일반 화학 “2016년 2학기 중간 시험”

일반 화학 “2016년 2학기 중간 시험”

<5지 선다형: 각 문항 5점>

 

1. 실제 기체의 비이상성에 대한 다음 설명 중 옳은 것을 모두 고른 것은?

 

ㄱ. PV/nRT 값이 클수록 더 쉽게 압축된다.

ㄴ. 부피가 증가함에 따라 분자의 크기 효과는 더 커진다.

ㄷ. 다른 조건이 같으면 a 값이 클수록 더 쉽게 압축된다.

ㄹ. 다른 조건이 같을 때 온도가 높아지면 PV/nRT 값이 1에 더 가까워진다.

 

① ㄱ, ㄴ  

② ㄴ, ㄷ

③ ㄴ, ㄹ

④ ㄷ, ㄹ

⑤ ㄱ, ㄴ, ㄹ

 

답 : 4

 

2. 열역학에 관련된 다음 설명 중 옳은 것을 모두 고른 것은?

 

ㄱ. 열은 상태 성질이면서 크기 성질이다.

ㄴ. 계의 엔탈피가 증가하면 우주의 엔탈피는 감소한다.

ㄷ. 외부 압력이 0인 상태에서 기체 계가 팽창하면 w = 0 이다.

ㄹ. 표준생성엔탈피 ΔHf를 이용하면 일어나지 않는 반응의 반응 엔탈피를 구할 수 있다.

 

① ㄱ, ㄴ

② ㄴ, ㄷ

③ ㄷ, ㄹ

④ ㄱ, ㄴ, ㄹ

⑤ ㄴ, ㄷ, ㄹ

 

답 : 3

 

3. 다음 발견과 실험 또는 장치가 올바로 연결된 것은?

 

① 원자 핵 - 기름방울 실험

② 동위원소 - 질량 분석계

③ 전자 전하 - 음극선관

④ 양성자 - α 입자

⑤ 전자 - 방사능

 

답 : 2

 

4. 화학반응에 대한 다음 설명 중 옳은 것은?

 

① 산화수가 증가하는 원자를 포함하는 화학종이 환원제이다.

② 화학종 간에 전자를 주고받는 반응은 산-염기반응이다.

③ 이온화합물 수용액을 섞으면 항상 침전이 생성된다.

④ 침전 반응에서는 새로운 화학결합이 생기지 않는다.

⑤ 모든 산화-환원 반응의 알짜 반응은 같다.

 

답 : 1

 

5. 다음 설명 중 옳은 것은?

 

① 이온화합물이 물에 녹으면 이온화한다.

② 용융된 NaCl에는 수화된 이온이 없어 전류가 흐르지 않는다.

③ 수용액에 전류를 흘리면 전자들이 이동하면서 전류가 흐른다.

④ 물 분자들이 수소결합으로 연결되어 있어 물에는 전류가 흐른다.

⑤ 수용액 중의 이온들은 서로 반대 전하를 갖는 이온들이 둘러싸고 있다.

 

답 : 1

 

6. 다음 중 기체 분자운동론으로 유도하거나 구할 수 있는 것은?

 

① 기체의 온도

② 기체의 부피

③ 분자간 인력의 세기

④ 특정 온도에서 특정 분자의 속력

⑤ 특정 운동 에너지를 갖는 기체 분자의 분율

 

답 : 5

 

<단답형 문항 : 각 5점> : 단답형 문제는 풀이 과정이 없이 최종 답만을 답안지의 해당 란에 쓰세요.

1. 반응 H^+ + Cl^- + Sn + NO3^- → SnCl6^2- + NO2 + H2O에서 산화수의 절대값이 가장 큰 원자를 포함하는 화학종의 화학식을 쓰고 해당 원자 위에 산화수를 표시하시오.

 

답 : NO3^-, N : +5

2. 반응 NH3(g) + O2(g) → NO2(g) + H2O(l)의 균형을 맞추시오.

 

답 : 4NH3(g) + 7O2 → 4NO2 + 6H2O

3. Li이 질소와 반응하여 생성되는 이성분 이온화합물의 화학식을 쓰시오.

 

답 : Li3N

4. 황산을 만드는 데 쓰이는 삼산화황 SO3는 다음 두 단계 반응을 통하여 얻는다.

 

S(s) + O2(g) → SO2(g)

2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g)

 

황 5.00g을 완전히 SO3로 산화시키려고 한다. 350.0℃, 5.25atm에서 필요한 O2의 부피를 L 단위로 구하시오.

 

답 : 2.28L

5. 373K, 750.0 torr에서 실험식이 CHCl인 어떤 기체 화합물의 밀도를 측정하였더니 3.125g/L였다. 이 화합물의 분자식을 쓰시오.

 

답 : C2H2Cl2

6. 풍선을 가열하여 1.00x10^8J의 열이 풍선으로 공급되었고 부피가 4.00x10^6L에서 5.00x10^6L로 팽창하였다. 외부 압력이 1.00atm으로 일정하였다고 가정하고 이 과정의 ΔE와 ΔH를 kJ 단위로 구하라.

 

답 :

ΔE = -1.325 x 10^3kJ

ΔH = 1.0 x 10^5kJ

 

<주관식 문항 :  배점은 문항에 표시.>

주의 : 주관식 문제는 풀이 과정이 없으면 부정행위로 간주하여 0점 처리합니다. 답안지 칸이 부족하면 답안지 뒷면을 이용하세요.

 

1.(10점) 어떤 액체 연료 중에는 황이 불순물로 들어있다. 이 연료 10.00mL를 완전히 태워 얻은 SO2 기체를 다음과 같이 과산화수소와 반응시켜 모두 황산으로 변화시켰다.

