화학1 - 고난도 중화반응 내신 기출 1편 : 가정하는 타이밍?

화학1 '중화반응' 단원에서 어려운 내신 기출 문제를 가져와보았습니다. 1편 입니다.

 
 
어려운 문제일수록 풀이법은 다양할 수 있습니다.
 
 
하지만 스스로의 풀이가 효율적인 풀이인지에 대해서는 생각해보아야 하겠습니다.
 
 
문제 아래에는 제가 생각하는 문제의 효율적인 [시작] 또는 [해설]을 달아놓았습니다.
 
 
여러분의 풀이와 비교해보세요!
 
 
그럼 시작해보겠습니다.

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[시작] 먼저 혼합용액 I과 II 에 집중해봅시다.

 
A의 수는 혼합 용액 I 에서 4N 이고, II에서는 9N 입니다.
 
A는 어떤 이온일까요?
 
구경꾼이온은 될 수 없으므로 A는 H+ 가 되어야 합니다.
 
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이제 혼합용액 III과 IV에 집중해봅시다.
 
B의 수는 모두 5N으로 같습니다.
 
그러므로 B는 OH-가 될 수 없으므로 X- 또는 Y2-가 되어야 합니다.
 
여기가 가정 타이밍입니다.
 
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가정 : B가 X- 라면?
 
㉡이 HX 이고 ㉠이 H2Y 이여야 합니다.
 
혼합 용액 III과 IV에서 B의 수가 5N으로 같아야 하기 때문입니다.
 
(다) 과정에서 0.1M HX 50mL 를 첨가하였기에 X-는 5mmol 들어있습니다.
 
표에서 X- 수는 5N으로 표기되어있으므로 이제 1N = 1mmol로 보아도 상관없겠습니다. 
 
혼합용액 II 에서도 X-는 5mmol 있으므로 V2 = 50mL 입니다.
 
혼합용액 I에서 H+는 4mmol 있으므로 0.2M H2Y가 30mL 있어야 하겠습니다.
 
V1 = 30mL 입니다.
 
또한 C가 Y2- 에 대응되겠습니다.
 
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혼합 용액 I에 들어있는 모든 이온의 몰농도를 구해봅시다.
 
액성이 산성이므로 초기 산에 들어있던 모든 이온의 수를 기준잡아봅시다.
 
18mmol 입니다.
 
여기에 0.4M ZOH 20mL 를 넣어준다고 생각해봅시다.
 
18mmol에서 변화가 있나요? 없습니다.
 
그러므로 x = 18/50 = 0.36 입니다.
 
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혼합 용액 IV에 들어있는 모든 이온의 몰농도를 구해봅시다.
 
먼저 액성을 알아야 합니다.
 
혼합 용액 IV에 들어간 것은 10ZOH / 5 HX / 6H2Y 이므로 산성입니다.
 
초기 산에 들어있는 모든 이온의 수는 28mmol 입니다.
 
여기에 10ZOH를 넣어준다고 생각해봅시다.
 
28mmol 에서 변화가 있나요? 없습니다.
 
그러므로 y = 28 / 130 입니다.
 
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위 문제의 답은 ㄱ,ㄴ,ㄷ 입니다.
 
 

[코멘트] 문제의 호흡이 깁니다.
 
언제 가정을 했는지가 중요했던 것 같습니다.
 
제가 생각하는 베스트 가정 타이밍은 아래와 같습니다.
 
"문제에서 주는 당연한 정보들을 처리하고, 할 것이 없을 때 구해놓은 정보들을 토대로 가정해보자."
 
 
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[시작] 문제에서 당연하게 주는 정보가 있는 지 찾아보아야 합니다.
 
저는 아래 자료가 보였습니다.

 
(가)와 (나)의 부피비는 5 : 8 이므로
 
(가)와 (나)의 H+ 몰수비는 1 : 2 가 되겠습니다.
 
사실 여기서 할 것이 없습니다.
 
따라서 가정 타이밍 입니다.
 
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가정 : A가 Na+ 라면?

 
위 자료를 통해 저는 HCl 20mL에 Cl- 가 4개,
 
NaOH 20mL에 Na+ 가 2개 있다고 놓아보겠습니다.
 
HCl과 NaOH만 생각해본다면 (가)에서는 H+가 2개 남고
 
(나)에서는 H+가 5개 남습니다.
 
(가)와 (나)에서 H+ 몰수비는 1 : 2 라는 사실을 상기시켜봅시다.
 
KOH 10mL에 x개가 있다고 놓아보면
 
2 - x : 5 - 4x = 1 : 2 에서 x = 0.5 가 되겠습니다.
 
그러므로 (나)에서는 3개의 H2O이 생기게 됩니다.
 
그런데 문제의 자료에 의하면 (나)에서 H2O가 6mmol 생성되어야 하므로
 
지금까지 임의로 놓았던 수를 모두 2배해주면 문제에서 요구하는 값으로 변환이 가능하겠습니다.
 
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위 문제의 답은 2번입니다.
 
 
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수고하셨습니다.
 
2편으로 찾아오겠습니다.
 

 

 
[2편 바로가기]

[고등화학1] 어려운 중화반응 내신 기출 문제 2편 : 일단 생각하기 편한 값으로 놓아보자