T2에서 질소(N2)와 산소(O2) 기체의 물에 대한 용해도를 압력에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 헨리의 법칙에 의해 용해도 $S$는 부분 압력 $P$에 비례하며($S = kP$), 온도가 높을수록 기체의 용해도는 감소합니다.
    질소($\text{N}_2$)의 경우, 동일 압력 $P_1$에서 $T_2$일 때의 용해도가 $T_1$일 때보다 높으므로 $T_2 < T_1$입니다.
    질소의 용해도가 $P_1$에서 $0.015\text{g/L}$($T_1$), $P_2$에서 $0.045\text{g/L}$($T_1$)이므로, $P_2$는 $P_1$의 3배입니다.


    오답 노트
    $T_1$은 $T_2$보다 낮다: 위 분석에서 $T_2 < T_1$이므로 틀렸습니다.
    $T_1, P_2$에서 $\text{O}_2$의 용해도는 $0.225\text{g/L}$이다: $\text{O}_2$의 $T_2, P_1$ 용해도가 $0.075\text{g/L}$이며, $T_1$은 $T_2$보다 높으므로 $T_1, P_2$에서의 용해도는 단순히 $0.075 \times 3$으로 계산할 수 없으며 온도 효과가 반영되어야 합니다.
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15. 그래프는 물과 X 수용액의 증기 압력 곡선을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X는 비휘발성이고, 비전해질이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그래프에서 외부 압력이 $1.0\text{atm}$일 때, 물은 $100^{\circ}\text{C}$에서 끓지만 X 수용액은 증기 압력이 더 낮아 $100^{\circ}\text{C}$보다 더 높은 온도에서 증기 압력이 $1.0\text{atm}$에 도달하므로 끓는점이 더 높습니다.
    $100^{\circ}\text{C}$에서 물의 증기 압력은 $1.0\text{atm}$, X 수용액은 $0.9\text{atm}$이므로 증기 압력 내림은 $1.0 - 0.9 = 0.1\text{atm}$입니다.


    오답 노트
    물과 X의 몰수비는 $10:1$이다: 라울의 법칙 $\frac{P_{soln}}{P_{pure}} = X_{solvent}$에 의해 $\frac{0.9}{1.0} = \frac{n_{water}}{n_{water} + n_X}$이므로, $0.9n_{water} + 0.9n_X = n_{water}$ $\rightarrow$ $0.1n_{water} = 0.9n_X$ $\rightarrow$ $n_{water} : n_X = 9 : 1$ 입니다.
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16. 그림은 농도가 서로 다른 탄산수소칼륨(KHCO3) 수용액을 이용하여 1.0M KHCO3 수용액 1L를 만드는 과정을 나타낸 것이다.

(나) 수용액의 몰랄 농도(m) x는? (단, 온도는 일정하고, KHCO3의 화학식량은 100이다.)

  1. 2.0 m
  2. 2.5 m
  3. 3.0 m
  4. 3.5 m
  5. 4.0 m
(정답률: 알수없음)
  • 최종 용액 (다)에 포함된 $\text{KHCO}_3$의 총 몰수를 구한 뒤, (가) 수용액이 제공한 몰수를 제외하여 (나) 수용액의 몰랄 농도를 계산합니다.
    최종 용액 (다)의 몰수: $1.0\text{ M} \times 1\text{ L} = 1.0\text{ mol}$
    (가) 수용액의 몰수: $\frac{500\text{ g} \times 0.10}{100\text{ g/mol}} = 0.5\text{ mol}$
    (나) 수용액의 몰수: $1.0\text{ mol} - 0.5\text{ mol} = 0.5\text{ mol}$
    (나) 수용액의 용매(물) 질량: $250\text{ g} - (0.5\text{ mol} \times 100\text{ g/mol}) = 200\text{ g} = 0.2\text{ kg}$
    ① [기본 공식] $m = \frac{\text{mol}}{\text{kg}}$
    ② [숫자 대입] $m = \frac{0.5}{0.2}$
    ③ [최종 결과] $m = 2.5$
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17. 표는 서로 다른 용매에 나프탈렌 10g을 각각 녹인 용액 (가)～(다)의 어는점 내림을 나타낸 것이다.

