2006년09월06일 8번

[과목 구분 없음]
실험 (다)의 결과로 공기 중 산소의 부피비가 20%이었다면, 눈금 실린더 안의 산소가 모두 소모되는 데 필요한 철솜의 최소 질량은? (단, 반응 전 눈금실린더 안의 공기 부피는 500mL이다.)(8번 공통지문 문제)

① 0.14g
② 0.28g
③ 0.56g
④ 1.12g
2.24g

(정답률: 알수없음)

문제 해설

공기 중 산소의 부피비가 20%이므로, 500mL의 공기 중에는 100mL의 산소가 포함되어 있다. 이때, 철솜과 산소가 반응하여 철이 산화되면서 산소가 모두 소모될 때, 철솜의 질량은 산소와의 몰비가 1:1이 되도록 산정할 수 있다. 따라서, 산소의 몰비는 100mL/1000mL/L × 1mol/22.4L = 0.00446mol 이다. 이에 따라 철솜의 몰비도 0.00446mol 이어야 하므로, 철솜의 질량은 0.00446mol × 56g/mol = 0.25g 이다. 그러나, 이는 산소가 100% 소모될 때의 질량이므로, 산소가 20% 남아있을 경우에는 철솜의 질량도 20% 증가하여 0.25g × 1.2 = 0.3g 가 된다. 따라서, 철솜의 최소 질량은 0.3g 이며, 이는 보기에서 "0.28g"에 가장 가까운 값이다.

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