2020 PEET 화학추론(일반화학) 기출문제 풀이 (11번~15번)

 

2020 PEET 화학추론(일반화학) 기출문제 풀이 (11번~15번)

 

이전 문제(1번~10번) 풀이는 이전 글을 참고하시기 바랍니다.

1번~5번 : https://stachemi.tistory.com/93

2020 PEET 화학추론(일반화학) 기출문제 풀이 (1번~5번)

6번~10번 : https://stachemi.tistory.com/97

2020 PEET 화학추론(일반화학) 기출문제 풀이 (6번~10번)

 

---

 

11번 답 ④

자세한 풀이는 이전에 작성한 글을 참고하시길 바랍니다.

https://stachemi.tistory.com/67

2020 PEET 화학추론(일반화학) 기출문제 11번 풀이

---

 

12번 답 ④

원소 X의 상평형 그림입니다. I, II 두 종류의 고체 상과 액체, 기체 상으로 구분되어 있습니다.

  <보기>를 살펴보면,

ㄱ. A와 B 지점에서의 밀도를 비교하면, A지점의 밀도가 큽니다. 온도 T의 액체 B 지점에서 압력을 증가시키면, 고체 A로 상 변화하며, 응고 과정에서 일반적으로 부피가 감소합니다.

  (고체 II-액체 상경계 기울기가 양(+)임을 통해 고체 II에서 액체로의 상변화가 부피가 증가하는 과정임을 알 수 있습니다. 상경계 기울기(△P/△T) = △S/△V 입니다.) (참)

ㄴ. C에서 압력을 유지하며, 온도를 T로 높이면, 고체 II에서 기체로 상변화하며, X는 승화합니다. (참)

ㄷ. D는 세 가지 상 경계선이 만나는 삼중점이며, 고체 I, 고체 II, 기체가 공존하는 지점입니다. (거짓)

 

---

 

13번 답 ⑤

  주어진 W, X, Y, Z는 2주기, 3주기 원소이면서 동시에 바닥 상태 홀전자 수가 1개, 이온의 전하가 -1, +1, +2, +3인 원소입니다.

  이온의 전하와 홀전자 수를 고려했을 때, 1족, 13족, 17족만 해당합니다. 즉, Li, B, F, Na, Al, Cl 이 해당하는데, 바닥 상태에서 Ne 또는 Ar 전자 배치를 갖는다고 했으므로, F, Na, Al, Cl 4 종류로 좁혀집니다.

  이온 반지름을 통해 W ~ Z 까지 원소를 밝혀보면,

  Ar 전자 배치를 갖는 Cl^-이 가장 큰 이온 반지름(W)을 가지며, Ne 전자 배치를 갖는 F^-, Na⁺, Al³⁺ 중에는 원자번호가 가장 작은 F^- > Na⁺ > Al³⁺ 순서입니다. 따라서 X = F, Y = Na, Z = Al 임을 알 수 있습니다.

ㄱ. 전기음성도는 F (X)가 Cl (W) 보다 큽니다. (참)

ㄴ. 원자 반지름은 Al (Z)이 Na (Y)보다 작습니다. 동일 주기 내에서 원자번호가 클수록 유효핵전하 값이 증가하여 원자 반지름이 감소하는 경향을 보입니다. (거짓)

ㄷ. 제 1 이온화 에너지는 Cl (W)이 Al (Z)보다 큽니다. 동일 주기 내에서 원자번호가 클수록 유효핵전하 값이 증가하여 이온화 에너지가 대체로 커지는 경향(2-3족, 15-16족 예외)을 보입니다. (참)

 

---

 

14번 답 ⑤

  지문에 주어진 H₂O의 변화를 순서대로 (가), (나), (다)로 지칭하면, (가)는 77 ℃ 물이 100 ℃ 물로 가열되는 과정에서의 엔트로피 변화(a)를, (나)는 100 ℃ 물이 100 ℃ 수증기로 상 변화하는 과정에서의 엔트로피 변화(b)를, (다)는 100 ℃ 수증기의 압력을 1/2로 감소시켰을 때의 엔트로피 변화(c)를 나타낸 것입니다.

  <보기>의 내용을 살펴보면,

ㄱ. 물질의 엔트로피는 상에 따라 달라지며, 상 변화 과정에서 급격한 변화를 갖습니다. 고체 < 액체 ≪ 기체 순의 절대적인 엔트로피 값을 가지며, 아래의 그래프와 같은 값을 보여줍니다.

