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

화학1 '중화반응' 단원에서 어려운 내신 기출 문제를 가져와보았습니다. 2편 입니다.

 
 

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[고등화학1] 어려운 중화반응 내신 기출 문제 1편 : 아무때나 가정하면 안됩니다

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문제 아래에는 제가 생각하는 문제의 효율적인 [시작] 또는 [해설]을 달아놓았습니다.
 
 
여러분의 풀이와 비교해보세요!
 
 
그럼 시작해보겠습니다.

 
 
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[시작] II 에 존재하는 모든 이온의 몰비는 1 : 2 : 2 입니다.
 
이온의 가짓수가 3종류이므로 용액 II는 중성입니다.
 
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중화 반응문제에서 항상 떠올려야 하는 불변의 진리가 있습니다.
 
"모든 이온의 전하량 합은 0이다."
 
용액 II에 존재하는 이온은 X2+ / Y- / Z2- 입니다.
 
전하량 합이 0이 되려면 X2+가 2개 / Y-가 2개 / Z2-가 1개 이면 되겠습니다.
 
그러므로 A는 0.5M HY가 되어야 하고
 
B는 1M H2Z 가 되어야 합니다. 그래야 Y- : Z2- = 2 : 1 을 만족하기 때문이죠.
 
또한 편의상 aM X(OH)2 10mL에 X(OH)2가 2개
 
0.5M HY 4VmL에 HY가 2개
 
1M H2Z VmL에 H2Z가 1개 있다고 놓아보겠습니다.
 
실제로 1개는 Vmmol에 대응되므로 나중에 실제값으로 바꿀때 참고해봅시다.
 
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용액 III에 대해 생각해봅시다.
 
X(OH)2는 2개 / HY는 0.5개 / H2Z는 4개가 있습니다.
 
모든 양이온의 몰농도를 구해야 합니다.
 
먼저 모든 양이온의 수부터 구해봅시다.
 
용액 III의 액성은 산성입니다.
 
그러므로 초기 산에 들어있던 양이온의 수를 기준으로 생각하면 편합니다.
 
8.5개입니다.
 
여기서 X(OH)2 2개를 넣어준다고 생각해보세요.
 
전체 양이온 수는 8.5개에서 6.5개가 되겠습니다.
 
6.5개의 실제값은 6.5V 이므로 모든 양이온의 몰 농도 합은 6.5V / (10+5V) 입니다.
 
6.5V / (10+5V) = 13 / 14 이므로 V = 5 입니다.
 
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위 문제의 답은 2번 입니다.
 
 

[코멘트] 일단 놓고 싶은 값 / 생각하기 편한 값으로 문제를 풀어가세요.
 
저는 aM X(OH)2 10mL에 X(OH)2가 2개
 
0.5M HY 4VmL에 HY가 2개
 
1M H2Z VmL에 H2Z가 1개 있다고 놓았었습니다.
 
그 후에 실제값이 필요하다면 적절한 값만 곱해주면 그만입니다.
 
여기서는 1개가 Vmmol에 대응되었으므로 V만 곱해주면 실제값으로 변환이 가능했었습니다.
 
 
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[시작] '단위 부피당~' 의 자료가 나오면 해야 할 일이 있습니다.
 
생각하기 편한 단위부피를 임의로 설정하는 것입니다.
 
저는 단위 부피를 10mL로 놓아보겠습니다.
 
그러면 HCl 10mL에 HCl 2N이 있다고 생각할 수 있습니다.
 
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혼합 용액의 액성이 산성이거나 중성이라면 전체 이온수는 계속 4N으로 일정합니다.
 
그러므로 혼합 용액의 액성이 중성일 때까지는 '단위 부피당 전체 이온수'가 무조건 감소해야 하겠습니다.
 

 
위 그래프를 보면, 첨가한 용액의 부피가 10mL 일때 까지 감소하고 있습니다.
 
10mL를 넘어가는 순간부터 감소하지 않고 일정합니다.
 
어떻게 그럴 수 있을까요?
 
첨가한 용액의 부피가 10mL 일때 중성이 되기 때문입니다.
 
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첨가한 용액의 부피가 10mL 일때 전체 부피는 20mL이고 전체 이온수는 4N 입니다.
 
그러므로 첨가한 용액의 부피가 15mL 일때 전체 부피가 25mL 이므로 전체 이온수는 5N이 되어야 하겠습니다.
 
단위 부피당 전체 이온 수가 같아야 하기 때문입니다.
 
위 해석을 통해 KOH 5mL에는 KOH가 0.5N 들어있음을 알 수 있습니다.
 
그러므로 NaOH 5mL 에는 NaOH가 1.5N 있어야 하겠습니다.
 
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(다) 과정 후, 남아있는 H+ 수는 0.5N 이고 전체 부피는 15mL 입니다.
 
따라서 10mL당 N/3 만큼의 H+가 존재하게 됩니다.
 
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위 문제의 답은 4번입니다.
 
 
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3편으로 다시 찾아오겠습니다.
 
 
수고하셨습니다!

 

 

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[고등화학1] 어려운 중화반응 내신 기출 문제 3편 : 막막하면 가정을 해봅시다