【화학】 화학 고난이도 문제 #1

화학 고난이도 문제 #1

 

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1. 2018 변리사 1차 자연과학 20번

⑴ 문제. 

다음은 A(g)가 B(g)를 생성하는 반응식과 농도로 정의되는 평형 상수(K)이다. 

 

 

표는 피스톤이 있는 실린더에 기체 A와 B가 들어 있는 초기 상태와 평형 상태 1과 2에 대한 자료이다.

 

상태	온도 (단위 : K)	A의 질량 / B의 질량	평형상수 K
초기	T1	14
평형 1	T1	4	K1
평형 2	T2	2/3	12K1

 

T₂ / T₁는? (단, 대기압은 일정하고 피스톤의 질량과 마찰은 무시하며, 모든 기체는 이상 기체로 거동한다.)

 

① 9/8        ② 6/5        ③ 5/4    ④ 4/3    ⑤ 3/2

⑵ 풀이.

① 질량보존의 법칙 적용

○ A의 질량 + B의 질량 = 일정

○ A의 질량 + B의 질량을 15라고 정의

○ 초기, 평형 1, 평형 2에 대해 A와 B의 질량을 다음과 같이 표시할 수 있음

 

	초기	평형 1	평형 2
A의 질량	14	12	6
B의 질량	1	3	9

 

② A의 몰수 감소량 : B의 몰수 증가량 = 1 : 2    ⇔    A의 분자량 : B의 분자량 = 2 : 1

 

	초기	평형 1	평형 2
A의 질량	14	12	6
B의 질량	1	3	9
μA	2	2	2
μB	1	1	1
nA	7	6	3
nB	1	3	9
K		K1	12K1

 

③ 몰수비와 평형상수의 관계로부터 부피비를 구할 수 있음 → 온도비를 구할 수 있음

 

 

④ 답 : ① 9/8 

 

 

2. (이투스) 2019년 7월 전국연합 모의고사 19번

⑴ 문제. 그림 (가)와 같이 두 개의 피스톤에 의해 분리된 실린더의 세 부분에 단원자 분자 이상 기체 A, B, C가 각각 들어 있다. A, B, C의 부피는 각각 2V, 2V, 4V이고, A의 압력은 P₁이며, 두 피스톤은 힘의 평형을 이루며 정지해 있다. 그림 (나)는 (가)에서 B에 열량 Q를 가했더니 두 피스톤이 서서히 이동하여 힘의 평형을 이루며 정지하였고, A의 압력은 P₂, C의 부피는 2V가 된 모습을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? (단, 피스톤의 마찰은 무시한다.)

 

 

ㄱ. P₂ = 2P₁이다.

ㄴ. Q = 12(P₂ - P₁)V이다.

ㄷ. (가) → (나) 과정에서 A가 B에게 한 일은 1.5P₂V - 3P₁V이다.

 

① ㄱ        ② ㄴ        ③ ㄱ, ㄷ        ④ ㄴ, ㄷ        ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

⑵ 풀이. 

① P₂ ＞ 2P₁  

 

 

② Q의 계산

 

 

③ (가) → (나) 과정에서 A가 B에게 한 일

 

 

④ 답 : ④

 

 

3. (대성학력개발연구소) 2019년 8월 모의 대학수학능력시험 물리Ⅱ 20번⑴ 문제. 그림 (가)는 일정량의 단원자 분자 이상 기체가 단열된 실린더에 밀폐되어 있을 때 L만큼 늘어난 용수철이 연결된 피스톤이 정지한 것을, (나)는 기체에 열을 공급한 후 L만큼 압축된 상태로 피스톤이 정지한 것을 나타낸 것이다. (가), (나)에서 기체가 들어 있는 실린더의 길이는 각각 5L, 7L이고, (가)에서 기체의 내부 에너지는 용수철에 저장된 탄성력에 의한 퍼텐셜 에너지의 20배이다. (가)에서 기체의 절대 온도가 T₀일 때, (나)에서 기체의 절대온도는? (단, 대기압은 일정하며, 피스톤의 마찰과 질량은 무시한다.)

 

 

① 2T₀

② 2.5T₀

③ 3T₀

④ 3.5T₀

⑤ 4T₀

 ⑵ 풀이.

① 용수철 상수 k, 단열된 피스톤의 단면적 A, 대기압 P₀, 기체의 몰수 n에 대해 다음 방정식을 찾을 수 있음

 

 

② 답 : 3.5T₀  

 

입력: 2019.02.23 12:08