2025 MEET/DEET 화학
추천글 : 【화학】 MEET/DEET 화학 풀이
화학임고생 님 질의사항 반영 (24.09.19)
1. 그림은 주양자수(n)와 각운동량 양자수(l)의 합이 4인 수소 원자 오비탈 ㈎와 ㈏의 방사 방향 확률 분포 함수 f(r)을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ①
○ 오비탈 이론
① n + l = 4이고, ㈎의 방사방향 마디의 수 = n - l - 1 = 1이므로 n = 3, l = 1. 따라서 ㈎의 전체 마디 개수 = n - 1 = 2
② n + l = 4이고, ㈏의 방사방향 마디의 수 = n - l - 1 = 3이므로 n = 4, l = 0. 따라서 ㈏는 구형의 s 오비탈이므로 방사 대칭성이 있어 f(r)은 배향에 영향을 받지 않고, 오직 핵으로부터의 거리에만 의존함
③ 수소꼴 원자에서 전자의 에너지 준위 En = -Ry / n2이므로 E㈎ = -Ry / 9, E㈏ = -Ry / 16
④ 전체 마디 개수는 n-1이므로, ㈎는 2개이고 ㈏는 3개
⑤ 각운동량 양자수(l)는 ㈎가 1이고 ㈏는 0
2. 그림은 2주기 원소 ㈎ ~ ㈓의 1차 이온화 에너지와 원자 반지름을 나타낸 것이다. ㈎ ~ ㈓는 Be ~ F 중 하나이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ②
○ 고전원자론
○ Be → F로 갈수록 원자반지름이 작아지므로 ㈏ : Be, ㈎ : B, ㈐ : C, ㈒ : N, ㈑ : O, ㈓ : F임
① ㈎는 B이므로 13족 원소
② ㈎ B와 ㈐ C의 2차 이온화 에너지 대소 관계는 Be와 B의 1차 이온화 에너지 대소 관계와 대응됨. 1차 이온화 에너지는 일반적으로 족이 증가할수록 증가하지만, 2족이 13족보다 높고 15족이 16족보다 높은 게 반례. 따라서 Be가 B보다 1차 이온화 에너지가 높으므로 ㈎ B가 ㈐ C보다 2차 이온화 에너지가 높음
③ 바닥 상태에서 홀전자 개수는 ㈏ Be이 0개, ㈐ C가 2개
④ 최외각 전자의 유효 핵전하는 족이 증가할수록 증가하므로 ㈑ O가 ㈒ N보다 큼
⑤ 전기음성도가 가장 큰 원자는 ㈓ F
3. 그림은 사슬형 분자 N5+의 공명 구조 일부를 나타낸 것이다. N5+에서 말단 원자부터 차례로 N(1) ~ N(5)라 할 때, ㈏에서 모든 원자는 옥텟 규칙을 만족하고 N(3)의 형식 전하는 -1이다. 원자가 껍질 전자쌍 반발 이론과 원자가 결합 이론을 적용하여 이에 대해 설명한 것으로 옳지 않은 것은?
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ④
① N(2)의 형식 전하 = 원자가 전자수 - 결합전자 수 ÷ 2 - 비공유전자 수 = 5 - 8 ÷ 2 - 0 = 1
② ㈏의 구조는 N≡N-N-N≡N이므로, N(1), N(5)의 형식 전하는 0, N(2), N(4)의 형식 전하는 +1, N(3)의 형식 전하는 -1
③ 맞는 설명
④ ∠(N(2)-N(3)-N(4))은 ㈎에서 180°이고, ㈏에서 100° 전후
⑤ 형식 전하를 갖는 질소 원자 수가 ㈎에서 5개, ㈏에서 3개이고, ㈎에서의 형식 전하는 ㈏에서와 달리 불안정한 +1 전하이므로 ㈎의 공명 기여도는 떨어짐
4. 그림은 N와 F의 원자 오비탈로부터 만들어진 NF의 분자 오비탈 에너지 준위의 일부를 나타낸 것이다. ㈎와 ㈏ N와 F 중 하나이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 이온화는 오비탈의 에너지 준위를 변화시키지 않는다.)
