2013 MEET/DEET 자연과학2(일반화학) 기출문제 풀이 [의학계열 07번]

 

 

2013 MEET/DEET 자연과학2(일반화학) 기출문제 풀이

[ 의학계열(MEET) 07번,  치의학계열(DEET) 09번 ]

 

2013 MEET/DEET 자연과학2 MEET 07번, DEET 09번

[정답] ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

[개요]

  의학계열 7번, 치의학계열 9번 문제입니다. 용액의 농도와 밀도를 바탕으로 용질의 질량, 몰수를 찾고, 최종적으로는 라울의 법칙을 통해 용액의 증기압을 찾아야 합니다. 결국 용질의 양만 찾으면, <보기> 내용을 쉽게 해결할 수 있습니다.

[풀이]

  초기 상태인 그림 (가)와 평형 상태인 그림 (나)를 비교해보면, A 용액은 부피가 늘고, B 용액은 부피가 감소합니다. 즉, 비커 A 용액의 증기압보다 비커 B 용액의 증기압이 큼을 뜻합니다. 농도가 진할수록, 용질의 몰분율이 높아지고 증기압이 감소합니다. 따라서 초기 용액의 농도는  비커 A > 비커 B 임을 알 수 있습니다.

  그림 (나)에서 두 용액이 평형 상태에 도달했으므로 더이상 농도 변화는 없습니다. 비커 A 용액과 비커 B 용액의 농도가 같습니다. 그리고 비커 B의 농도(1.0 M)와 밀도(1.05 g/mL)가 주어졌기 때문에 이를 통해 용질의 질량과 몰수를 찾을 수 있습니다.

    몰농도가 1.0 [mol/L]이므로, 용질의 몰수 [mol] = 1.0 [mol/L] * 100 [mL] = 0.1 [mol]
    밀도가 1.05 [g/mL] 이므로, 용액의 질량 [g]은 1.05 [g/mL] * 100 [mL] = 105 [g]

  용질의 몰질량이 60 [g/mol]이므로, (나) 비커 B에 포함된 용질의 질량 [g]은 0.1 [mol] * 60 [g/mol] = 6 [g] 입니다. 자연스럽게 용매인 물의 질량 [g]은 105 - 6 = 99 [g] 가 됩니다.

  <보기>의 내용을 살펴보면,

ㄱ. (나)의 두 비커 A, B 용액의 농도는 같으므로 A 비커 용액의 농도 역시 0.1 M 입니다. 따라서 비커 A에 포함된 용질의 몰수 [mol] = 0.1 [mol/L] * 300 [mL] = 0.3 [mol] 입니다. 이는 비커 B에 포함된 0.1 [mol]의 세 배 입니다. 비커 A에 포함된 용질의 질량은 18 [g]입니다. (참)

ㄴ. (가)와 (나)에서 용질의 양은 변하지 않습니다. 비휘발성 용질이므로 비커 A의 용질 몰수는 0.3 mol, 비커 B의 용질 몰수는 0.1 mol입니다. 따라서 (가)의 비커 A 용액의 몰농도는 0.3 [mol] / 0.1 [L] = 3.0 M 입니다. (참)

ㄷ. (나)의 수용액의 증기압(P_용액)은 용액 내 용매의 몰분율(X_H2O)에 비례합니다. 비커 A, B 용액은 평형에 도달했기 때문에 어떤 용액을 사용해서 구해도 결과는 같습니다. 라울의 법칙을 이용하여 용액 내 물의 증기압을 찾을 수 있습니다. 비커 B 용액을 기준으로 설명을 이어나가면,

  물(용매)의 몰분율을 구하기 위해 용액 내 물의 몰수를 알아야 합니다. 물의 질량 99 [g]과 물의 분자량 18 [g/mol]을 이용하면 물의 몰수 [mol]를 구할 수 있습니다.

물의 몰수 = 99 [g] / 18 [g/mol] = 11/2 = 5.5 [mol] 

  앞서 찾은 용질의 몰수가 0.1 [mol]이었으므로, 용액 전체 몰수는 5.6 [mol]이 되며, 물의 몰분율은 다음과 같습니다.

물의 몰분율(X_H2O) = 용매의 몰수 / 용액의 몰수 = 5.5  / 5.6  = 55/56

  라울의 법칙을 통해 수용액의 증기압(P_용액)을 구하면 다음과 같습니다. (참)

P_용액 = X_H2O * P_용매˚ = (55/56) * 100 [torr]

[굿노트 풀이]

2013 MEET/DEET 자연과학2 MEET 07번, DEET 09번 풀이

 

---

* 본문 설명 중 잘못된 부분을 말씀해주시면, 참고하여 수정, 업데이트하도록 하겠습니다. 위 문제의 출처는 mdeet.org 의치의학교육입문검사 사이트입니다.