개념 한 쪽
용액은 두 가지 이상의 물질이 균일하게 섞인 혼합물이다. 위험물산업기사에서는 농도의 정의(몰·몰랄·노르말), 희석과 혼합 계산, 비등점 상승·빙점 내림이 출제된다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「용액」의 공개 문제 2개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 농도 계산(희석·노르말) | 1 | 희석 전후 용질 양 보존과 당량 수로 농도 구하기 |
| 용액 개념 옳고 그름 | 1 | 합금 등 용액 성격에 대한 설명의 진위 판단 |
용액은 상태에 따라 기체 혼합물(공기), 액체 용액(소금물), 고체 용액(고용체)으로 나뉜다. 양이 많은 성분이 용매, 녹아 있는 성분이 용질이다. 합금 중 일부는 고용체 형태이지만 모든 합금이 고용체인 것은 아니고, 혼합물이나 화합물 형태도 있으므로 「모든 합금은 고용체」라는 보기는 틀린 설명이다.
농도는 기준에 따라 이름이 달라진다. 몰랄농도(m)는 용매 1kg당 용질의 몰 수, 몰농도(M)는 용액 1L당 용질의 몰 수, 퍼센트 농도는 질량 비율, 노르말 농도(N)는 용액 1L당 당량 수다. 노르말 농도를 구하려면 먼저 당량을 정한다. 황산(H₂SO₄)은 2가 산이므로 분자량 98g의 절반인 49g이 1당량이어서, 1L에 49g이 녹으면 1N이고 400mL에 98g이 녹으면 2당량 ÷ 0.4L = 5N이 된다. 용매 질량을 기준으로 하는 몰랄농도는 온도에 따른 부피 변화의 영향을 받지 않는다.
희석과 혼합에서는 용질의 양이 보존된다. 희석은 C₁V₁ = C₂V₂로 계산해 1000ppm 용액에서 10ppm 100mL를 만들려면 원액 1mL를 취해 부피를 맞추면 된다. 혼합은 농도×부피의 합이 양변에서 같다는 등식으로 세운다. 0.2N NaOH 51mL에 0.6N x mL를 섞어 0.3N을 만들려면 0.2×51 + 0.6x = 0.3×(51+x)에서 x = 17mL다.
용액의 성질은 녹은 입자 수를 따른다. 비등점 상승은 용질 입자 수에 비례하는 성질이어서, 이온으로 해리되는 전해질 용액이 같은 몰 농도의 비전해질 용액보다 비등점 상승도가 크다. 빙점 내림은 ΔTf = 몰랄농도 × Kf로 계산한다. 물 200g에 아세톤 2.9g(분자량 58, 0.05몰)을 녹이면 몰랄농도는 0.05 ÷ 0.2kg = 0.25m이고, 물의 몰내림 상수 1.86을 곱해 0.465℃만큼 내려가 빙점은 -0.465℃가 된다. 기체를 흡수시켜 용액을 만들 때는 이상기체 상태방정식으로 몰 수를 구한 뒤 농도로 바꾸는데, 27℃ 1기압에서 기체 1몰은 약 24.6L다.
시험은 농도 정의를 묻는 보기와 계산 문제가 반반으로 나온다. '용매 1kg에 녹아 있는 용질의 몰 수'의 답은 몰랄농도이고, 노르말 농도 계산에서는 산의 가수부터 확인한다. pH 9인 NaOH 용액 10L 속 나트륨 이온 수는 pH+pOH=14로 pOH 5를 구하고 [Na⁺] = 10⁻⁵M, 10L를 곱해 10⁻⁴몰, 아보가드로 수를 곱해 6.02×10¹⁹개의 순서로 계산한다. 27℃ 1기압의 암모니아 800mL(0.8L)를 물 100mL에 모두 흡수시키면 0.8 ÷ 24.6 ≈ 0.0325몰, 질량 약 0.5525g이므로 중량%는 약 0.55%, 몰농도는 0.0325 ÷ 0.1 = 0.325M가 된다.
100mL 메스플라스크로 10ppm용액 100mL를 만들려고 한다. 1000ppm용액 몇 mL를 취해야 하는가?
정답 ① · 고농도 용액을 희석하여 목표 농도의 용액을 조제할 때 필요한 원액의 부피를 구하는 문제이다. 희석 전후의 용질 양은 변하지 않으므로 '처음 농도 곱하기 처음 부피는 나중 농도 곱하기 나중 부피'라는 공식을 사용한다.
희석 전 용질의 질량은 희석 후와 동일하므로 C1V1=C2V2 공식을 사용하여 초기 농도와 부피의 곱을 최종 농도와 부피의 곱과 같게 설정하여 계산한다.
다음 중 용액에 대한 설명이 아닌 것은?
정답 ② · 화학에서 정의하는 용액의 기본 개념과 분류 기준을 묻는 문제이다. 용액은 두 가지 이상의 물질이 균일하게 섞여 있는 균일 혼합물로, 성분 비율이 가장 큰 물질을 용매라 하고 용매에 녹아 있는 물질을 용질이라고 부른다.
0.2N NaOH 용액 51mL 에 0.6N NaOH 용액 얼마를 가하면 0.3N NaOH 용액이 되겠는가?
정답 ④ · 혼합 전후의 당량 수는 보존됩니다. 0.2N 용액 51mL의 당량은 10.2mEq입니다.
용액 혼합 시 혼합 전후의 용질 양(당량)은 보존되므로, 혼합 전 당량 합과 혼합 후 당량이 같다.
위험물산업기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.