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ②
① 더 전기음성도가 큰 F가 더 아래에 있는 원자 오비탈 ㈏임
② NF의 MO는 σ2s2 σ2s*2 π2p4 σ2p2 π2p*2 이므로 홀전자는 π2p* 오비탈에 있는 2개 전자
③ 1차 이온화 에너지 = E∞ - EHOMO이고 EHOMO > E2p,N이므로 NF가 N보다 1차 이온화 에너지가 더 작음
④ NF+는 NF보다 반결합 전자가 더 적으므로 결합 세기가 더 크고, 결합 길이가 더 짧아짐
⑤ 더 가까운 ㈏의 2p 오비탈 성분이 더 많이 들어감
5. 그림은 암염 구조 고체 ㈎와 형석 구조 고체 ㈏의 단위 세포를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ①
○ 고체 결정
① 맞는 설명
② 사면체 구멍이 아니라 팔면체 구멍
③ 음이온 자체는 정육면체를 형성하고 단위 세포를 넘어가더라도 정육면체 구조가 계속 이어지는 것은 맞으나 (ref), 음이온의 배위구조는 일반적으로 인접한 양이온의 구조를 의미하므로 단순 입방 구조가 아니라 면심 입방 구조라고 해야 함
④ ㈏에서 단위 세포 당 양이온의 개수 = 1/8 × 8개 + 1/2 × 6 = 4개이고, 단위 세포 당 음이온의 개수 = 8개
⑤ 양이온의 배위수는 특정 양이온과 가장 가까운 음이온의 수를 지칭함. ㈎의 경우 6개이고, ㈏의 경우 8개
6. 그림은 1 atm에서 농도 1/10 m인 포도당 수용액과 농도가 1/12 m인 MgSO4 수용액을 각각 냉각시킬 때 시간에 따른 온도를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? (단, 용액은 이상 용액이고, 냉각 과정에서 열 제거 속도는 일정하다.)
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ②
○ ㄱ : 용질이 있는 용액은 어는점 내림이 있어 0 ℃보다 더 낮은 온도부터 냉각되기 시작함
○ ㄴ : 물의 어는점 내림 상수 K ℃ / m × 1/10 m = t1 ℃ ⇔ K = 10 t1 ℃ / m. 왼쪽 그래프에서 t1 ~ t2에 걸쳐 기울기가 완만한 구간이 나타나는 이유는 냉각이 진행되면서 용질의 농도가 높아져서 어는점이 계속 내려가기 때문
○ ㄷ : K ℃ / m × 1/10 m (포도당 농도) = K ℃ / m × 1/12 m (MgSO4 농도) × 반트호프 인자(i) ⇔ 반트호프 인자(i) = 1.2
7. 그림은 콕으로 분리된 두 개의 강철 용기 중 하나에 같은 몰수의 He (g)과 H2O (l)을 넣은 후, 100 ℃에서 H2O (l)이 증발하여 도달한 평형 ㈎를 나타낸 것이다. ㈎에서 콕을 연 후, 100 ℃에서 평형 ㈏에 도달하였다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? (단, 기체는 이상 기체이고, H2O (l)의 부피, He (g)의 용해, He (g)에 의한 물의 증기압 변화, 연결관의 부피는 무시한다.)
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ③
○ ㄱ : H2O (l)이 100 ℃에서 증발하면 H2O (g)와 H2O (l)이 증기압 평형에 도달하고, 그때 증기압은 1 atm. 따라서 9 atm은 He (g)이고, 8 atm에 해당하는 몰수의 H2O가 액체 상태로 존재함을 알 수 있음. 그러므로 ㈎에서 H2O (l)의 몰수는 H2O (g)의 몰수의 8배
○ ㄴ : 100 ℃ 조건은 여전히 유지되므로 ㈏에서 H2O (g)의 압력은 1 atm이 됨. 그런데 부피가 3배가 됐으므로 H2O (g)의 몰수는 ㈎에서보다 3배가 더 많음. 그러므로 H2O (l)의 몰수 : H2O (g)의 몰수 = 8 - 2 : 3 = 6 : 3 = 2 : 1
○ ㄷ : ㈎에서 ㈏로 부피가 3배 증가함에 따라 He (g)의 압력은 1/3이 되어 3 atm이 됨. 따라서 혼합 기체의 전체 압력 = He의 압력 + H2O (g)의 압력 = 3 + 1 = 4 atm
8. 다음은 (NH4)2CO3 (s)이 기체로 분해되는 과정의 화학 반응식과 온도 T에서 압력으로 정의된 평형 상수(KP)를 나타낸 것이다.
