[화1] 양적관계를 위한 조언(5)
안녕하세요 수능 화학 강사 김동준입니다
오늘은 다섯 번째로 네 번째 글에 있던 마지막 논리를
조금 어려운 문제에 적용해보려고 합니다
네 번째 글 : [화1] 양적관계를 위한 조언 (4)
문제 먼저 보고 가실게요
18학년도 수능 화1 17번 문항입니다
일단 한계반응물을 유추해야 합니다
실험Ⅰ,Ⅱ에서 둘 다 A가 한계반응물인 경우,
둘 다 B가 한계반응물인 경우,
실험Ⅰ은 B, 실험Ⅱ는 A인 경우 까지 3가지 경우가 있겠죠
(실험Ⅰ에서 A가 한계반응물이라면 실험Ⅱ에서는
B가 증가한 상황이므로 B가 한계반응물일 수 없습니다)
둘 다 A가 한계반응물이라면 반응하는 양이 각각 같은데
실험Ⅱ에서 B가 더 많이 남기 때문에
전체 몰수와 C의 몰수 비가 4로 같을 수 없습니다
둘 다 B인 경우 반응하는 양은 4:9이므로 생성물의 몰수도
4:9로 같이 늘어나겠지만 소모되는 A의 몰수가 4:9로
증가하므로 남은 A의 몰수가 실험Ⅱ에서 더 감소하고
이때도 전체 몰수와 C의 몰수비가 같을 수 없습니다
따라서 실험Ⅰ에서는 B, 실험Ⅱ에서는 A가 한계반응물이겠죠
실제로 화학반응식을 일일이 전개한 후 계산을 통해
모순을 찾지 않고 생각만으로 결론 도출이 가능하면
경우의 수를 나누는 방식도 괜찮은 방식입니다
다만 이 문제에서는 다른 방식도 생각해볼 수 있습니다
B가 들어가는 상황에서 완결 전이라면 B는 한계반응물로
바로 사라지고 A는 감소, C와 D는 증가합니다
반응의 진행에 따른 의 변화를 고려해보면
C의 몰수 증가폭에 비해 전체 몰수의 증가폭이 작으므로
(A와 D의 계수가 같기 때문에 A 감소량과 D 증가량이
상쇄되고 따라서 전체 몰수는 생성된 C만큼만 증가합니다
예를 들어 C가 1몰 생성되는 경우 전체몰수는 x+1몰 증가)
완결까지 는 감소하다가 완결 후엔 증가하는
그림을 그려볼 수 있겠습니다
완결에서 C와 D만 존재하고 이때 C가 1인 경우 D는 2이므로
반응 후 인데
실험Ⅰ과 Ⅱ는 이므로
실험Ⅰ, Ⅱ는 각각 완결 전과 후임을 유추할 수 있습니다
이렇게 한계반응물 유추를 한 후 네 번째 글의
마지막 논리를 적용시켜보면 다음 해석이 가능합니다
A:B가 x:4로 반응하면 반응 후 C:전체 몰수 비는 1:4이고
A:B가 x:9로 반응하면 반응 후 C:전체 몰수 비는 1:4이다
반대로,
실험Ⅰ에서 B가 한계 반응물이므로
반응 후 C : 전체 (A, C, D)가 1:4일 때
반응 전 A:B는 x:4이고,
실험Ⅱ에서는 A가 한계 반응물이므로
반응 후 C : 전체 (B, C, D)가 1:4일 때
반응 전 A:B는 x:9 라는 해석도 가능해집니다
생성된 C를 1몰로 가정하면 계수에 의해 D는 2몰이고
남은 반응물은 1몰이 되므로 반응 후 모습이
실험Ⅰ에서는 A 1몰, C 1몰, D 2몰
실험Ⅱ에서는 B 1몰, C 1몰, D 2몰이겠죠
이 반응 후 모습을 기준으로 아래에서부터
거꾸로 반응식을 적어보면 다음과 같고
실험Ⅰ | 2A + bB |
반응전 | 3 b |
반 응 | -2 -b +1 +2 |
반응후 | 1 0 1 2 |
실험Ⅱ | 2A + bB |
반응전 | 2 (b+1) |
반 응 | -2 -b +1 +2 |
반응후 | 0 1 1 2 |
각각 반응 전 후 비율이 같으면 되므로 3:b = x:4,
2:(b+1) = x:9 이 되어 두 식을 풀면 b=2, x=6을
얻을 수 있겠습니다
결론 :
동일한 반응식이면 반응은 계수비에 따라 진행되므로
반응 전 몰수비가 정해지면 반응 후 몰수비가 정해지고
반응 후 몰수비가 정해지면 반응 전 몰수비도 정해진다
다음 글은 이번 글에서 살짝 등장했는데 반응의 진행에 따른
반응물과 생성물의 ‘변화’에 대해 다루어보려고 합니다
오늘도 긴 글 읽어주셔서 감사해요!
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문제에서 마무리를 비율로 하는 풀이는 처음봤네요. 참신한 것 같아요
네 그쵸 ㅎㅎ 사실 초고엔 일반식 풀이까지 포함해서 문제도 하나 더 있었는데 너무 길어지고 일단 글의 메인 주제가 비율이다보니 논증에 치중하지는 않았습니다
여담입니다만 하나 더 넣으려던 문제가 171120인데 유리함수 해석 쓰신거 재밌게 잘 봤습니다
아 그거 보셨군요 ㅎㅎ
제대로 된 칼럼이네요
감사합니다 화1 공부에 조금이나마 도움이 되었으면 좋겠습니다 :)
중화반응도 올려주시나요?
네 화학 반응식이 어느정도 마무리되면 중화반응도 올릴 예정입니다