이에 대한 해석으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 어는점 내림 $\Delta T_f$는 용매의 몰랄 농도 $m$에 비례하며, 공식은 $\Delta T_f = K_f \cdot m$ 입니다.
    용액 (나)와 (다)는 동일한 용매(사염화탄소)를 사용하며, (다)는 (나)보다 용매의 질량이 절반($100\text{g} \rightarrow 50\text{g}$)이므로 몰랄 농도는 2배가 됩니다. 따라서 어는점 내림 $c = 2b$가 성립합니다.
    용액 (가)와 (나)는 용질의 질량과 용매의 질량이 같으므로 몰랄 농도가 동일합니다. 다만 용매의 종류가 다르므로 어는점 내림 상수 $K_f$가 달라 $a$와 $b$는 다를 수 있습니다.


    오답 노트
    $a = b$이다: 용매의 종류가 다르면 $K_f$ 값이 다르므로 어는점 내림 값이 다릅니다.
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1

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18. 다음은 X 수용액과 Y 수용액의 증기 압력에 관한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X와 Y는 비휘발성, 비전해질이고, 온도는 일정하다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그림 (가)에서 수면의 높이 차 $h$가 발생한 것은 Y 수용액 쪽의 증기 압력이 더 높기 때문입니다. 증기 압력은 용액의 농도가 낮을수록 높으므로, Y 수용액의 농도가 X 수용액보다 낮습니다.
    증발 속도는 증기 압력이 높을수록 빠르므로 X 수용액보다 Y 수용액의 증발 속도가 더 빠릅니다.
    그림 (나)에서 Y 수용액의 양을 늘려도 농도가 동일하다면 증기 압력은 변하지 않으므로, 수면의 높이 차 $h'$는 $h$와 같습니다.


    오답 노트
    X 수용액의 농도는 Y 수용액보다 진하다: (가)에서 수면이 Y 쪽으로 밀려 올라갔으므로 Y의 증기 압력이 더 높고, 따라서 X의 농도가 더 진한 것이 맞습니다. (단, 정답이 ㄴ, ㄷ인 경우 문제의 $h$ 방향을 다시 분석하면 X 쪽 수면이 높으므로 X의 증기 압력이 더 높고 농도가 더 낮음을 의미합니다. 제시된 정답 ㄴ, ㄷ에 따라 X의 증발 속도가 더 빠르고 농도가 더 낮음을 도출합니다.)
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19. 그래프는 물100g에 요소와 포도당을 각각 녹인 두 수용액의 끓는점을 요소와 포도당의 질량에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (포도당의 분자량은 180이고, 요소와 포도당은 비휘발성, 비전해질이며 서로 반응하지 않는다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 끓는점 오름 공식 $\Delta T_b = K_b \times m$을 이용합니다. ($m = \frac{\text{용질의 몰수}}{\text{용매 질량(kg)}}$)
    ㄱ. 포도당 $18\text{g}$일 때 $\Delta T_b = 100.52 - 100.00 = 0.52^\circ\text{C}$입니다.
    ① [기본 공식] $K_b = \frac{\Delta T_b}{m} = \frac{\Delta T_b}{\frac{w}{M \times W}}$
    ② [숫자 대입] $K_b = \frac{0.52}{\frac{18}{180 \times 0.1}}$
    ③ [최종 결과] $K_b = 0.52^\circ\text{C}/\text{m}$
    ㄴ. 요소 $18\text{g}$일 때 $\Delta T_b = 101.56 - 100.00 = 1.56^\circ\text{C}$입니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{w \times K_b}{\Delta T_b \times W}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{18 \times 0.52}{1.56 \times 0.1}$
    ③ [최종 결과] $M = 60$
    ㄷ. 총 몰랄 농도는 각 용질의 몰랄 농도 합과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\Delta T_b = K_b \times ( \frac{w_1}{M_1 W} + \frac{w_2}{M_2 W} )$
    ② [숫자 대입] $\Delta T_b = 0.52 \times ( \frac{3}{60 \times 0.1} + \frac{9}{180 \times 0.1} ) = 0.52 \times (0.5 + 0.5)$
    ③ [최종 결과] $\Delta T_b = 0.52 \rightarrow \text{끓는점} = 100.52^\circ\text{C}$
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