(NH4)2CO3 (s) ⇄ 2NH3 (g) + CO2 (g) + H2O (g), KP
그림은 피스톤이 달린 실린더에 (NH4)2CO3 (s)만 들어 있는 초기 상태로부터 반응이 진행되어 평형 ㈎에 도달한 후, CO2 (g)를 추가하여 평형 ㈏에, 이후 용기 부피를 감소시켜 평형 ㈐에 도달한 것을 나타낸 것이다. ㈎에서 혼합 기체의 전체 압력은 0.4 atm이고 ㈏에서 CO2 (g)의 부분 압력은 0.8 atm이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 T로 일정하고, 기체는 이상 기체이며, 고체의 부피는 무시한다. 제시된 반응 이외의 반응은 고려하지 않는다.)
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ⑤
○ ㄱ : 동일 온도 및 동일 부피에서 몰수는 압력과 비례함. 따라서 PNH3 = 0.2 atm, PCO2 = PH2O = 0.1 atm. 그러므로 KP = 0.22 × 0.1 × 0.1 = 4 × 10-4
○ ㄴ : KP = 4 ×10-4 = (0.2 - 2x)2 × 0.8 × (0.1 - x) ⇔ x = 0.05. 따라서 ㈏의 혼합 기체에서 H2O의 몰분율은 (0.1 - x) / (0.2 - 2x + 0.8 + 0.1 - x) = 1/19
○ ㄷ : 정반응 및 역반응이 전혀 일어나지 않았다고 가정하고 반응지수 Q를 계산하면, Q = 0.22 (NH3 압력) × 0.16 (CO2 압력) × 0.1 (H2O 압력) > KP. 따라서 역반응이 진행돼야 하므로 NH3의 부분 압력은 0.2 atm보다 작아짐
9. 다음은 Ag+ (aq)과 관련된 세 가지 반응의 평형 반응식과 25 ℃에서의 평형 상수(K)이다.
그림 ㈎는 H2O (l) 100 mL에 1 g의 AgCl (s)을 천천히 첨가하여 평형에 도달한 수용액을, ㈏는 0.01 M Na2S2O3 (aq) 200 mL를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 25 ℃로 일정하다.)
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ③
○ ㄱ : ㈎와 같이 이미 Ag+가 녹아 있는 상황에서 AgSCN(s)의 용해도는 더 떨어지게 됨 (공통 이온 효과)
○ ㄴ : [Ag+][SCN-] = 1.0 × 10-12, [Ag+][Cl-] = 1.8 × 10-10이 항등적으로 만족하므로 변변 나누어 [Cl-] / [SCN-] = 180
○ ㄷ : S2O3-가 0.01 M로 과량으로 주어져 있으므로 반응이 있어도 그 농도는 거의 일정하다고 할 수 있음. 따라서 Ag+는 1.5 × 10-7 M까지 녹을 수 있어, AgSCN (s)의 몰 용해도는 1.5 × 10-7 M이라고 할 수 있음
10. 다음은 벤젠(C6H6)이 기화하는 과정의 반응식과 298 K에서의 표준 기화 자유 에너지(ΔG°)이다.
C6H6 (l) ⇄ C6H6 (g), ΔG° = 5.2 kJ / mol
그림은 298 K와 T1 K 각각에서 C6H6 (g)의 압력에 따른 기화 자유 에너지(ΔG)를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ③
○ ㄱ : 0 = ΔG (kJ / mol) = ΔG° + RT ln K = 5200 J / mol + 8.31 J / K·mol × 298 K ln a ⇔ ln a = -5200 / (8.31 × 298)
○ ㄴ : ΔG = 0에서의 압력이 KP임
○ ㄷ : b (kJ / mol) = 5.2은 T1 = 298 K이라는 의미이므로 옳지 않음. 이 선택지의 출제 취지는 ΔG (kJ / mol) = ΔG° + RT ln P = ΔG° (∵ P = 1 atm)와 같이 실수하는지를 보는 것
11. 그림은 1몰의 단원자 이상 기체가 A 상태로부터 실선을 따라 B, C 상태를 거쳐 A 상태로 돌아오는 가역적 과정을 나타낸 것이다. 이 기체에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ④
○ ㄱ : A → B 과정은 등압 팽창 과정으로 ΔH = Q = ΔU + Wex > 0 (∵ ΔU > 0, Wex (밖으로 해준 일) > 0)
○ ㄴ : B → C 과정은 등적 수축 과정으로 dS = dQ / T = dU / T < 0으로부터 ΔS = ∫ dS < 0을 얻음
○ ㄷ : C → A 과정은 등온 수축 과정으로 ΔG = ΔH - TΔS = -TΔS (∵ Δ(PV) = Δ(nRT) = 0) = 831 × ln 2 (J)
12. 다음은 반응 ㈎와 ㈏의 화학 반응식과 속도 법칙이다.