 

H2O2(aq) + SO2(g) → H2SO4(aq)

 

이 황산을 중화하는 데 0.1000M NaOH 수용액 30.00mL가 쓰였다. 연료 중의 황의 질량 백분율을 구하라. 이 연료의 밀도는 0.8833g/mL이다.

 

답 : 0.54%

 

H2O2(aq) + SO2(g) → H2SO4(aq)

연료 10.00mL

0.1000M NaOH 수용액 30.00mL

연료의 밀도 = 0.8833g/mL

 

연료의 무게 = 0.8833g/mL x 10.00mL = 8.833g

NaOH 0.1000M x 30.00mL = 3mmol

- 2점

 

H2SO4 + 2NaOH → 2H2O + Na2SO4 이므로

H2SO4는 1.5mmol 존재한다.

그리고, SO2 역시 1.5mmol 존재한다. (SO2 : H2SO4 = 1 : 1)

- 3점

SO2 1몰일 때 64g이므로

1mol : 64g = 1.5mmol : X

X=0.096g

- 3점

S가 32.07 1몰일 때 0.096/2 = 0.048g

 

연료 중 황의 질량 백분율 = 황의 질량/연료의 질량 x 100

=0.096/8.833g x 100 =0.54%

-2점

 

 

2. (10점) 맹독성 기체인 시안화수소 HCN은 다음 반응으로 만든다.

 

2NH3(g) + 3O2(g) + 2CH4(g) → 2HCN(g) + 6H2O(g)

 

반응물에 NH3(g), O2(g), CH4(g)가 각각 5.00g씩 들어 있을 때 생성될 HCN의 질량을 구하라. 단 이 반응 조건에서 이 반응의 퍼센트 수율은 73.0%이다.

 

답 :

2NH3(g) + 3O2(g) + 2CH4(g) → 2HCN(g) + 6H2O(g)

NH3(g), O2(g), CH4(g) 가 각각 5.00g

 

1) NH3, 5g

5g x 1mol/17.034g = 0.294mol

- 2점

2) O2, 5g

5g x 1mol/32.00g = 0.156mol

- 2점

3) CH4, 5g

5g x 1mol/16.042g = 0.312mol HCN

- 2점

O2가 한계반응물이므로 0.156mol x 2HCN/3O2 = 0.104mol HCN

- 2점

 

HCN의 이론적 질량은 0.104mol x 27.03g/mol = 2.811g

이 반응의 퍼센트 수율이 73.0%이므로, 실제 수득량은 2.811g x 0.73 = 2.052g

-2점

 

(O2가 한계반응물이라는 것 언급 안할 경우 -1 감점)

 

3.(10점) 아래 자료를 써서 다음 반응의 엔탈피 변화 ΔH를 구하라.

NO(g) + O(g) → NO2(g)

 

2O3(g) → 3O2(g)       ΔH = -427kJ

O2(g) → 2O(g)         ΔH =+495

NO(g) + O3(g) → NO2(g) + O2(g)       ΔH = -199kJ

 

답 : -233kJ

(단위 안 쓸 경우 -1 감점, 부분점수 없음) 

 

4. (10점) C, H, N 만을 포함하는 화합물 35.0mg을 완전히 연소시켜 CO2 33.5mg H2O 41.1mg을 얻었다. 또한 어떤 장치에서 이 시료의 분출속도는 24.6mL/min이고 아르곤(Ar)의 분출속도는 26.4mL/min 이었다.

 

a. 이 화합물이 실험식을 구하라.(6점)

 

답 : CH6N2

 

C, H, N만 포함하는 화합물 35.0mg

연소 생성물로 CO2 33.5mg, H2O 41.1mg 얻었으므로

 

CO2 분자량 : 44g/mol (33.5 x 10^-3g) / 44g/mol = 0.76 x 10^-3 mol

CO2 분자 안의 C 몰수 = 0.76 x 10^-3 mol

 

H2O 분자량 : 18g/mol   ( 41.1 x 10^-3g ) / 18g/mol = 2.283 x 10^-3 mol

(CO2, H2O 각 1점씩) 

-2점

 

N의 몰수를 X라 가정하면

0.76x10^-3mol x 12.01g/mol +4.56x10^-3mol x 1g/mol + X x 14.01g/mol

=35.0 x 10^-3g

 

따라서 X= 1.52 x 10^-3mol

-2점

 

C : H : N = 0.76 x10^-3mol : 4.56 x 10^-3 mol : 1.52 x 10^-3mol = 1 : 6 : 2

화합물의 실험식 : CH6N2

-2점

b. 이 화합물의 분자식을 구하라. (4점)

 

답 : CH6N2

 

분출속도 (v) ∝ (1/M)^0.5

(M은 화합물의 분자량, 아르곤(Ar)의 원자량 : 39.95g/mol)

 

화합물의 분출 속도 (v1) = 24.6mL/min

Ar의 분출속도(v2) = 26.4mL/min

 

v1/v2 = (39.95/M)^0.5에 대입하면, 24.6/26.4 = (39.95/M)^0.5

M = 46.01

-2점

 

화합물의 실험식 : CH6N2

실험식량 : 12+1x6+14x2 =46

 

실험식량 X 정수배 = 분자량이므로,

46x X = 46.01

따라서, X=1

 

화합물의 분자식 : CH6N2

-2점

((a)를 풀지 않고 분자식을 쓴 경우 분자식 점수 없음, 단위 안쓴 경우 (a),(b) 각 -1씩 감점)