위험물산업기사 2020년 1,2회 통합 6,7,8,9,10번 풀이

6. 질소와 수소로 암모니아를 합성하는 반응의 화학반응식은 다음과 같다. 암모니아의 생성률을 높이기 위한 조건은?

$N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3 + 22.1kcal$

1) 온도와 압력을 낮춘다.

2) 온도는 낮추고, 압력은 높인다.

3) 온도를 높이고, 압력은 낮춘다.

4) 온도와 압력을 높인다.

 

- 르샤틀리에 원리에 대해 묻는 문제이다. 

 

암모니아 생성반응은 발열반응인 것을 문제의 조건을 통해 알 수 있다.(+22.1kcal)

 

발열반응이므로 계의 온도를 낮춰주면 평형은 정반응 쪽으로 이동할 것이다.

 

생성물의 분자수가 더 적으므로 압력을 높이면 평형은 정반응쪽으로 이동할 것이다.

 

https://ikkujun.com/46 - 르샤틀리에 원리

 

 

7. 다음 그래프는 어떤 고체물질의 온도에 따른 용해도 곡선이다. 이 물질의 포화용액을 80℃에서 0℃로 내렸더니 20g의 용질이 석출되었다. 80℃에서 이 포화 용액의 질량은 몇 g인가?

 

1) 50g

2) 75g

3) 100g

4) 150g

 

- 용해도 곡선을 보면 80℃에서 용해도가 100인 것을 알 수 있다. 즉, 80℃에서 물 100g에 고체물질 100g이 녹을 수 있다는 것을 뜻한다.

 

이와 똑같이, 0℃에서는 용해도가 20이므로 0℃에서 물 100g에 고체물질 20g이 녹을 수 있다는 것을 뜻한다.

 

만약 80℃에 100g의 물과 고체물질 100g이 녹아있는 포화 용액(100g + 100g = 200g)이 있다고 가정하자. 온도를 0℃로 낮추게 되면 용해도는 20이 되므로 80g이 석출되어야 한다. 하지만 문제에서는 20g의 용질이 석출 되었다고 하였으므로, 1/4이 된 것이다.

 

	포화용액 200g으로 가정했을 때	실제 질량
석출량	80g	20g
1/4이 되었으므로 다른 조건도 똑같이 4로 나눠주면 된다.
포화용액의 질량	200g	50g

위 표처럼 포화용액의 질량도 4로 나누어주면 200 ÷ 4 = 50이 된다.

 

 

8. 1패러데이(Faraday)의 전기량으로 물을 전기분해하였을 때 생성되는 수소 기체는 0℃, 1기압에서 얼마의 부피를 갖는가?

 

1) 5.6L

2) 11.2L

3) 22.4L

4) 44.8L

 

- 1F의 전기량은 = 전자 1몰의 전하량이다.

 

$H_2O \rightarrow H_2 + \frac{1}{2}O_2$

 

1몰의 물이 전기분해될 때 1몰의 수소와 0.5몰의 산소가 생성된다. 

 

1몰의 물이 전기분해 될때 전자의 이동량은 2몰이다.

 

산소가 거의 수소의 전자를 빼았다시피 가지고 있었지만, 전기분해되면서 전자를 수소에게 돌려준다.

 

1F의 전기량은 전자1몰의 전하량이라고 하였으므로 0.5몰의 물이 전기분해 된 것이다.

 

그러면 수소도 0.5몰 생성되므로 

 

1mol = 22.4L로 계산하면 11.2L임을 알 수 있다.

 

 

9. 물 200g에 A 물질 2.9g을 녹인 용액의 어는점은?

(단, 물의 어는점 내림 상수는 1.86℃ㆍkg/mol이고, A 물질의 분자량은 58이다.)

 

1) -0.017℃

2) -0.465℃

3) 0.932℃

4) -1.871℃

 

- 어는점 구하는 공식은 어는점 내림 상수 × 몰랄농도이다.

 

분자량 = 58g/mol

어는점 내림 상수 = 1.86℃ㆍkg/mol (단위에 주의)

 

우선 몰랄농도를 계산해야 한다.

 

몰랄농도 = 용매1kg당 용질의 양(mol)

 

물질의 몰 수를 구해야하므로 질량을 분자량으로 나눠준다. 2.9 ÷ 58 = 0.05mol

 

몰랄농도 = 0.05mol ÷ 0.2kg = 0.25mol/kg = 0.25m

 

어는점 내림을 계산하면, 0.25mol/kg × 1.86℃ㆍkg/mol = 0.465℃

 

순수한 물의 어는 점은 0℃이므로 0.465℃를 빼주면 -0.465℃

 

 

10. 다음 물질 중에서 염기성인 것은?

 

1) $C_6H_5NH_2$

2) $C_6H_5NO_2$

3) $C_6H_5OH$

4) $C_6H_5COOH$

 

-

1번 - 아닐린

2번 - 니트로벤젠

3번 - 페놀

4번 - 벤조산

 

▲ 아닐린(aniline)

아닐린은 벤젠고리에 암모니아가 결합한 구조이다.

 

아닐린은 공명구조 덕분에 암모니아보다 염기성이 훨씬 강하다.

 

나머지 2,3,4번 보기의 물질들은 산성을 띄는 물질들이다.

 

니트로벤젠	페놀	벤조산