그림은 반응 속도 상수 k1과 k2를 온도에 따라 나타낸 것이고, 표는 일정 부피에서 진행한 실험 Ⅰ과 Ⅱ의 자료이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ④
○ ㄱ : 아레니우스 식 k = A exp (-Ea / RT)으로부터 ln k = ln A - Ea / RT를 얻을 수 있음. 1/T - ln k 그래프를 보면, ㈎의 기울기가 ㈏의 기울기의 4배이므로, 기울기가 -Ea / R임을 비추어 볼 때 반응의 활성화 에너지 Ea가 ㈎에서가 ㈏에서보다 4배 더 큼을 알 수 있음
○ ㄴ : ㈎의 경우 4T1 / 3에서 -log k1 = 2이므로, a = k1 [A]02 = 0.01 × 102 = 1 (M/s). ㈏의 경우 2T1에서 -log k2 = 0이므로, b = k2 [B] × 2 (고유 반응속도식 보정) = 1 × 1 × 2 = 2 (M/s).
○ ㄷ : Ⅱ에서 B의 반감기는 ln2 / k2 = ln 2 (s)
13. 다음은 T K에서 A와 B로부터 C가 생성되는 반응의 화학 반응식과 속도 법칙 및 반응 메커니즘을 나타낸 것이고, k는 전체 반응의 속도 상수이다. T K에서 단계 ⑴의 정반응과 역반응의 활성화 에너지는 각각 E1과 E2이고, 단계 ⑵의 정반응의 활성화 에너지는 E3이다.
A의 초기 농도([A]0)가 B의 초기 농도([B]0)보다 훨씬 크면 반응 과정에서 A의 농도 변화를 무시할 수 있고, T K에서 [A]0와 [B]0가 각각 2.0 M, 2.0 × 10-3 M일 때 B의 반감기는 350 s이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? (단, ln 2 = 0.7이다.)
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ⑤
○ 반응 메커니즘
○ ㄱ : K = kE1 / kE2 = [D] / [A]2 ⇔ [D] = K[A]2. ∴ v = kE3 [D][B] = k[A]2[B] = k[A]m[B]n (단, k = kE1 kE3 / kE2)
○ ㄴ : k = kE1 kE3 / kE2 = (AE1AE3 / AE2) exp(-(E1 - E2 + E3) / RT). ∴ Etot = E1 - E2 + E3
○ ㄷ : v = k[A]2[B] ≃ k[A]02[B] = 4k[B]. ∴ t1/2 = ln 2 / 4k = 0.7 / 4k = 350 ⇔ k = 5.0 × 10-4 (M-2·s-1)
○ 사전 평형이 아니라 정류상태근사로 푼 경우
d[D] / dt = kE1[A]2 - kE2[D] - kE3[D][B] = 0
⇔ [D] = kE1[A]2 / (kE2 + kE3[B])
∴ v = kE3[D][B] = kE1kE3[A]2[B] / (kE2 + kE3[B])
kE2 ≫ 1 또는 kE3 or [B] ≪ 1이면 v = (kE1kE3 / kE2) [A]2[B]이므로 사전 평형의 결론과 같아짐
14. HA와 HB는 일양성자 약산이다. 그림은 25 ℃에서 HA (aq) 100 mL와 HB (aq) 100 mL를 각각 1 M NaOH (aq)으로 적정하여 얻은 적정 곡선의 일부를 나타낸 것이다. 적정 전 HA (aq)와 HB (aq)의 pH는 3.0으로 같고, HA (aq)와 HB (aq)의 적정에서 당량점까지 가한 NaOH (aq)의 부피는 각각 25 mL와 100 mL이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도는 25 ℃로 일정하고, 혼합 수용액의 부피는 혼합한 각 수용액의 부피의 합과 같다.)
