일반 화학 “2017년 1학기 기말 시험”

일반 화학 “2017년 1학기 기말 시험” 

 

<5지 선다형 : 각 문항 5점>

 

1. 다음 설명 중 옳은 것은?

 

① 분자간 인력이 약한 분자는 항상 기체로 존재한다.

② 삼중점 이하의 온도와 압력에서 물은 액체 상태로 존재할 수 없다.

③ 온도 증가에 따라 삼투압이 높아지는 이유는 부피증가 때문이다.

④ 용매에 녹아 이온화하지 않는 용질의 용액을 이상용액이라 부른다.

⑤ 물에 대한 이온 화합물의 용해 과정의 엔탈피 변화는 이온화에너지와 수화열의 합이다.

 

답 : 2

 

2. 화학 결합에 대한 다음 설명 중 옳은 것은?

 

① 이온결합은 모두 부분 공유결합성을 갖는다.

② C=C의 결합 에너지는 C-C 결합에너지의 2배이다.

③ 결합 길이는 두 원자(또는 이온) 간의 퍼텐셜 에너지가 0인 거리이다.

④ 극성결합을 가진 분자는 모두 0이 아닌 쌍극자 모멘트를 갖는다.

⑤ 이온의 크기가 클수록 이온결합의 세기는 강하다.

 

답 : 1

 

3. 다음 설명 중 옳은 것은?

 

① 3p 궤도함수는 마디가 3개이다.

② n=3인 껍질 속에는 f 궤도함수가 없다.

③ 다전자 원자에서 궤도함수의 에너지는 n 값이 결정한다.

④ 2p 궤도함수에 전자가 1개 채워지면 이 전자는 항상 2px, 궤도함수에 들어간다.

⑤ 원자의 에너지 준위가 양자화되어 있음을 보여주는 실험적 증거는 광전효과이다.

 

답 : 2

 

4. 오른편 위의 그림은 황의 상평형 그림이다. 이 그림에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

① 고체 황에서도 승화현상이 일어난다.

② 이 상평형 그림에는 삼중점이 3개 있다.

③ 2기압, 95℃에서는 단사황이 가장 안정하다.

④ 외부 압력이 높아질수록 고체 황은 더 높은 온도에서 녹는다.

⑤ 110℃에서 단사황에 충분한 압력을 가하면 사방황으로 구조가 바뀐다.

 

답 : 3

 

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

 

1. 다음 결합 중에서 결합 에너지가 작은 것부터 차례로 나열하시오.

 

H-F, Cl-O, F-Cl, O-H

 

답 : Cl-O < F-Cl < O-H < H-F

 

2. 어떤 액체의 증기압을 여러 온도에서 측정하여 1/T에 대해 ln(P)의 그래프를 그렸더니 직선의 기울기가 -2406K이었다. 이 물질의 증발열을 kJ/mol 단위로 구하라.

 

답 : 20.003kJ/mol

 

3. 답안지에 d x^2-y^2 의 모양을 가능한 한 정확히 그리시오.

답 :

 

d orbital은 모양을 모두 외워놓는 것이 좋습니다. 개인적인 팁은 x, y, z 축을 기준으로 축에 어떻게 걸치는지를 생각해보시면 쉽게 외우실 수 있습니다.

4. 어떤 원소의 원자가 광속의 1.00% 속력으로 날아가고 있다. 이 원자의 de Broglie 파장을 측정하였더니 7.00x10^-3 pm이었다. 이 원소의 원소 기호를 쓰시오.

 

답 : F

 

5. NaF의 용해엔탈피 ΔH용해 = +1.9kJ/mol이고 수화엔탈피 ΔH수화 = -927kJ/mol이다. 다음 과정의 엔탈피 변화를 구하라.

NaF(s) → Na^+(g) + F^-(g)

 

답 : 928.9kJ/mol

 

6. 어떤 진한 질산 용액의 몰농도는 12.00M이다. 이 용액에서 HNO3의 몰랄농도를 구하라. 단, 이 진한 질산 용액의 밀도는 1.20g/mL임.

