[고등화학1] 실전모의고사 1회 (2025 수능완성) 3편 : 반응식에서 한계반응물을 가리고 생각한다?

2025 수능완성 실전모의고사 1회 주요 문항 풀이 2편에 이은 3편입니다.

 

[2편 바로가기]

 

[고등화학1] 실전모의고사 1회 (2025 수능완성) 2편 : pH - pOH 절댓값이 같다면 무슨 의미일까?

 

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그냥 풀이가 아닌, 시간을 줄이는 풀이법과 시작방법을 적어보았습니다.

 

 

문제 사진 아래에 [해설]은 저만의 해설을 적은 것이고,

 

 

[시작]은 이 문제를 푸는 데에 있어서 가장 효율적인 시작을 적은 것입니다.

 

 

문제 아래에는 [해설], [시작] 중 하나가 있겠습니다.

 

 

그럼 시작해보겠습니다.

 

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[해설] 실험 결과에서 H2Y를 넣지 않았을 때, 몰농도(상댓값) 15에 대응되는 값은 2a입니다.

 

 

아.. 근데, H2Y 5mL 넣었을 때, 몰농도(상댓값) 9에 대응되는 이온이 누구인지는 아직 잘 모르겠네요.

 

 

일단 X+ 라고 해봅시다. 생각하기 더 쉬우니까요.

 

 

몰수는 같으므로, 몰농도비가 5:3이라는 것은 부피비가 3:5 = V:V+5 라는 것입니다.

따라서, V는 7.5 입니다. H2Y 10mL 넣었을 때도 생각해봅시다.

이때도, 몰수는 같으므로 H2Y 0mL 넣었을 때랑 비교하면, 몰농도비는 3:1이므로 부피비는 1:3입니다.

그런데 모순입니다. 따라서, 몰농도의 주어는 X+가 아닌 OH- 입니다.

 

 

5mL 넣었을 때, OH- 몰농도는 6a/5 = (2aV - 10a) / (V+5) 입니다.

양변을 a로 약분하면, 1.2(V+5) = 2V - 10 이므로 V = 20mL 입니다.

 

 

결국, (가)에서 만들어진 용액은 염기성이고, (가)의 15mL 속에는 X+ 20a mmol / OH- 10a mmol / Y2- 5a mmol 이 들어있습니다.

 

 

이제 다왔습니다. 맨 마지막 조건을 해석해봅시다.

 

 

맨 마지막 조건에서 음이온의 평균전하량 : 양이온의 평균전하량 = 8 : 7 이 되어야 합니다.

 

 

그런데, 양이온의 평균전하량은 무조건 1이므로, 음이온의 평균전하량은 8/7입니다.

 

 

따라서, 1가 음이온 몰수 : 2가 음이온 몰수 = 6 : 1 이여야 합니다.

이때, 음이온의 몰농도는 1/5 이므로, 총 몰수는 7mmol 입니다.

그러므로 1가 음이온 몰수는 6mmol, 2가 음이온 몰수는 1mmol 이 (다)에 들어있습니다.

 

 

2가 음이온 몰수 1mmol 은 아까 구한 Y2- 5a mmol 과 대응되므로, a = 0.2 입니다.

또한, (다)는 산성이므로 1가 음이온 몰수 6mmol 은 모두 Z- 입니다.

따라서, HZ의 몰농도 b는 6/20 = 0.3 입니다.

 

 

위 문제의 정답은 2번 입니다.

 

 

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[해설] 만약 실험 I에서 A가 한계반응물이라면, 실험 II에서도 A가 한계반응물입니다.

 

 

A(g)가 한계반응물이면, 애초에 A를 빼고 화학반응식을 바라봐도 됩니다. 

 

 

2B -> 2C

 

 

위 화학반응식의 특징으로 인해, 반응 후 기체의 양이 반응 전 초기 B의 양과 같습니다.

 

 

그러므로, 실험 I과 II의 전체 기체의 양은 1 : 2 이고, 생성된 C의 양은 같아야 하는데, 모순입니다.

 

 

따라서 실험I에서는 B가 한계반응물입니다.

 

 

실험I에서 C가 2mol 생겼다라고 하면, A가 1mol 남은 것이므로

B는 반응전 2mol 있었고, A는 반응전 a+1 mol 있었던 것입니다.

 

 

실험II에서 반응전 A는 a+1 mol, B는 4mol 이 존재합니다.

이때, 만약 B가 한계반응물이라면 A는 2a 만큼 반응해야 하고, a=1 이여야만 합니다.

근데, 이렇게 했을 때, C의 양 / 전체 기체의 양 비가 3/5 가 안되기 때문에 모순입니다.

 

 

그러므로, 실험II는 A가 한계반응물입니다. 반응 후 총 몰수는 초기 B의 몰수와 같으므로, 3/5 = 2.4/4 입니다.

즉, A가 a+1 mol 반응하면 C가 2.4 mol 생깁니다.

화학반응식에서 C가 2.4mol 이 생기기 위해서는 6a/5 mol의 A가 반응해야 합니다.

 

 

a+1 = 6a/5 이므로 a=5가 됩니다.

 

 

a를 구하기 까지가 약간 까다로웠던 것 같고, 그 이후로는 여러분들이 잘 따라갈 수 있을 겁니다.

 

 

위 문제의 정답은 3번입니다.

 

 

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이렇게 2025 수능완성 실전모의고사 1회를 풀어보았습니다.

 

 

솔직히 1회를 시간안에 모든 푸셨다면 진짜 대단한 겁니다.

 

 

잘 안풀렸던 문제는 다시 한번 어떻게 해야 효율적으로 풀이할 수 있을 지 혼자 고민해보세요.

 

 

고민의 시간만이 실력 향상의 시간입니다. 화이팅!