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ⑤
○ 산·염기 반응
○ ㄱ : HA 수용액이 1 M NaOH 수용액 25 mL로 당량점에 도달한다는 사실로부터 HA의 농도는 0.25 M라고 할 수 있음. HA → H+ + A-의 평형식은 KHA = [H+][A-] / [HA] = 10-3 × 10-3 / 0.25 = 4 × 10-6. 핸더슨-하셀바흐 식에 따라, a = pKa + log ([A-] / [HA]) = -log 4 + 6 + log 4 = 6
○ ㄴ : ㄱ과 비슷하게, HB의 농도는 1 M이라고 할 수 있음. HB → H+ + B-의 평형식은 KHB = [H+][B-] / [HB] = 10-6. 그러므로 산 해리 상수는 HA가 HB의 4배
○ ㄷ : P에서 [A-] = 0.25 M × 100 mL × 80% / 120 mL이고, Q에서 [B-] = 1 M × 100 mL × 20% / 120 mL이므로 맞는 설명
15. 글라이신(H2NCH2COOH)은 수용액에서 H3N+CH2COO- 형태로 존재한다. 다음은 수용액에서 글라이신의 산 해리 반응과 염기 해리 반응 각각의 반응식과 25 ℃에서의 평형 상수(K)이다.
25 ℃에서, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ⑤
○ ㄱ : 반응식의 가감승제에 의해 H3N+CH2COOH + OH- → H2NCH2COO- + H+, K = 101.8을 얻을 수 있음. ∴ 101.8 = [H2NCH2COO-][H+] / [H3N+CH2COOH][OH-] = 10 [H+]2 / 10-14 ⇔ 10 [H+]2 = 10-12.2 ⇔ [H+] = 10-6.6
○ ㄴ : K = 10-11.6 = [H3N+CH2COOH][OH-] / [H3N+CH2COO-] = (10 × 10-14) / [H+] ⇔ [H+] = 10-1.4
○ ㄷ : 산 해리 반응이 주 반응이므로 이것만 고려해도 됨. 즉, K = 10-9.8 = [H2NCH2COO-][H+] / [H3N+CH2COO-] = 10-14 / [OH-]2 ⇔ [OH-]2 = 10-4.2 ⇔ [OH-] = 10-2.1 ⇔ [H+] = 10-11.9
16. 그림은 25 ℃에서 산 수용액과 NaOH 수용액을 혼합하여 완충 용액 ㈎ ~ ㈐를 만드는 과정을 나타낸 것이다. 25 ℃의 수용액에서, CH3COOH의 pKa는 4.7이고, H3PO4의 pKa1, pKa2, pKa3은 각각 2.0, 7.3, 12.3이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? (단, log 2 = 0.3이다.)
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ②
○ ㄱ : ㈎에서 5.0 = 4.7 + log (20 / (V1 - 20)) ⇔ V1 = 30 (mL)
○ ㄴ : ㈏에서 7.0 = 7.3 + log ([HPO42-] / [H2PO4-]) ⇔ [HPO42-] / [H2PO4-] = 0.5. ∴ V2 = 60 + 60 / 3 = 80 (mL). 한편, ㈐에서 V3 = 60 / 3 = 20 (mL). 그러므로 V2는 V3의 4배
○ ㄷ : 몰수는 같으나 최종 부피가 달라 몰농도는 다름
17. 그림은 카드뮴(Cd)과 은(Ag) 전극이 사용된 두 반쪽 전지를 염다리로 연결한 갈바니 전지를 나타낸 것이다. Ag 전극이 담긴 비커의 용액은 1.0 M Ag+ (aq)과 7.0 M NH3 (aq) 사이에 반응이 진행되어 평형에 도달한 상태이다. 다음은 관련 반응의 반응식과 25 ℃에서의 표준 환원 전위(E°) 또는 평형 상수(K)이다.
25 ℃에서, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? (단, log 2 = 0.3이다.)
