2016년06월02일 20번

[과목 구분 없음]
다음은 A(g)와 B(g)가 반응하는 화학 반응식과 실험이다.

은? (단, 온도와 대기압은 일정하고, 피스톤의 질량과 마찰, 연결관의 부피는 무시한다.) [3점]

① 3/4
② 7/12
③ 1/2
④ 7/16
3/8

(정답률: 알수없음)

문제 해설

화학 반응식을 보면 A(g)와 B(g)가 1:1의 비율로 반응하여 C(g)와 D(g)를 생성한다. 따라서 초기에는 A(g)와 B(g)의 몰 비율이 1:1이다.

실험에서는 초기에 A(g)와 B(g)가 1:3의 몰 비율로 주입되었다. 이는 A(g)와 B(g)의 총 몰 수가 4mol이고, 그 중 1mol이 A(g)이고 3mol이 B(g)라는 것을 의미한다.

반응식에서 A(g)와 B(g)의 몰 비율이 1:1이므로, 초기에는 A(g)와 B(g)가 모두 반응하여 C(g)와 D(g)가 생성되어 총 몰 수가 4mol인 상태에서 C(g)와 D(g)의 몰 수가 각각 2mol씩 생성된다.

따라서, 최종적으로 C(g)와 D(g)의 몰 비율은 2:2로 1:1이 된다. 이를 각각의 몰 수로 환산하면, C(g)와 D(g)의 총 몰 수가 각각 2mol이므로, C(g)의 몰 수는 1mol, D(g)의 몰 수도 1mol이 된다.

따라서, C(g)의 몰 분율은 1/2, D(g)의 몰 분율도 1/2가 된다. 이를 다시 초기에 주입된 A(g)와 B(g)의 몰 비율로 환산하면, C(g)의 몰 분율은 1/4, D(g)의 몰 분율도 1/4가 된다.

따라서, C(g)와 D(g)의 몰 분율의 합은 1/4 + 1/4 = 1/2가 된다. 이를 전체 몰 분율로 환산하면, 1/2 / 4 = 1/8이므로, C(g)와 D(g)의 전체 몰 분율은 1/8이 된다.

따라서, C(g)와 D(g)의 몰 분율의 합인 1/2에서 전체 몰 분율인 1/8을 뺀 값인 3/8이 정답이 된다.

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