 

답 : 27.04m

 

7. 사이안산 이온은 NCO 순서로 결합되어 있다. 가능한 Lewis 구조 중 가장 안정할 것으로 예상되는 것의 Lewis 구조를 그리시오.

 

답 :

NCO 공명 구조는 추가로 외워 놓는게 좋습니다. 그래서 이미지 첨부합니다.

공명 구조의 Lewis 및 옥텟구조를 그려보는 연습을 하시면 좋습니다.

8. 다음 이온들 중에서 등전자 이온들을 찾아 그 크기가 증가하는 순서로 나열하시오.

 

Ca^2+, O^2-, K^+, Cl^-

 

답 : Ca^2+, K^+, Cl^-

<주관식 문항: 각 10점>

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

 

1. 다음 자료를 활용하여

Cl(g)의 전자 친화도 = -349kJ/mol

H2의 결합에너지 = 432kJ/mol

Li(s)의 승화열 = 166kJ/mol

Li(g)의 이온화 에너지 = 520kJ/mol

LiCl(s)의 격자 에너지 = -829kJ/mol

HCl의 결합에너지 = 427kJ/mol

다음 반응의 엔탈피 변화 ΔH를 구하라.(10점)

 

2Li(s) + 2HCl(g) → 2LiCl(s) + H2(g)

 

 

답 : 332+1040+854-432-698-1658 = -562kJ/mol

 

 

 

2. (10점) NaCl의 단위세포에서 Cl^- 이온이 완전한 면심입방구조를 갖는다고 가정하자. Na^+ 이온과 Cl^- 이온의 반지름은 각각 95.0pm와 181pm일 때,

 

(a) 단위 세포 중의 Na^+ 이온과 Cl^- 이온의 수를 구하라. (5점)

 

(b) NaCl 결정의 밀도를 g/mL 단위로 구하라. (5점)

 

답 : 

(a) Na^+ 이온

    모서리 = 12 x 1/4 = 3

    중심 = 1

    총 = 3+1 = 4

-2점

    Cl^- 이온

    면 = 6 x 1/2 = 3

    꼭지점 = 8 x 1/8 = 1

    총 = 3+1=4

-2점

(다맞으면 5점)

(b) 2.894g/mL

 

 

3. (10점) 어떤 수용액의 어는점은 -2.79℃이다. (이상용액으로 가정.)

 

(a) 용질의 몰분율을 구하라.(6점)

(b) 25℃에서 이 용액의 증기압을 구하라.(4점)

단, 이 온도에서 물의 증기압은 23.76torr 이다.

 

답 : 

(a) : 0.026

 

2.79 = 1.86 x m

m = 1.5 = 몰수/용매(kg) = 1.5mol / 1kg

- 2점

물의 몰수 = 1kg / 18g/mol = 55.55mol

몰분율 = 1.5 / (55.5+1.5) = 0.026

- 4점

 

(b) : 23.14 Torr

23.76 Torr x 0.026 = 0.618

-2점

23.76 - 0.618 = 23.14 Torr

-2점

 

4. (10점) 실험적 연구에 의하면 N2O 분자는 선형이며 극성분자이다.

 

a. 문제에 주어진 실험적 자료를 이용하여 NNO와 NON 배열 중 어느 것이 옳은 배열인지 판단하라. (4점)

b. a의 답을 근거로 N2O의 Lewis 구조(공명구조 포함)를 그리고 각 원자의 형식 전하를 표시하라.(6점)

 

* 주의: 이 문제는 단계쩍으로 푸는 문제이므로 a의 답이 틀리면 뒷문제는 자동으로 0점으로 채점합니다.

 

답 : 

(a) NNO 배열

 N≡N과 N-O의 반데르발스힘의 차이가 있기 때문에 극성을 띈다. 하지만, NON배열에서 N=O의 반데르발스 힘 차이가 없기 때문에 무극성을 띈다.

따라서 선형, 극성 구조인 NNO배열이 옳은 배열이다.

-4점

 

(b)