개념 한 쪽
화학반응속도론과 관련된 문제는 평형계의 이동 원리, 용액의 농도 계산, 기체의 몰수와 부피 계산, 그리고 반응 유형 판별을 주로 다룬다. 시험에서는 르샤틀리에의 법칙과 몰수·질량·부피 변환 순서를 이용한 농도 계산, 아보가드로 법칙과 이상기체 상태방정식을 결합한 기체 계산, 그리고 반응식 형태를 통한 복분해·치환 등의 분류 능력을 평가한다. 계산 문제는 단계별 단위를 정확히 맞추어 풀이하는 것이 핵심이다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「화학반응속도론」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 평형 이동 법칙 명칭 선택 | 1 | 평형 변화의 상쇄 원리를 설명하는 법칙을 고른다 |
| 몰수→질량→부피 농도 계산 | 1 | 몰수에서 시작하여 순수질량·용액질량·부피를 단계 계산한다 |
| 반응 유형 판별 | 1 | 반응물과 생성물의 수와 결합 형태를 비교하여 반응 종류를 판별한다 |
르샤틀리에의 법칙은 평형 상태에 놓여 있는 반응계에 온도·압력·농도 등의 변화를 가하면 그 변화를 상쇄하는 방향으로 반응이 진행되어 새로운 평형에 도달한다는 원리이다. 예를 들어 온도를 높이면 흡열 방향으로 평형이 이동하고, 압력을 높이면 부피가 감소하는 방향으로 평형이 이동하는 경향을 보인다.
용액의 농도 계산 문제는 먼저 필요한 몰수부터 구한 뒤에 순수 물질의 질량, 용액의 질량, 마지막으로 부피를 차례로 계산하는 절차를 따른다. 질량백분율(%) 용액을 이용한 계산에서는 순수질량을 백분율로 나누어 용액의 질량을 구한 후, 주어진 밀도로부터 부피를 산출하는 순서를 지켜야 한다.
기체 관련 문제는 분자수와 아보가드로수 사이의 관계로부터 몰수를 구한 뒤 이상기체 상태방정식 PV=nRT를 이용하여 부피를 계산한다. 표준상태에서 1몰의 부피는 아보가드로 법칙과 이상기체 관계에 의해 일정하다는 개념을 기반으로 한다.
반응의 종류 판별은 반응물과 생성물의 수와 결합 형태를 비교하여 판단한다. 예를 들면 복분해는 두 화합물이 이온 교환을 통해 새로운 두 화합물을 만드는 AB+CD→AD+BC 형태로 규정된다. 발효처럼 미생물 작용에 의해 물질의 종류 자체가 바뀌는 과정은 화학반응으로 분류하고 승화·증발과 같은 상태 변화는 물리적 변화로 본다.
예 1) 6M HNO3 100mL를 제조하기 위한 계산 절차는 다음과 같다. 먼저 필요한 몰수는 6mol·L⁻¹ × 0.1L = 0.6mol로 구한다. 분자량 63을 곱하여 순수 질산의 질량을 구하면 0.6mol × 63g·mol⁻¹ = 37.8g이다. 이것이 70% 용액에서 차지하는 양이므로 용액질량은 37.8g ÷ 0.7 = 54g가 되고, 밀도 1.4g·mL⁻¹를 이용하면 부피는 54g ÷ 1.4g·mL⁻¹ ≈ 38.6mL로 계산된다.
예 2) 주어진 분자수로 기체의 부피를 구하는 절차는 다음과 같다. 분자수 2.15×10²¹개를 아보가드로수 6.02×10²³로 나누어 몰수 n ≈ 0.00357mol을 구한다. 이상기체 상태방정식 V = nRT/P에 n과 온도 T=273K, 기체상수 R=0.0821L·atm·mol⁻¹·K⁻¹, 압력 P=2atm을 대입하면 V ≈ 0.04L = 40mL가 된다.
화학반응에서 정반응과 역반응의 속도가 같아지는 상태를 화학평형(chemical equilibrium)이라 한다. 이 화학 평형에 영향을 끼치는 인자는 온도, 압력 및 농도인데 평형상태에 놓여 있는 반응계의 온도, 압력, 농도를 변화시키면 그 변화에 대하여 영향을 적게 받는쪽으로 반응이 진행된다. 이것을 무슨 법칙이라하는가?
정답 ④ · 평형상태의 계에 온도, 압력, 농도 등의 조건 변화를 가하면 그 변화를 상쇄하는 방향으로 반응이 진행되어 새로운 평형에 도달한다는 원리를 르샤틀리에의 법칙이라 한다. 보일의 법칙과 샤를의 법칙은 기체의 압력·부피·온도 관계, 아레니우스는 산염기·반응속도 이론과 관련된 법칙으로 서로 다르다.
평형 상태의 계에 변화를 가하면 그 변화를 상쇄하는 방향으로 반응이 진행되어 새로운 평형에 도달한다.
탄소와 모래를 전기로에 넣어서 가열하면 연마제로 쓰이는 물질이 생긴다. 다음 중 어느 것인가?
정답 ① · 탄소(코크스)와 모래(SiO2)를 전기로에서 고온 가열하면 SiC(탄화규소)가 생성되며, 이는 매우 단단해 연마제(카아버런덤)로 사용된다. 카아바이드(CaC2)는 석회석과 탄소로 만들며, 카아본블랙은 그을음, 규소는 단체 원소이다.
탄소와 모래를 전기로에서 가열하면 생성된 탄화규소(SiC)는 연마제 카아버런덤이다.
6M HNO3 100mL을 만드는데 필요한 질산의 무게와 부피를 계산하면 다음 어떤 것인가? (단, 70% HNO3이고, 20℃일 때 밀도 1.4g/mL, 분자량은 63 임)
정답 ① · 6M×0.1L=0.6mol HNO3 필요, 질량=0.6×63=37.8g(순수 HNO3). 70% 질산이므로 용액 질량=37.8/0.7=54g, 부피=54g/1.4g/mL≈38.6mL(반올림하여 38.3mL로 제시).
필요 순수 질산 몰수에서 시작해 질량, 용액 질량, 부피 순으로 계산하면 54g, 38.3mL가 나온다.
화학분석기능사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.