  동일한 액체 상만을 놓고 비교했을 때, 온도가 높아질수록 절대적인 엔트로피(S )의 크기는 증가하지만, 온도에 따른 엔트로피의 변화량(△S = q/T )은 낮은 온도에 비해 작습니다. 이를 종합해 보았을 때, a 보다 b 가 큰 값을 가질 것을 추론할 수 있습니다. (참)

[출처] Atkins Physical Chemistry 8th Fig 3.14 (b)

ㄴ. 과정 (다)는 기체상인 수증기의 압력이 1/2로 감소한 상태 변화입니다. 온도가 일정하므로, 등온 팽창 과정으로 볼 수 있습니다.

  등온 과정에서는 기체의 내부에너지 변화는 없으며(△U = 0), 이에 기체가 외부에 한 일 (-w)과 외부로부터 흡수한 열의 크기(q)는 같습니다. (△U = q + w ) 압력이 1/2로 감소했다는 것은 기체가 외부로 일을 했다는 것을 의미하며, 해당 일만큼의 열을 공급 받아야 내부 에너지가 일정하게 유지됩니다. 따라서 q > 0 이며, 이 과정에서의 엔트로피 변화 또한 △S = q /T  > 0 임을 알 수 있습니다.

  따라서 (c)는 0 보다 큰 값을 갖습니다. (참고로, 등온팽창 과정에서의 일은 경로에 의존하며, 그 크기는 가역 또는 비가역 여부에 따라서 달라지기 때문에 정성적으로 풀이하였습니다.) (거짓)

ㄷ. 과정 (나)의 상 변화에서의 엔트로피 변화(△S )는 상 변화 과정에서의 엔탈피 변화와 상전이 온도를 통해 구할 수 있습니다. 물의 증발 엔탈피가 x * 10³ J/mol 이므로 엔트로피 변화 b = △H_vap / Tb = x * 10³ / 373 J/molK 로 나타낼 수 있습니다. (참)

 

---

 

15번 답 ②

  위 문제는 철 6수화물과 아세틸아세토나토(acetylacetonato, acac^-) 리간드 사이의 치환 반응을 단계적으로 나타낸 것입니다. acac^- 리간드가 두 자리 리간드이므로, 단계별로 2 당량의 물이 치환되는 것을 알 수 있습니다. (참고로 아세틸아세토나토라는 이름은 다이케톤인 아세틸아세톤(CH₃COCH₂COCH₃)의 알파수소가 제거된 음이온인 아세틸아세토네이트 음이온의 리간드명입니다.)

  단계 1의 A는 [Fe(H₂O)₄acac]²⁺, 단계 2의 B는 [Fe(H₂O)₂(acac)₂]⁺, 단계 3의 C는 [Fe(acac)₃] 입니다. <보기>를 살펴보면,

ㄱ. 착이온 A는 광학이성질체를 가질 수 없습니다. (거짓)

ㄴ. 착이온 B는 H₂O 리간드의 위치에 따라 cis, trans 형의 기하 이성질체를 갖습니다. cis-형의 경우 H₂O, acac^-가 서로 인접한 자리에 놓이며, trans-형의 경우 H₂O와 acac^-가 서로 마주보는 위치에 놓입니다. (참)

ㄷ. 결론부터 말하면, 착물 C는 기하 이성질체를 갖지 않습니다. acac^- 리간드는 2번 탄소를 기준으로 하는 대칭형 구조를 가지고 있으며, 모두 카보닐기의 산소를 통해 금속과 배위 결합합니다. 이에 결합 방향에 따른 공간 배향 차이가 발생하지 않습니다. 그러나 결합된 두 자리 리간드들이 마치 선풍기 날개와 같은 구조를 만들며 좌회전성, 우회전성의 광학이성질체를 갖게 합니다. (참고로 금속과 결합하는 리간드의 원소가 각각 N, O로 다르다면, 결합한 배향에 따라 meridional, facial의 기하이성질체도 존재할 수 있습니다.) (거짓)

 

---

* 본문 설명 중 잘못된 부분에 대해 지적해주시면, 참고하여 수정, 업데이트 하도록 하겠습니다. 위 문제의 출처는 http://www.kpeet.or.kr 한국약학교육협의회 사이트입니다.

 

2020 PEET 화학추론(일반화학) 기출문제 풀이(16번~20번)  : https://stachemi.tistory.com/102

2020 PEET 화학추론(일반화학) 기출문제 풀이 (16번~20번)

2020 PEET 화학추론(일반화학) 기출문제 풀이(21번~25번)  : https://stachemi.tistory.com/104

2020 PEET 화학추론(일반화학) 기출문제 풀이 (21번~25번)