2018 PEET 화학추론(일반화학) 기출문제 08번 풀이

 

2018 PEET 화학추론(일반화학) 기출문제 08번 풀이

 

 

개요

  온도와 부피가 일정한 조건에서 진행된 반응의 압력을 바탕으로 화학 반응식의 계수를 완성하고, 이를 바탕으로 압력 평형 상수를 계산하는 문제입니다.

  온도와 부피가 일정한 조건에서 기체의 압력은 기체의 몰수에만 의존하며, 문제에서 (나)의 내부압력이 1atm이라고 하였기 때문에, 입자 1개가 나타내는 압력은 0.2atm 입니다. (압력은 기체의 종류에 무관하며, 몰수에만 의존합니다.)

  평형에서의 부분압력 정보를 이용하여 반응에서의 계수를 완성시킬 수 있습니다.

풀이

  위의 내용을 바탕으로 보기를 살펴보면, 문장의 옳고 그름을 판단할 수 있습니다.

1. 위의 반응 전 후의 몰수(압력) 변화를 살펴보면, A : B : C 가 1 : 3 : 2 의 반응비를 가짐을 알 수 있습니다. 따라서 b = 3, c = 2로 b + c = 5 입니다.  (참)

2. (나)를 통해 알 수 있는 평형에서의 부분 압력 값을 통해 Kp 압력 평형상수를 구하면, Kp는 100임을 알 수 있습니다.  (참)

3. (가)의 초기상태에서 반응이 진행되어 (나)의 평형 상태에 도달하였습니다. 이는 △G=0 인 지점이 존재한다는 의미이며, 이는 발열 반응이면서 동시에 입자수가 감소하는 엔트로피 감소 반응 또는 흡열 반응이면서 동시에 입자수가 증가하는 엔트로피 증가 반응이라는 말이됩니다.

  즉, 엔탈피 요인과 엔트로피 요인의 경쟁이 존재하기 때문에 평형이 존재합니다.

 위의 완성된 화학 반응식 (4몰에서 2몰로 감소)을 통해 이 반응은 엔트로피가 감소(△S<0)하는 반응이라는 것을 알 수 있으며, 동시에 평형이 존재한다는 것은 발열 반응(△H<0)이라는 의미가 됩니다. 발열반응은 평형 상태에서 온도를 증가시키면, 역반응으로 평형이 이동하며, 이는 온도가 증가함에 따라 Kp가 이전의 값보다 작아지고, 반응지수 Q > 평형상수 K 가 되기 때문입니다. 따라서 위의 경우 Kp < x 이며, 주어진 설명은 잘못된 문장입니다.  (거짓)

4. 온도가 일정하면, 평형 상수는 변하지 않으며, 평형은 이동하지 않습니다. 즉, A, B, C의 몰 수는 변화가 없으며, D만 첨가되었기 때문에 전체 몰수만 증가합니다. 따라서 C의 몰분율은 첨가 전보다 감소합니다.  (참)

5. 온도가 일정하기 때문에 평형 상수는 변하지 않지만, A(반응물)이 첨가되었기 때문에 이를 소모하는 방향인 정반응이 진행되어 평형이 이동합니다. 따라서 상대적으로 C의 몰수가 늘어나게 되고, 이에 부분압력은 증가합니다.  (참)

 

 

* 본문의 설명에 잘못된 부분에 대해 말씀해주시면, 참고하여 수정, 업데이트 하도록 하겠습니다. 위 문제의 출처는 kpeet.or.kr 한국약학교육협의회입니다.