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ①
○ 전기화학
○ ㄱ : Ag 전극의 환원 전위가 Cd 전극의 환원 전위보다 크므로, Ag 전극이 환원 전극, Cd 전극은 산화 전극
○ ㄴ : 초기에 Ag+ 1 M, NH3 7 M이 주어져 있었으므로, 1.6 × 107 = x / ((1 - x) × (7 - 2x)2)이 되어 좌변의 아주 큰 값을 만족하려면 x가 거의 1이 돼야 함을 알 수 있음. 그러므로 1.6 × 107 = 0.22 / (1 - x)로 근사할 수 있어 a = 1 - x = [Ag+] = 2.5 × 10-9 (M)을 얻을 수 있음
○ ㄷ : 네른스트 방정식을 사용하여, E = 1.20 - 0.0592 / 2 × log ([Cd2+] / [Ag+]2) = 1.20 - 0.0592 / 2 × log (1 / [1.25 × 10-8]2) = 1.20 - 0.0592 × 7.9 (V)
18. 다음은 산성 수용액에서 일어나는 산화-환원 반응의 불균형 반응식이다.
MnO4- (aq) + H2O2 (aq) → Mn2+ (aq) + O2 (g)
불균형 반응식으로부터 완결한 균형 반응식에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ④
○ 산화환원반응
○ ㄱ : MnO4-에서 Mn의 산화수는 +7이고 Mn2+에서 Mn의 산화는 +2이므로 Mn은 환원. 반대로 H2O2에서 O의 산화수는 -1이고 O2에서 O의 산화수는 0이므로 O는 산화함. 산화 반쪽 반응 H2O2 → O2 + 2H+ + 2e-에서 H+가 생성됨
○ ㄴ : 산화 반쪽 반응 H2O2 → O2 + 2H+ + 2e-에서 O의 산화수는 증가함
○ ㄷ : MnO4- 1몰당 전자 5몰이 추가됨 (Mn의 산화수 : +7 → +2)
19. 다음은 철(Fe) 착이온의 산화-환원 반응의 반응식이다.
홀전자 개수는 [Fe(H2O)6]3+ > [Fe(phen)3]3+ > [Fe(phen)3]2+ 순서이고, 모든 착이온의 구조는 정팔면체이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ③
○ ㄱ : 다음은 [Co(en)3]3+의 이성질체인데, 비슷하게볼 수 있음
○ ㄴ, ㄷ : 팔면체 구조의 d 오비탈은 다음과 같이 갈라짐. 그런데 [Fe(H2O)6]3+와 [Fe(phen)3]3+의 중심금속 산화수는 모두 +3으로 이 둘 간의 홀전자 수가 달라지려면 [Fe(H2O)6]3+은 high-spin (즉, dz2 및 dx2-y2과 dxy, dxz, dyz 간의 차이가 크지 않음)이어야 하고, [Fe(phen)3]3+은 low-spin (즉, dz2 및 dx2-y2과 dxy, dxz, dyz 간의 차이가 커야 함)이어야 함. 따라서 [Fe(phen)3]3+의 중심금속 산화수는 +3이고 d 오비탈 전자는 5개이므로 홀전자는 1개 있음. 그러므로 [Fe(phen)3]2+의 홀전자는 0개이므로 [Fe(phen)3]2+는 반자성
20. 다음은 C, H, O만으로 이루어진 화합물 X의 실험식을 결정하기 위한 연소 분석 실험이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, H, C, O의 원자량은 각각 1, 12, 16이다.)
⑴ 문제
⑵ 풀이 : ④
① 완전 연소 결과 생긴 H2O, CO2는 모두 포집관에 의해 포집됨. 이중 포집관 Ⅱ에 있는 NaOH는 CO2와 산염기 반응을 수행하여 NaHCO3를 형성하고 물을 머금은 포집관 Ⅱ에 자연스럽게 용해됨. 포집관 Ⅰ는 H2O만을 포집하고, 포집관 Ⅱ는 CO2만을 포집하는 것으로 가정해야 문제가 풀림
② 생성물인 H2O와 CO2가 총 1132 mg인 반면, 반응물이 총 300 mg이므로 X 시료와 반응한 O2의 양은 832 mg
③ CO2가 880 mg인데 이 중 탄소의 무게는 880 mg ÷ 44 × 12 = 240 mg
④ X 시료에 들어 있는 H의 무게는 252 mg ÷ 18 × 2 = 28 mg. X 시료에 들어 있는 O의 무게는 300 - 240 - 28 = 32 mg. 그러므로 X의 실험식은, C(240/16)H(28/1)O(32/16) = C15H28O2
⑤ 포집관 Ⅱ에 있는 P4H10은 H2O와도 반응할 수 있으므로 880 mg CO2뿐만 아니라 추가적으로 H2O도 포집할 수 있음
입력: 2024.08.11 21:15
수정: 2024.08.25 18:31
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